WO2016072732A1 - Method and apparatus for encoding/decoding video using texture synthesis based prediction mode - Google Patents

Method and apparatus for encoding/decoding video using texture synthesis based prediction mode Download PDF

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WO2016072732A1
WO2016072732A1 PCT/KR2015/011771 KR2015011771W WO2016072732A1 WO 2016072732 A1 WO2016072732 A1 WO 2016072732A1 KR 2015011771 W KR2015011771 W KR 2015011771W WO 2016072732 A1 WO2016072732 A1 WO 2016072732A1
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알쉬나엘레나
알쉰알렉산더
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삼성전자 주식회사
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/103Selection of coding mode or of prediction mode

Definitions

  • the present invention relates to a video encoding method and a decoding method. Specifically, the present invention relates to a method of encoding and decoding using texture synthesis based prediction mode.
  • video codec for efficiently encoding or decoding high resolution or high definition video content.
  • video is encoded according to a limited encoding method based on coding units having a tree structure.
  • Image data in the spatial domain is transformed into coefficients in the frequency domain using frequency transformation.
  • the video codec divides an image into blocks having a predetermined size for fast operation of frequency conversion, performs DCT conversion for each block, and encodes frequency coefficients in units of blocks. Compared to the image data of the spatial domain, the coefficients of the frequency domain are easily compressed.
  • the image pixel value of the spatial domain is expressed as a prediction error through inter prediction or intra prediction of the video codec, when frequency conversion is performed on the prediction error, much data may be converted to zero. By substituting data repeatedly generated repeatedly with small size data, the data amount of the image can be reduced.
  • the amount of change in the texture may be predicted to improve the prediction accuracy of the encoding / decoding apparatus.
  • a block-based image prediction method includes determining a second prediction value of the current sample by using a temporal distance of a current picture to which the current picture belongs.
  • the block-based image prediction method may further include obtaining texture synthesis based prediction information indicating whether texture synthesis based prediction is applied to the current block, and applying texture synthesis based prediction to the texture block based on the texture synthesis based prediction information.
  • the change degree determining step, the texture parameter information determining step, and the second prediction value determining step may be performed.
  • the current block may be a prediction block
  • the texture synthesis based prediction information obtaining may include obtaining texture synthesis based prediction information applied only to the current block.
  • the current block may be a prediction block
  • the texture synthesis based prediction information obtaining may include obtaining texture synthesis based prediction information applied to a coding block including the current block.
  • the gradient may include gradient components along a predetermined number of directions, and the texture parameter information includes the predetermined number of texture parameters corresponding to the gradient components, and the predetermined number is two or more. Can be. The method of claim 5,
  • the degree of change includes a vertical degree of change determined based on peripheral samples located in a vertical direction of a reference sample and a horizontal degree of change determined based on peripheral samples located in a horizontal direction of a reference sample
  • the texture parameter information May include a vertical texture parameter used to adjust the vertical gradient and a horizontal texture parameter used to adjust the horizontal gradient.
  • the determining of the degree of change may include applying an interpolation filter to the surrounding samples of the reference sample.
  • the determining of the second prediction value may include: adjusting the degree of change according to the texture parameter, determining a change amount of the first prediction value according to the adjusted change degree and the temporal distance, and the first prediction value. And determining the second prediction value according to the change amount of the first prediction value.
  • the determining of the texture parameter information may include determining the texture parameter information according to at least one of a size of the current block, a quantization parameter applied to the current block, and a slice type of the current block.
  • a first prediction value determiner configured to determine a first prediction value of a current sample included in the current block, based on a reference sample of a reference block referenced by the current block, based on neighboring samples of the reference sample, A gradient determining unit that determines a degree of change of a predicted value, a texture parameter determiner that determines a texture parameter used to adjust the degree of change, and the first predicted value, the gradient, the texture parameter, and the reference block
  • a block-based image prediction apparatus including a second prediction value determiner configured to determine a second prediction value of the current sample using a temporal distance between a reference picture to which the current picture belongs and a current picture to which the current block belongs.
  • a video decoding method and a video encoding method are provided, wherein the image is predicted according to the provided block-based image prediction method, and the video is decoded according to the prediction result of the image.
  • a video decoding apparatus and a video encoding apparatus, which decode a video according to an image prediction result according to the provided block-based image prediction apparatus.
  • a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for implementing the provided video decoding method and video encoding method is provided.
  • the encoding efficiency is improved by increasing the prediction accuracy of the image and the blocks included in the image.
  • FIG. 1A is a block diagram of a video encoding apparatus based on coding units having a tree structure, according to an embodiment.
  • FIG. 1B is a block diagram of a video decoding apparatus based on coding units having a tree structure, according to an embodiment.
  • FIG. 2 illustrates a concept of coding units, according to an embodiment.
  • 3A is a block diagram of an image encoder based on coding units, according to an embodiment.
  • 3B is a block diagram of an image decoder based on coding units, according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram of deeper coding units according to depths, and partitions, according to an embodiment.
  • FIG. 5 illustrates a relationship between a coding unit and transformation units, according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram of deeper encoding information according to depths, according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an exemplary embodiment.
  • FIG 8, 9, and 10 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to an embodiment.
  • FIG. 11 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information.
  • FIG. 12A illustrates a block diagram of a block-based image prediction apparatus, according to an embodiment.
  • 12B is a flowchart of a block-based image prediction method, according to an embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for describing an inter prediction mode, according to an exemplary embodiment.
  • 14A and 14B are diagrams for describing a method of determining a degree of change of a current sample, according to an exemplary embodiment.
  • 15 is a flowchart illustrating a method of encoding / decoding a current block according to a block-based image prediction method according to an embodiment.
  • a block-based image prediction method includes determining a second prediction value of the current sample by using a temporal distance of a current picture to which the current picture belongs.
  • a first prediction value determiner configured to determine a first prediction value of a current sample included in the current block, based on a reference sample of a reference block referenced by the current block, based on neighboring samples of the reference sample, A gradient determining unit that determines a degree of change of a predicted value, a texture parameter determiner that determines a texture parameter used to adjust the degree of change, and the first predicted value, the gradient, the texture parameter, and the reference block
  • a block-based image prediction apparatus including a second prediction value determiner configured to determine a second prediction value of the current sample using a temporal distance between a reference picture to which the current picture belongs and a current picture to which the current block belongs.
  • 'image' may refer to a generic image including a still image as well as a video such as a video.
  • 'picture' described in the present specification means a still image to be encoded or decoded.
  • sample means data to be processed as data allocated to a sampling position of an image.
  • the pixels in the spatial domain image may be samples.
  • the 'current picture' means a picture to be currently encoded / decoded.
  • the 'current block' refers to a block that is the current encoding / decoding target among the blocks included in the current picture in the block-based image encoding / decoding method.
  • the 'current sample' refers to a sample that is currently subjected to encoding / decoding among samples included in the 'current block'.
  • the 'inter prediction mode' refers to a prediction mode for predicting the current block from samples of pictures other than the current picture indicated by the motion information of the current block.
  • the coordinate (x, y) is defined below the sample located at the upper left corner of the block. Specifically, the coordinate of the sample located at the upper left corner of the block is determined as (0,0). The x value of the coordinate increases in the right direction, and the y value of the coordinate increases in the downward direction.
  • FIG. 1A is a block diagram of a video encoding apparatus 100 based on coding units having a tree structure, according to various embodiments.
  • the video encoding apparatus 100 that includes video prediction based on coding units having a tree structure includes an encoder 110 and an output unit 120.
  • the video encoding apparatus 100 that includes video prediction based on coding units having a tree structure is abbreviated as “video encoding apparatus 100”.
  • the encoder 110 may partition the current picture based on a maximum coding unit that is a coding unit of a maximum size for the current picture of the image. If the current picture is larger than the maximum coding unit, image data of the current picture may be split into at least one maximum coding unit.
  • the maximum coding unit may be a data unit having a size of 32x32, 64x64, 128x128, 256x256, or the like, and may be a square data unit having a square of two horizontal and vertical sizes.
  • the coding unit according to an embodiment may be characterized by a maximum size and depth.
  • the depth indicates the number of times the coding unit is spatially divided from the maximum coding unit, and as the depth increases, the coding unit for each depth may be split from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the depth of the largest coding unit is the highest depth and the minimum coding unit may be defined as the lowest coding unit.
  • the maximum coding unit decreases as the depth increases, the size of the coding unit for each depth decreases, and thus, the coding unit of the higher depth may include coding units of a plurality of lower depths.
  • the image data of the current picture may be divided into maximum coding units according to the maximum size of the coding unit, and each maximum coding unit may include coding units divided by depths. Since the maximum coding unit is divided according to depths, image data of a spatial domain included in the maximum coding unit may be hierarchically classified according to depths.
  • the maximum depth and the maximum size of the coding unit that limit the total number of times of hierarchically dividing the height and the width of the maximum coding unit may be preset.
  • the encoder 110 encodes at least one divided region obtained by dividing the region of the largest coding unit for each depth, and determines a depth at which the final encoding result is output for each of the at least one divided region. That is, the encoder 110 determines the encoding depth by selecting the depth at which the smallest encoding error occurs by encoding the image data in each coding unit according to depths in each maximum coding unit of the current picture. The determined coded depth and the image data for each maximum coding unit are output to the outputter 120.
  • Image data in the largest coding unit is encoded based on coding units according to depths according to at least one depth less than or equal to the maximum depth, and encoding results based on the coding units for each depth are compared. As a result of comparing the encoding error of the coding units according to depths, a depth having the smallest encoding error may be selected. At least one coding depth may be determined for each maximum coding unit.
  • the coding unit is divided into hierarchically and the number of coding units increases.
  • a coding error of each data is measured, and whether or not division into a lower depth is determined. Therefore, even in the data included in one largest coding unit, since the encoding error for each depth is different according to the position, the coding depth may be differently determined according to the position. Accordingly, one or more coding depths may be set for one maximum coding unit, and data of the maximum coding unit may be partitioned according to coding units of one or more coding depths.
  • the encoder 110 may determine coding units having a tree structure included in the current maximum coding unit.
  • the coding units having a tree structure according to an embodiment include coding units having a depth determined as a coding depth among all deeper coding units included in the maximum coding unit.
  • the coding unit of the coding depth may be hierarchically determined according to the depth in the same region within the maximum coding unit, and may be independently determined for the other regions.
  • the coded depth for the current region may be determined independently of the coded depth for the other region.
  • the maximum depth according to an embodiment is an index related to the number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the maximum depth according to an embodiment may represent the total number of splits from the maximum coding unit to the minimum coding unit. For example, when the depth of the largest coding unit is 0, the depth of the coding unit obtained by dividing the largest coding unit once may be set to 1, and the depth of the coding unit divided twice may be set to 2. In this case, if the coding unit divided four times from the maximum coding unit is the minimum coding unit, since depth levels of depths 0, 1, 2, 3, and 4 exist, the maximum depth may be set to 4.
  • Predictive encoding and transformation of the largest coding unit may be performed. Similarly, prediction encoding and transformation are performed based on depth-wise coding units for each maximum coding unit and for each depth less than or equal to the maximum depth.
  • encoding including prediction encoding and transformation should be performed on all the coding units for each depth generated as the depth deepens.
  • the prediction encoding and the transformation will be described based on the coding unit of the current depth among at least one maximum coding unit.
  • the video encoding apparatus 100 may variously select a size or shape of a data unit for encoding image data.
  • the encoding of the image data is performed through prediction encoding, transforming, entropy encoding, and the like.
  • the same data unit may be used in every step, or the data unit may be changed in steps.
  • the video encoding apparatus 100 may select not only a coding unit for encoding the image data, but also a data unit different from the coding unit in order to perform predictive encoding of the image data in the coding unit.
  • prediction encoding may be performed based on a coding unit of a coding depth, that is, a more strange undivided coding unit, according to an embodiment.
  • a more strange undivided coding unit that is the basis of prediction coding is referred to as a 'prediction unit'.
  • the partition in which the prediction unit is divided may include a data unit in which at least one of the prediction unit and the height and the width of the prediction unit are divided.
  • the partition may be a data unit in which the prediction unit of the coding unit is split, and the prediction unit may be a partition having the same size as the coding unit.
  • the partition type includes not only symmetric partitions in which the height or width of the prediction unit is divided by a symmetrical ratio, but also partitions divided in an asymmetrical ratio, such as 1: n or n: 1, by a geometric form. It may optionally include partitioned partitions, arbitrary types of partitions, and the like.
  • the prediction mode of the prediction unit may be at least one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode.
  • the intra mode and the inter mode may be performed on partitions having sizes of 2N ⁇ 2N, 2N ⁇ N, N ⁇ 2N, and N ⁇ N.
  • the skip mode may be performed only for partitions having a size of 2N ⁇ 2N.
  • the encoding may be performed independently for each prediction unit within the coding unit to select a prediction mode having the smallest encoding error.
  • the video encoding apparatus 100 may perform conversion of image data of a coding unit based on not only a coding unit for encoding image data, but also a data unit different from the coding unit.
  • the transformation may be performed based on a transformation unit having a size smaller than or equal to the coding unit.
  • the transformation unit may include a data unit for intra mode and a transformation unit for inter mode.
  • the transformation unit in the coding unit is also recursively divided into smaller transformation units, so that the residual data of the coding unit is determined according to the tree structure according to the transformation depth. Can be partitioned according to the conversion unit.
  • a transform depth indicating a number of divisions between the height and the width of the coding unit divided to the transform unit may be set. For example, if the size of the transform unit of the current coding unit of size 2Nx2N is 2Nx2N, the transform depth is 0, the transform depth 1 if the size of the transform unit is NxN, and the transform depth 2 if the size of the transform unit is N / 2xN / 2. Can be. That is, the transformation unit having a tree structure may also be set for the transformation unit according to the transformation depth.
  • the encoded information for each coded depth requires not only the coded depth but also prediction related information and transformation related information. Accordingly, the encoder 110 may determine not only the coded depth that generated the minimum encoding error, but also a partition type obtained by dividing the prediction unit into partitions, a prediction mode for each prediction unit, and a size of a transformation unit for transformation.
  • a method of determining a coding unit, a prediction unit / partition, and a transformation unit according to a tree structure of a maximum coding unit according to an embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 8 to 24.
  • the encoder 110 may measure a coding error of coding units according to depths using a Lagrangian Multiplier-based rate-distortion optimization technique.
  • the encoder 110 may apply the texture synthesis based prediction method 1250 of FIG. 12B.
  • the outputter 120 outputs the image data of the maximum coding unit encoded and the information about the encoding modes according to depths in the form of a bitstream based on the at least one coded depth determined by the encoder 110.
  • the encoded image data may be a result of encoding residual data of the image.
  • the information about the encoding modes according to depths may include encoding depth information, partition type information of a prediction unit, prediction mode information, size information of a transformation unit, and the like.
  • the coded depth information may be defined using depth-specific segmentation information indicating whether to encode to a coding unit of a lower depth without encoding to the current depth. If the current depth of the current coding unit is a coding depth, since the current coding unit is encoded in a coding unit of the current depth, split information of the current depth may be defined so that it is no longer divided into lower depths. On the contrary, if the current depth of the current coding unit is not the coding depth, encoding should be attempted using the coding unit of the lower depth, and thus split information of the current depth may be defined to be divided into coding units of the lower depth.
  • encoding is performed on the coding unit divided into the coding units of the lower depth. Since at least one coding unit of a lower depth exists in the coding unit of the current depth, encoding may be repeatedly performed for each coding unit of each lower depth, and recursive coding may be performed for each coding unit of the same depth.
  • coding units having a tree structure are determined in one largest coding unit and information about at least one coding mode should be determined for each coding unit of a coding depth, information about at least one coding mode may be determined for one maximum coding unit. Can be.
  • the coding depth may be different for each location, and thus information about the coded depth and the coding mode may be set for the data.
  • the outputter 120 may allocate encoding information about a corresponding coding depth and an encoding mode to at least one of a coding unit, a prediction unit, and a minimum unit included in the maximum coding unit. .
  • the minimum unit according to an embodiment is a square data unit having a size obtained by dividing the minimum coding unit, which is the lowest coding depth, into four divisions.
  • the minimum unit according to an embodiment may be a square data unit having a maximum size that may be included in all coding units, prediction units, partition units, and transformation units included in the maximum coding unit.
  • the encoding information output through the output unit 120 may be classified into encoding information according to depth coding units and encoding information according to prediction units.
  • the encoding information for each coding unit according to depth may include prediction mode information and partition size information.
  • the encoding information transmitted for each prediction unit includes information about an estimation direction of the inter mode, information about a reference image index of the inter mode, information about a motion vector, information about a chroma component of an intra mode, and information about an inter mode of an intra mode. And the like.
  • Information about the maximum size and information about the maximum depth of a coding unit defined for each picture, slice segment, or GOP may be inserted into a header, a sequence parameter set, or a picture parameter set of a bitstream.
  • the information on the maximum size of the transform unit and the minimum size of the transform unit allowed for the current video may also be output through a header, a sequence parameter set, a picture parameter set, or the like of the bitstream.
  • the output unit 120 may encode and output reference information related to prediction, prediction information, slice segment type information, and the like.
  • a coding unit according to depths is a coding unit having a size in which a height and a width of a coding unit of one layer higher depth are divided by half. That is, if the size of the coding unit of the current depth is 2Nx2N, the size of the coding unit of the lower depth is NxN.
  • the current coding unit having a size of 2N ⁇ 2N may include up to four lower depth coding units having a size of N ⁇ N.
  • the video encoding apparatus 100 determines a coding unit having an optimal shape and size for each maximum coding unit based on the size and the maximum depth of the maximum coding unit determined in consideration of the characteristics of the current picture. Coding units may be configured. In addition, since each of the maximum coding units may be encoded in various prediction modes and transformation methods, an optimal coding mode may be determined in consideration of image characteristics of coding units having various image sizes.
  • the video encoding apparatus may adjust the coding unit in consideration of the image characteristics while increasing the maximum size of the coding unit in consideration of the size of the image, thereby increasing image compression efficiency.
  • FIG. 1B is a block diagram of a video decoding apparatus 150 based on coding units having a tree structure, according to various embodiments.
  • the video decoding apparatus 150 including video prediction based on coding units having a tree structure may include image data and encoding information reception extracting unit 160 and a decoding unit 170.
  • the video decoding apparatus 150 that accompanies video prediction based on coding units having a tree structure according to an embodiment is referred to as a video decoding apparatus 150.
  • Definition of various terms such as a coding unit, a depth, a prediction unit, a transformation unit, and information about various encoding modes for a decoding operation of the video decoding apparatus 150 according to an embodiment may be described with reference to FIG. 8 and the video encoding apparatus 100. Same as described above with reference.
  • the reception extractor 160 receives and parses a bitstream of an encoded video.
  • the image data and encoding information reception extractor 160 extracts the encoded image data for each coding unit from the parsed bitstream according to the coding units having the tree structure for each maximum coding unit, and outputs the encoded image data to the decoder 170.
  • the image data and encoding information reception extracting unit 160 may extract information about a maximum size of a coding unit of the current picture from a header, a sequence parameter set, or a picture parameter set for the current picture.
  • the image data and encoding information reception extracting unit 160 extracts information about a coding depth and an encoding mode of coding units having a tree structure for each largest coding unit, from the parsed bitstream.
  • the extracted information about the coded depth and the coding mode is output to the decoder 170. That is, the image data of the bit string may be divided into the largest coding units so that the decoder 170 may decode the image data for each maximum coding unit.
  • the information about the coded depth and the encoding mode for each largest coding unit may be set with respect to one or more coded depth information, and the information about the coding mode according to the coded depths may include partition type information, prediction mode information, and transformation unit of the corresponding coding unit. May include size information and the like.
  • split information for each depth may be extracted as the coded depth information.
  • the information about the coded depth and the encoding mode according to the maximum coding units extracted by the image data and the encoding information reception extractor 160 may be different according to the depths according to the maximum coding units in the encoding stage, as in the video encoding apparatus 100 according to an exemplary embodiment.
  • the encoded information about the coded depth and the encoding mode may be allocated to a predetermined data unit among the corresponding coding unit, the prediction unit, and the minimum unit
  • the image data and the encoding information reception extracting unit 160 may be predetermined.
  • Information about a coded depth and an encoding mode may be extracted for each data unit. If the information about the coded depth and the coding mode of the maximum coding unit is recorded for each of the predetermined data units, the predetermined data units having the information about the same coded depth and the coding mode are inferred as data units included in the same maximum coding unit. Can be.
  • the decoder 170 reconstructs the current picture by decoding image data of each maximum coding unit based on the information about the coded depth and the encoding mode for each maximum coding unit. That is, the decoder 170 may decode the encoded image data based on the read partition type, the prediction mode, and the transformation unit for each coding unit among the coding units having the tree structure included in the maximum coding unit. .
  • the decoding process may include a prediction process including intra prediction and motion compensation, and an inverse transform process.
  • the decoder 170 may perform intra prediction or motion compensation according to each partition and prediction mode for each coding unit, based on partition type information and prediction mode information of the prediction unit of the coding unit for each coding depth.
  • the decoder 170 may read transform unit information having a tree structure for each coding unit and perform inverse transform based on the transformation unit for each coding unit, for the maximum transformation for each coding unit. Through inverse transformation, the pixel value of the spatial region of the coding unit may be reconstructed.
  • the decoder 170 may determine the coded depth of the current maximum coding unit by using the split information for each depth. If the split information indicates that the split information is no longer split at the current depth, the current depth is the coded depth. Therefore, the decoder 170 may decode the coding unit of the current depth with respect to the image data of the current maximum coding unit by using the partition type, the prediction mode, and the transformation unit size information of the prediction unit.
  • the decoding unit 170 performs the same encoding. It can be regarded as one data unit to be decoded in the mode.
  • the decoding of the current coding unit may be performed by obtaining information about an encoding mode for each coding unit determined in this way.
  • the reception extractor 160 may acquire the SAO type and offset from the received current layer bitstream and determine the SAO category according to the distribution of sample values for each sample of the current layer prediction image.
  • the offset for each SAO category can be obtained. Therefore, even if the prediction error is not received for each sample, the decoder 170 may compensate the offset for each category of each sample of the current hierarchical prediction image, and determine the current hierarchical reconstruction image by referring to the compensated current hierarchical prediction image. have.
  • the decoder 170 may apply the texture synthesis based prediction method 1250 of FIG. 12B.
  • the video decoding apparatus 150 may obtain information about a coding unit that generates a minimum coding error by recursively encoding each maximum coding unit in the encoding process, and use the same to decode the current picture. That is, decoding of encoded image data of coding units having a tree structure determined as an optimal coding unit for each maximum coding unit can be performed.
  • the image data can be efficiently used according to the coding unit size and the encoding mode that are adaptively determined according to the characteristics of the image by using the information about the optimum encoding mode transmitted from the encoding end. Can be decoded and restored.
  • FIG. 2 illustrates a concept of coding units, according to various embodiments.
  • a size of a coding unit may be expressed by a width x height, and may include 32x32, 16x16, and 8x8 from a coding unit having a size of 64x64.
  • Coding units of size 64x64 may be partitioned into partitions of size 64x64, 64x32, 32x64, and 32x32, coding units of size 32x32 are partitions of size 32x32, 32x16, 16x32, and 16x16, and coding units of size 16x16 are 16x16.
  • Coding units of size 8x8 may be divided into partitions of size 8x8, 8x4, 4x8, and 4x4, into partitions of 16x8, 8x16, and 8x8.
  • the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is 2.
  • the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is 3.
  • the resolution is set to 352x288, the maximum size of the coding unit is 16, and the maximum depth is 1.
  • the maximum depth illustrated in FIG. 8 represents the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the maximum size of the coding size is relatively large not only to improve the coding efficiency but also to accurately shape the image characteristics. Therefore, the video data 210 and 220 having higher resolution than the video data 230 may be selected to have a maximum size of 64.
  • the coding unit 215 of the video data 210 is divided twice from the maximum coding unit having the long axis size of 64, and the depth is deepened by two layers, so the long axis size is 32, 16. Up to coding units may be included.
  • the coding unit 235 of the video data 230 is divided once from coding units having a long axis size of 16, and the depth of the video data 230 is deepened by one layer. Up to coding units may be included.
  • the coding unit 225 of the video data 220 is divided three times from the maximum coding unit having the long axis size of 64, and the depth is three layers deep, so that the long axis size is 32, 16. , Up to 8 coding units may be included. As the depth increases, the expressive power of the detailed information may be improved.
  • 3A is a block diagram of an image encoder 300 based on coding units, according to various embodiments.
  • the image encoder 300 includes operations performed by the encoder 210 of the video encoding apparatus 900 to encode image data. That is, the intra predictor 304 performs intra prediction on the coding unit of the intra mode of the current frame 302, and the motion estimator 306 and the motion compensator 308 perform the current frame 302 of the inter mode. And the inter frame estimation and the motion compensation using the reference frame 326.
  • the motion compensator 308 may further apply a texture synthesis based prediction method to increase the accuracy of the prediction.
  • the data output from the intra predictor 304, the motion estimator 306, and the motion compensator 308 are output as quantized transform coefficients through the transformer 310 and the quantizer 312.
  • the quantized transform coefficients are restored to the data of the spatial domain through the inverse quantizer 318 and the inverse transformer 320, and the recovered data of the spatial domain is passed through the deblocking unit 322 and the offset compensator 324. Processed and output to the reference frame 326.
  • the quantized transform coefficients may be output to the bitstream 316 via the entropy encoder 314.
  • the intra predictor 304, the motion estimator 306, the motion compensator 308, and the transform unit which are components of the image encoder 300, may be used.
  • 310, quantizer 312, entropy encoder 314, inverse quantizer 318, inverse transform unit 320, deblocking unit 322, and offset compensator 324 all have the maximum per maximum coding unit. In consideration of the depth, a task based on each coding unit among the coding units having a tree structure should be performed.
  • the intra predictor 304, the motion estimator 306, and the motion compensator 308 are partitions of each coding unit among coding units having a tree structure in consideration of the maximum size and the maximum depth of the current maximum coding unit.
  • a prediction mode, and the transform unit 310 should determine the size of a transform unit in each coding unit among the coding units having a tree structure.
  • 3B is a block diagram of an image decoder 350 based on coding units, according to various embodiments.
  • the bitstream 352 is parsed through the parser 354 and the encoded image data to be decoded and information about encoding necessary for decoding are parsed.
  • the encoded image data is output as inverse quantized data through the entropy decoding unit 356 and the inverse quantization unit 358, and the image data of the spatial domain is restored through the inverse transformation unit 360.
  • the intra predictor 362 performs intra prediction on the coding unit of the intra mode, and the motion compensator 364 uses the reference frame 370 together to apply the coding unit of the inter mode. Perform motion compensation for the The motion compensator 364 may further increase the accuracy of prediction by applying a texture synthesis based prediction method.
  • Data in the spatial domain that has passed through the intra predictor 362 and the motion compensator 364 may be post-processed through the deblocking 366 and the offset compensator 368 and output to the reconstructed frame 372.
  • the post-processed data through the deblocking unit 366 and the loop filtering unit 368 may be output as the reference frame 370.
  • step-by-step operations after the parser 354 of the image decoder 350 may be performed.
  • a parser 354, an entropy decoder 356, an inverse quantizer 358, and an inverse transform unit 360, which are components of the image decoder 350, may be used.
  • the intra predictor 362, the motion compensator 364, the deblocking part 366, and the offset compensator 368 must all perform operations based on coding units having a tree structure for each largest coding unit. do.
  • the intra predictor 362 and the motion compensator 364 determine partitions and prediction modes for each coding unit having a tree structure, and the inverse transform unit 360 must determine the size of the transform unit for each coding unit. .
  • FIG. 4 is a diagram illustrating deeper coding units according to depths, and partitions, according to various embodiments.
  • the video encoding apparatus 100 according to an embodiment and the video decoding apparatus 150 according to an embodiment use hierarchical coding units to consider image characteristics.
  • the maximum height, width, and maximum depth of the coding unit may be adaptively determined according to the characteristics of the image, and may be variously set according to a user's request. According to the maximum size of the preset coding unit, the size of the coding unit for each depth may be determined.
  • the hierarchical structure 400 of a coding unit illustrates a case in which a maximum height and a width of a coding unit are 64 and a maximum depth is three.
  • the maximum depth indicates the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit. Since the depth deepens along the vertical axis of the hierarchical structure 400 of the coding unit according to an embodiment, the height and the width of the coding unit for each depth are divided.
  • a prediction unit and a partition on which the prediction coding of each depth-based coding unit is shown along the horizontal axis of the hierarchical structure 400 of the coding unit are illustrated.
  • the coding unit 410 has a depth of 0 as the largest coding unit of the hierarchical structure 400 of the coding unit, and the size, that is, the height and the width of the coding unit, is 64x64.
  • a depth deeper along the vertical axis includes a coding unit 420 of depth 1 having a size of 32x32, a coding unit 430 of depth 2 having a size of 16x16, and a coding unit 440 of depth 3 having a size of 8x8.
  • a coding unit 440 of depth 3 having a size of 8 ⁇ 8 is a minimum coding unit.
  • Prediction units and partitions of the coding unit are arranged along the horizontal axis for each depth. That is, if a coding unit 410 having a size of 0 depth 64x64 is a prediction unit, the prediction unit includes a partition 410 having a size 64x64, a partition 412 having a size 64x32, and a size included in a coding unit 410 having a size 64x64. 32x64 partitions 414, 32x32 partitions 416.
  • the prediction unit of the coding unit 420 having a size of 32x32 having a depth of 1 includes a partition 420 having a size of 32x32, partitions 422 having a size of 32x16, and a partition having a size of 16x32 included in the coding unit 420 having a size of 32x32. 424, partitions 426 of size 16x16.
  • the prediction unit of the coding unit 430 of size 16x16 having a depth of 2 includes a partition 430 of size 16x16, partitions 432 of size 16x8, and a partition of size 8x16 included in the coding unit 430 of size 16x16. 434, partitions 436 of size 8x8.
  • the prediction unit of the coding unit 440 of size 8x8 having a depth of 3 includes a partition 440 of size 8x8, partitions 442 of size 8x4 and a partition of size 4x8 included in the coding unit 440 of size 8x8. 444, partitions 446 of size 4x4.
  • the encoder 110 of the video encoding apparatus 100 encodes each coding unit of each depth included in the maximum coding unit 410 to determine the coded depth of the maximum coding unit 410. Should be performed.
  • the number of deeper coding units according to depths for including data having the same range and size increases as the depth increases. For example, four coding units of depth 2 are required for data included in one coding unit of depth 1. Therefore, in order to compare the encoding results of the same data for each depth, each of the coding units having one depth 1 and four coding units having four depths 2 should be encoded.
  • encoding is performed for each prediction unit of each coding unit along a horizontal axis of the hierarchical structure 400 of the coding unit, and a representative coding error, which is the smallest coding error at a corresponding depth, may be selected. .
  • a depth deeper along the vertical axis of the hierarchical structure 400 of the coding unit encoding may be performed for each depth, and the minimum coding error may be searched by comparing the representative coding error for each depth.
  • the depth and the partition in which the minimum coding error occurs in the maximum coding unit 410 may be selected as the coding depth and the partition type of the maximum coding unit 410.
  • FIG. 5 illustrates a relationship between a coding unit and transformation units, according to various embodiments.
  • the video encoding apparatus 100 encodes or decodes an image in coding units having a size smaller than or equal to the maximum coding unit for each maximum coding unit.
  • the size of a transformation unit for transformation in the encoding process may be selected based on a data unit that is not larger than each coding unit.
  • the 32x32 size conversion unit 520 is selected. The conversion can be performed.
  • the data of the 64x64 coding unit 510 is transformed into 32x32, 16x16, 8x8, and 4x4 size transformation units of 64x64 size or less, and then encoded, and the transformation unit having the least error with the original is selected. Can be.
  • FIG. 6 is a diagram of deeper encoding information according to depths, according to various embodiments.
  • the output unit 120 of the video encoding apparatus 100 is information about an encoding mode, and information about a partition type 600 and information 610 about a prediction mode for each coding unit of each coded depth.
  • information 620 about the size of the transform unit may be encoded and transmitted.
  • the information 600 about the partition type is a data unit for predictive encoding of the current coding unit and indicates information about a partition type in which the prediction unit of the current coding unit is divided.
  • the current coding unit CU_0 of size 2Nx2N is any one of a partition 602 of size 2Nx2N, a partition 604 of size 2NxN, a partition 606 of size Nx2N, and a partition 608 of size NxN. It can be divided and used.
  • the information 600 about the partition type of the current coding unit represents one of a partition 602 of size 2Nx2N, a partition 604 of size 2NxN, a partition 606 of size Nx2N, and a partition 608 of size NxN. It is set to.
  • Information 610 relating to the prediction mode indicates the prediction mode of each partition. For example, through the information 610 on the prediction mode, whether the partition indicated by the information 600 on the partition type is performed in one of the intra mode 612, the inter mode 614, and the skip mode 616. Whether or not can be set.
  • the information about the transform unit size 620 indicates which transform unit to transform the current coding unit into.
  • the transform unit may be one of a first intra transform unit size 622, a second intra transform unit size 624, a first inter transform unit size 626, and a second inter transform unit size 628. have.
  • the reception extractor 160 of the video decoding apparatus 150 may include information about partition type 600, information 610 about prediction mode, and transform unit size for each depth-decoding unit.
  • the information 620 can be extracted and used for decoding.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating deeper coding units according to depths, according to various embodiments.
  • Segmentation information may be used to indicate a change in depth.
  • the split information indicates whether a coding unit of a current depth is split into coding units of a lower depth.
  • the prediction unit 710 for predictive encoding of the coding unit 700 having depth 0 and 2N_0x2N_0 size includes a partition type 712 having a size of 2N_0x2N_0, a partition type 714 having a size of 2N_0xN_0, a partition type 716 having a size of N_0x2N_0, and a N_0xN_0 It may include a partition type 718 of size. Although only partitions 712, 714, 716, and 718 in which the prediction unit is divided by a symmetrical ratio are illustrated, as described above, the partition type is not limited thereto, and asymmetric partitions, arbitrary partitions, geometric partitions, and the like. It may include.
  • prediction coding For each partition type, prediction coding must be performed repeatedly for one 2N_0x2N_0 partition, two 2N_0xN_0 partitions, two N_0x2N_0 partitions, and four N_0xN_0 partitions.
  • prediction encoding For partitions having a size 2N_0x2N_0, a size N_0x2N_0, a size 2N_0xN_0, and a size N_0xN_0, prediction encoding may be performed in an intra mode and an inter mode. The skip mode may be performed only for prediction encoding on partitions having a size of 2N_0x2N_0.
  • the depth 0 is changed to 1 and split (720), and the encoding is repeatedly performed on the depth 2 and the coding units 730 of the partition type of the size N_0xN_0.
  • the depth 1 is changed to the depth 2 and divided (750), and repeatedly for the depth 2 and the coding units 760 of the size N_2xN_2.
  • the encoding may be performed to search for a minimum encoding error.
  • depth-based coding units may be set until depth d-1, and split information may be set up to depth d-2. That is, when encoding is performed from the depth d-2 to the depth d-1 and the encoding is performed to the depth d-1, the prediction encoding of the coding unit 780 of the depth d-1 and the size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1)
  • the prediction unit 790 for is a partition type 792 of size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), partition type 794 of size 2N_ (d-1) xN_ (d-1), size A partition type 796 of N_ (d-1) x2N_ (d-1) and a partition type 798 of size N_ (d-1) xN_ (d-1) may be included.
  • one partition 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), two partitions 2N_ (d-1) xN_ (d-1), two sizes N_ (d-1) x2N_ Prediction encoding is repeatedly performed for each partition of (d-1) and four partitions of size N_ (d-1) xN_ (d-1), so that a partition type having a minimum encoding error may be searched. .
  • the coding unit CU_ (d-1) of the depth d-1 is no longer
  • the encoding depth of the current maximum coding unit 700 may be determined as the depth d-1, and the partition type may be determined as N_ (d-1) xN_ (d-1) without going through a division process into lower depths.
  • split information is not set for the coding unit 752 having the depth d-1.
  • the data unit 799 may be referred to as a 'minimum unit' for the current maximum coding unit.
  • the minimum unit may be a square data unit having a size obtained by dividing the minimum coding unit, which is the lowest coding depth, into four divisions.
  • the video encoding apparatus 100 compares the encoding errors for each depth of the coding unit 700, selects the depth at which the smallest encoding error occurs, and determines the encoding depth.
  • the partition type and the prediction mode may be set to the encoding mode of the coded depth.
  • the depth with the smallest error can be determined by comparing the minimum coding errors for all depths of depths 0, 1, ..., d-1, d, and can be determined as the coding depth.
  • the coded depth, the partition type of the prediction unit, and the prediction mode may be encoded and transmitted as information about an encoding mode.
  • the coding unit since the coding unit must be split from the depth 0 to the coded depth, only the split information of the coded depth is set to '0', and the split information for each depth except the coded depth should be set to '1'.
  • the image data and encoding information reception extractor 160 of the video decoding apparatus 150 extracts information about a coding depth and a prediction unit for the coding unit 700 to decode the coding unit 712. It is available.
  • the video decoding apparatus 150 may identify a depth having split information of '0' as an encoding depth by using split information according to depths, and use the decoding information by using information about an encoding mode for a corresponding depth. have.
  • the coding units 810 are coding units according to coding depths, which are determined by the video encoding apparatus 100 according to an embodiment with respect to the maximum coding unit.
  • the prediction unit 860 is partitions of prediction units of each coding depth of each coding depth among the coding units 810, and the transformation unit 870 is transformation units of each coding depth for each coding depth.
  • the depth-based coding units 810 have a depth of 0
  • the coding units 812 have a depth of 1
  • the coding units 814, 816, 818, 828, 850, and 852 have a depth of 2.
  • the coding units 820, 822, 824, 826, 830, 832, and 848 have a depth of three
  • the coding units 840, 842, 844, and 846 have a depth of four.
  • partitions 814, 816, 822, 832, 848, 850, 852, and 854 of the prediction units 860 are obtained by splitting coding units. That is, partitions 814, 822, 850, and 854 are partition types of 2NxN, partitions 816, 848, and 852 are partition types of Nx2N, and partition 832 is partition types of NxN.
  • the prediction units and partitions of the coding units 810 according to depths are smaller than or equal to each coding unit.
  • the image data of some 852 of the transformation units 870 is transformed or inversely transformed into a data unit having a smaller size than that of the coding unit.
  • the transformation units 814, 816, 822, 832, 848, 850, 852, and 854 are data units having different sizes or shapes when compared to corresponding prediction units and partitions among the prediction units 860. That is, even if the video encoding apparatus 100 and the video decoding apparatus 150 according to the embodiment are intra prediction / motion estimation / motion compensation operations and transform / inverse transform operations for the same coding unit, Each can be performed on a separate data unit.
  • coding is performed recursively for each coding unit having a hierarchical structure for each largest coding unit to determine an optimal coding unit.
  • coding units having a recursive tree structure may be configured.
  • the encoding information may include split information about a coding unit, partition type information, prediction mode information, and transformation unit size information.
  • the output unit 120 of the video encoding apparatus 100 outputs encoding information about coding units having a tree structure, and the encoding information reception extraction unit of the video decoding apparatus 150 according to an embodiment.
  • the 160 may extract encoding information about coding units having a tree structure from the received bitstream.
  • the split information indicates whether the current coding unit is split into coding units of a lower depth. If the split information of the current depth d is 0, partition type information, prediction mode, and transform unit size information are defined for the coded depth because the depth in which the current coding unit is no longer divided into the lower coding units is a coded depth. Can be. If it is to be further split by the split information, encoding should be performed independently for each coding unit of the divided four lower depths.
  • the prediction mode may be represented by one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode.
  • Intra mode and inter mode can be defined in all partition types, and skip mode can be defined only in partition type 2Nx2N.
  • the partition type information indicates the symmetric partition types 2Nx2N, 2NxN, Nx2N and NxN, in which the height or width of the prediction unit is divided by the symmetrical ratio, and the asymmetric partition types 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N, which are divided by the asymmetrical ratio.
  • the asymmetric partition types 2NxnU and 2NxnD are divided into heights 1: 3 and 3: 1, respectively, and the asymmetric partition types nLx2N and nRx2N are divided into 1: 3 and 3: 1 widths, respectively.
  • the conversion unit size may be set to two kinds of sizes in the intra mode and two kinds of sizes in the inter mode. That is, if the transformation unit split information is 0, the size of the transformation unit is set to the size 2Nx2N of the current coding unit. If the transform unit split information is 1, a transform unit having a size obtained by dividing the current coding unit may be set. In addition, if the partition type for the current coding unit having a size of 2Nx2N is a symmetric partition type, the size of the transform unit may be set to NxN, and if the asymmetric partition type is N / 2xN / 2.
  • Encoding information of coding units having a tree structure may be allocated to at least one of a coding unit, a prediction unit, and a minimum unit unit of a coding depth.
  • the coding unit of the coding depth may include at least one prediction unit and at least one minimum unit having the same encoding information.
  • the encoding information held by each adjacent data unit is checked, it may be determined whether the adjacent data units are included in the coding unit having the same coding depth.
  • the coding unit of the corresponding coding depth may be identified by using the encoding information held by the data unit, the distribution of the coded depths within the maximum coding unit may be inferred.
  • the encoding information of the data unit in the depth-specific coding unit adjacent to the current coding unit may be directly referenced and used.
  • the prediction coding when the prediction coding is performed by referring to the neighboring coding unit, the data adjacent to the current coding unit in the coding unit according to depths is encoded by using the encoding information of the adjacent coding units according to depths.
  • the neighboring coding unit may be referred to by searching.
  • FIG. 11 illustrates a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to encoding mode information of Table 1.
  • FIG. 11 illustrates a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to encoding mode information of Table 1.
  • the maximum coding unit 1100 includes coding units 1102, 1104, 1106, 1112, 1114, 1116, and 1118 of a coded depth. Since one coding unit 1118 is a coding unit of a coded depth, split information may be set to zero.
  • the partition type information of the coding unit 1118 of size 2Nx2N is partition type 2Nx2N 1122, 2NxN 1124, Nx2N (1126), NxN (1128), 2NxnU (1132), 2NxnD (1134), nLx2N (1136). And nRx2N 1138.
  • the transform unit split information (TU size flag) is a type of transform index, and a size of a transform unit corresponding to the transform index may be changed according to a prediction unit type or a partition type of a coding unit.
  • the partition type information is set to one of the symmetric partition types 2Nx2N 1122, 2NxN 1124, Nx2N 1126, and NxN (1128), and if the conversion unit partition information is 0, a conversion unit of size 2Nx2N ( 1142 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1144 of size NxN may be set.
  • the partition type information is set to one of the asymmetric partition types 2NxnU (1132), 2NxnD (1134), nLx2N (1136), and nRx2N (1138), if the conversion unit partition information (TU size flag) is 0, a conversion unit of size 2Nx2N ( 1152 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1154 having a size N / 2 ⁇ N / 2 may be set.
  • the conversion unit splitting information (TU size flag) described above with reference to FIG. 5 is a flag having a value of 0 or 1
  • the conversion unit splitting information according to an embodiment is not limited to a 1-bit flag and is set according to a setting. , 1, 2, 3., etc., and may be divided hierarchically.
  • the transformation unit partition information may be used as an embodiment of the transformation index.
  • the size of the transformation unit actually used may be expressed.
  • the video encoding apparatus 100 may encode maximum transform unit size information, minimum transform unit size information, and maximum transform unit split information.
  • the encoded maximum transform unit size information, minimum transform unit size information, and maximum transform unit split information may be inserted into the SPS.
  • the video decoding apparatus 150 may use the maximum transform unit size information, the minimum transform unit size information, and the maximum transform unit split information to use for video decoding.
  • the maximum transform unit split information is defined as 'MaxTransformSizeIndex'
  • the minimum transform unit size is 'MinTransformSize'
  • the transform unit split information is 0,
  • the minimum transform unit possible in the current coding unit is defined as 'RootTuSize'.
  • the size 'CurrMinTuSize' can be defined as in relation (1) below.
  • 'RootTuSize' which is a transform unit size when the transform unit split information is 0, may indicate a maximum transform unit size that can be adopted in the system. That is, according to relation (1), 'RootTuSize / (2 ⁇ MaxTransformSizeIndex)' is a transformation obtained by dividing 'RootTuSize', which is the size of the transformation unit when the transformation unit division information is 0, by the number of times corresponding to the maximum transformation unit division information. Since the unit size is 'MinTransformSize' is the minimum transform unit size, a smaller value among them may be the minimum transform unit size 'CurrMinTuSize' possible in the current coding unit.
  • the maximum transform unit size RootTuSize may vary depending on a prediction mode.
  • RootTuSize may be determined according to the following relation (2).
  • 'MaxTransformSize' represents the maximum transform unit size
  • 'PUSize' represents the current prediction unit size.
  • RootTuSize min (MaxTransformSize, PUSize) ......... (2)
  • 'RootTuSize' which is a transform unit size when the transform unit split information is 0, may be set to a smaller value among the maximum transform unit size and the current prediction unit size.
  • 'RootTuSize' may be determined according to Equation (3) below.
  • 'PartitionSize' represents the size of the current partition unit.
  • RootTuSize min (MaxTransformSize, PartitionSize) ........... (3)
  • the conversion unit size 'RootTuSize' when the conversion unit split information is 0 may be set to a smaller value among the maximum conversion unit size and the current partition unit size.
  • the current maximum conversion unit size 'RootTuSize' according to an embodiment that changes according to the prediction mode of the partition unit is only an embodiment, and a factor determining the current maximum conversion unit size is not limited thereto.
  • the image data of the spatial domain is encoded for each coding unit of the tree structure, and the video decoding method based on the coding units of the tree structure.
  • decoding is performed for each largest coding unit, and image data of a spatial region may be reconstructed to reconstruct a picture and a video that is a picture sequence.
  • the reconstructed video can be played back by a playback device, stored in a storage medium, or transmitted over a network.
  • the inter prediction mode is a prediction mode that predicts a current block from reconstructed samples included in a reconstructed picture before the current picture.
  • the current block is predicted according to reference samples indicated by a motion vector and a reference picture index corresponding to the current block.
  • the motion vector represents a spatial difference between the current block and the reference samples referenced by the current block
  • the reference picture index represents a unique number of the reference picture.
  • the value of the motion vector is an integer
  • reference samples included in the reference block are determined as prediction values of the current block. If the value of the motion vector is a fraction, the prediction block of the current block is determined by interpolating the reference samples included in the reference block.
  • the reference samples indicated by the motion vector and the reference picture index are generally copied or interpolated and used as the prediction value of the current block.
  • the prediction accuracy determined from the reference sample may be adjusted to increase the accuracy of the prediction.
  • the process of adjusting the prediction value is called texture synthesis based prediction.
  • the reeds are shaken in a regular pattern by the wind.
  • This reed's movement can be physically represented by a partial differential equation.
  • the prediction values of the current block are adjusted according to the result predicted by the partial differential equation, the accuracy of the prediction values corresponding to the current block including the reed forest may be increased.
  • the prediction value adjustment due to the partial differential equation may be applied.
  • Equation (1) The partial differential equations used for the prediction of the current sample are represented in equation (1).
  • Y x means the degree of change in the horizontal direction of the current sample.
  • Y y means the degree of change in the vertical direction of the current sample.
  • Y means the sample value of the reference sample referenced by the current sample.
  • v x , v y , and w denote texture parameters applied to Y x , Y y , and Y, respectively.
  • the degree of change means the amount of change in the predicted value per hour.
  • the degree of change may be determined according to a vertical degree of change indicating a degree of change in the vertical direction of the current sample and a horizontal degree of change indicating a degree of change in the horizontal direction.
  • the vertical gradient is calculated based on the surrounding samples located in the vertical direction of the reference sample.
  • the horizontal gradient is calculated based on the peripheral samples located in the horizontal direction of the reference sample.
  • the sample value of the reference sample may be used to calculate the horizontal gradient and the vertical gradient.
  • the gradient may be determined by the sample value of the reference sample as well as the vertical gradient and the horizontal gradient. For example, when the predicted value of all the samples included in the current block increases or decreases at a constant rate, the sample value of the reference sample may be used for the gradient calculation. Therefore, the sample value of the reference sample is used to calculate the vertical gradient and horizontal gradient, which indirectly influences the determination of the gradient, while determining the gradient as an equivalent variable used to determine the gradient along with the vertical gradient and the horizontal gradient. Can have a direct impact on
  • Texture parameter indicates the weight (weight) given to Y x, Y y, Y in order to improve the accuracy of prediction.
  • the texture parameter may have various values depending on the nature of the texture.
  • the encoding apparatus determines the most efficient texture parameter and transmits the texture parameter to the decoding apparatus through a bitstream.
  • the encoding apparatus and the decoding apparatus may share a predetermined rule for determining the texture parameter, and determine the texture parameter according to the predetermined rule. Therefore, the texture parameter may not be included in the bitstream.
  • the predetermined rule may be determined according to the size of the current block, the quantization parameter applied to the current block, and the slice type of the current block.
  • a prediction value of a current sample before texture synthesis based prediction is referred to as a first prediction value and a prediction value of a current sample after texture synthesis based prediction as a second prediction value.
  • Equation 1 is a partial differential equation applied in a case where the time domain and the space domain are continuous, and thus cannot be used in texture synthesis based prediction. Therefore, in the texture synthesis based prediction in which the time domain and the spatial domain are discrete, the texture synthesis based prediction is performed according to Equation 2 in which Equation 1 is modified.
  • Pred i, j represents a second prediction value
  • MC [Ref i, j ] represents a first prediction value
  • GRAD x [Ref i, j ] represent the horizontal gradient of the current sample and the vertical gradient of the current sample, respectively.
  • Ref i, j represents the sample value of the reference sample referenced by the current sample.
  • v x and v y represent texture parameters applied to GRAD x [Ref i, j ] and GRAD y [Ref i, j ], respectively.
  • w indicates the reference sample adjustment parameter applied to Ref i, j .
  • represents a temporal difference between the current picture and the reference picture. The temporal difference may be a value obtained by adjusting a frame difference between the current picture and the reference picture.
  • the degree of change is calculated in the same manner as in equation (1).
  • the degree of change is multiplied by ⁇ , which represents a time difference between the current picture and the reference picture.
  • represents a time difference between the current picture and the reference picture.
  • is not multiplied.
  • the second prediction value Pred i, j may be obtained by adding the first prediction value MC [Pred i, j ] to the change amount.
  • Equation 3 is a modification of Equation 2 and provides an embodiment of a method of calculating GRAD x [Ref i, j ] and GRAD y [Ref i, j ].
  • GRAD x [Ref i, j ] can be determined by samples located around the interpolation filter and the reference sample.
  • GRAD x [Ref i, j ] and GRAD y [Ref i, j ] are calculated using a 3-tap interpolation filter using [-1,0,1] as the filter coefficient.
  • the interpolation filter is applied to Y i + 1, j and Y i-1, j , which are peripheral samples of the reference sample, to obtain a horizontal gradient. Therefore, GRAD x [Ref i, j ] representing the horizontal degree of change may be represented as (Yi + 1, j ⁇ Yi-1, j) / 2.
  • the interpolation filter is applied to Y i, j + 1 and Y i, j-1, which are peripheral samples of the reference sample. Accordingly, GRAD y [Ref i, j ] representing the vertical degree of change may be represented by (Y i, j + 1 -Y i, j-1 ) / 2.
  • Equation 4 shows the calculation process according to Equation 2 in detail.
  • iVx, iVy, iW is v x, v y, represents an Integer value w after the scaling.
  • iVx, iVy, and iW reflect the time difference between the current picture and the reference picture.
  • g m represents the filter coefficient of the interpolation filter used to calculate the vertical gradient and the horizontal gradient.
  • Ref i + m, j means samples located in the horizontal direction of the reference sample
  • Ref i, j + m means samples located in the vertical direction of the reference sample.
  • ⁇ bts means the difference between the bit depth of MC [Ref i, j ] and the bit depth for which calculation for texture synthesis based prediction is performed.
  • ⁇ b means the difference between the bit depth where the calculation for texture synthesis based prediction is performed and the bit depth of Pred i, j .
  • M (g m Ref i + m, j ) represents the horizontal gradient determined by the samples located in the horizontal direction of the interpolation filter and the reference sample.
  • m may have a value from -1 to 1.
  • ⁇ m (g m Ref i + m, j ) has the same value as g ⁇ 1 Ref i-1, j + g 0 Ref i, j + g 1 Ref i + 1, j .
  • M (g m Ref i, j + m ) represents the vertical gradient determined by the samples located in the vertical direction of the interpolation filter and the reference sample.
  • m may have a value from -1 to 1.
  • ⁇ m (g m Ref i + m, j ) has the same value as g ⁇ 1 Ref i, j-1 + g 0 Ref i, j + g 1 Ref i, j + 1 .
  • Equation 4 iVx, iVy, because the iW reflects the temporal difference between the current picture and the reference picture, iVx, iVy, as determined in accordance with iW (- iVx ⁇ m (g m Ref i + m, j) - iVy ⁇ m (g m Ref i, j + m )-iWRef i, j + m ) represents the amount of change in the current sample.
  • a change amount is added to the first prediction value to obtain a second prediction value according to the change amount.
  • a shift operation is performed to equalize the bit depths of the change amount, the first prediction value, and the second prediction value.
  • a left shift operation is applied to MC [Ref i, j ] representing the first predicted value by ⁇ bts to match the bit depth of the first predicted value and the bit depth of the change amount.
  • FIG. 12A is a block diagram of the block-based image prediction apparatus 1200 according to an embodiment.
  • the block diagram of FIG. 12A illustrates an apparatus for performing an embodiment of a video decoding apparatus using an intra prediction mode.
  • the block-based image prediction apparatus 1200 may include a first prediction value determiner 1210, a gradient determiner 1220, a texture parameter determiner 1230, and a second prediction value determiner 1240.
  • the first prediction value determiner 1210, the change degree determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second prediction value determiner 1240 are represented by separate structural units. Accordingly, the intra first predictive value determiner 1210, the gradient determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second predictive value determiner 1240 may be combined to be implemented in the same component unit. Alternatively, the functions of the first prediction value determiner 1210, the gradient determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second prediction value determiner 1240 may be implemented in two or more component units. It may be.
  • the first prediction value determiner 1210, the gradient determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second prediction value determiner 1240 are represented by a unit located in one device.
  • the apparatuses in charge of the functions of the first predictive value determiner 1210, the gradient determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second predictive value determiner 1240 are not necessarily physically adjacent to each other. Accordingly, according to an embodiment, the first predictor 1210, the gradient determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second predictor determiner 1240 may be distributed.
  • the first predictor 1210, the gradient determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second predictor determiner 1240 of FIG. 12A may be implemented by one processor, according to an exemplary embodiment. have. In some embodiments, the present invention may also be implemented by a plurality of processors.
  • the block-based image prediction apparatus 1200 stores data generated by the first prediction value determiner 1210, the gradient determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second prediction value determiner 1240. And storage (not shown).
  • the first prediction value determiner 1210, the change degree determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second prediction value determiner 1240 may extract and use data stored in a storage (not shown). .
  • the block-based image prediction apparatus 1200 of FIG. 12A is not limited to a physical apparatus.
  • some of the functions of the block-based image prediction apparatus 1200 may be implemented in software instead of hardware.
  • the first prediction value determiner 1210 determines a first prediction value of the current sample included in the current block based on the reference samples of the reference block referenced by the current block.
  • the first prediction value determiner 1210 may obtain a motion vector and a reference picture index of the current block from the bitstream.
  • the first prediction value determiner 1210 determines reference samples referenced by samples of the current block based on the motion vector and the reference picture index.
  • the first prediction value of the current sample is determined according to the determined reference samples.
  • the picture on the right is the current picture 1300 and the picture on the left is the reference picture 1310.
  • the current picture 1300 includes a current block 1302, and the reference picture 1310 includes a reference block 1312 to which the current block 1302 refers.
  • the position of the reference block 1312 is determined by the upper left sample of the current block 1302 and the motion vector 1320.
  • the value obtained by adding the motion vector 1320 to the position of the upper left sample of the current block 1302 indicates the position of the upper left sample of the reference block 1312.
  • both the x component and the y component of the motion vector 1320 are integers, the values of the reference samples are copied to determine the first prediction value of the current samples. If at least one of the x component and the y component of the motion vector 1320 is a fraction, the interpolated value is determined as the first prediction value of the current samples using the reference samples and the interpolation filter.
  • the reference picture 1310 and the current picture 1300 have a Picture Order Counter (POC) meaning a frame number arranged in a playback order.
  • POC Picture Order Counter
  • the temporal difference between the reference picture 1310 and the current picture 1300 may be represented by a POC difference between the POC of the reference picture 1310 and the POC of the current picture 1300.
  • ⁇ 1330 of FIG. 13 may be obtained by multiplying the POC difference by a time difference between adjacent frames.
  • the value ⁇ 1330 can be used in the texture synthesis process.
  • the value ⁇ 1330 may not be used separately in the texture synthesis process.
  • the gradient determiner 1220 determines the gradient of the first prediction value based on the surrounding samples of the reference sample.
  • the gradient is a value that indicates how much the current sample changes per hour. As the degree of change increases, the amount of change in the first prediction value due to the texture synthesis based prediction increases.
  • the gradient is determined according to the reference sample corresponding to the current sample and the surrounding samples located in the periphery of the reference sample.
  • the peripheral sample of the reference sample may include peripheral samples located in the vertical direction or the horizontal direction from the reference sample.
  • the peripheral sample of the reference sample may include samples located in a direction other than the vertical direction or the horizontal direction. For example, it may include samples located diagonally.
  • the gradient may include a vertical gradient and a horizontal gradient.
  • Vertical gradient refers to gradients obtained from peripheral samples located in a vertical direction from a reference sample. If the sample value of the peripheral sample located at the bottom of the reference sample is larger than the sample value of the peripheral sample located at the top, the vertical gradient is positive. In the opposite case, the vertical gradient has a negative value. As the difference between the sample value of the peripheral sample located at the bottom of the reference sample and the sample value of the peripheral sample located at the top, the absolute value of the vertical gradient increases.
  • the horizontal gradient refers to the gradient obtained from peripheral samples located in the horizontal direction from the reference sample.
  • the horizontal gradient has a positive value.
  • the horizontal gradient has a negative value.
  • the absolute value of the horizontal gradient increases as the difference between the sample value of the peripheral sample positioned on the right side of the reference sample and the sample value of the peripheral sample positioned on the left side increases.
  • the gradient determining unit 1220 may determine the degree of change in other directions in addition to the vertical degree of change and the horizontal degree of change. For example, the degree of change in the diagonal direction can be determined.
  • the gradient determiner 1220 may apply an interpolation filter to the reference sample and the surrounding samples of the reference sample to calculate the horizontal gradient and the vertical gradient. 14A and 14B, the calculation method of the horizontal gradient and the vertical gradient according to the interpolation filter will be described.
  • FIG. 14A discloses a method for calculating horizontal gradient and vertical gradient using a filter tap of [-1, 0, 1].
  • the horizontal gradient is (Y i + 1, j -Y i-1, j ) / 2, which is a vertical change.
  • the degree is determined as (Y i, j + 1 -Y i, j-1 ) / 2.
  • Reference block 1400 of FIG. 14A includes samples 1410-1428.
  • the samples 1412 and 1414 are used to obtain a horizontal gradient of the current sample.
  • Samples 1416 and 1418 are then used to find the vertical gradient of the current sample.
  • the sample 1410 corresponding to the current sample in the two tap filter is not used.
  • the samples 1422 and 1424 are used to obtain a horizontal gradient of the current sample.
  • Samples 1426 and 1428 are then used to find the vertical gradient of the current sample. Since the center filter coefficient of the two tap filter is 0, the sample 1420 corresponding to the current sample is not used.
  • the horizontal gradient of the current sample is determined by dividing the value of the sample 1424 minus the sample 1422 by 2. .
  • the vertical gradient of the current sample is determined by dividing the sample 1428 minus the sample 1426 by two. .
  • 14B discloses a method for calculating horizontal gradient and vertical gradient using a six-tap filter with filter coefficients [6, -25, -2, 30, -12, 3].
  • the samples 1460, 1462, 1464, 1466, 1468, and 1470 are used to obtain a horizontal gradient of the current sample.
  • the samples 1460, 1472, 1474, 1476, 1478, and 1480 are used to obtain a vertical gradient of the current sample.
  • the interpolation filter can be applied not only when the current sample is a luma sample but also when it is a chroma sample.
  • a six tap filter may be used when the current sample is a luma sample, and a four tap filter may be used when the chroma sample is a chroma sample.
  • FarcMV means a fractional part of the motion vector of the current block. For example, if farcMV is zero, there is no fractional part of the motion vector. If farcMV is 1/4, the motion vector has a fractional part of 1/4.
  • the following six tap filters can be used for the luma sample.
  • farcMV 0: ⁇ 6, -25, -2, 30, -12, 3 ⁇
  • farcMV 1/4: ⁇ 3, -10, -25, 40, -11, 3 ⁇
  • farcMV 1/2: ⁇ -1, 4, -38, 38, -4, 1 ⁇
  • farcMV 3/4: ⁇ -3, 11, -40, 25, 10, -3 ⁇
  • the following four tap filters can be used for chroma samples.
  • farcMV 0: ⁇ -11, -3, 19, -5 ⁇
  • farcMV 1/8: ⁇ -8, -10, 23, -5 ⁇
  • farcMV 2/8: ⁇ -4, -17, 26, -5 ⁇
  • farcMV 3/8: ⁇ -1, -21, 26, -4 ⁇
  • farcMV 4/8: ⁇ 2, -25, 25, -2 ⁇
  • farcMV 5/8: ⁇ 4, -26, 21, 1 ⁇
  • farcMV 6/8: ⁇ 5, -26, 17, 4 ⁇
  • farcMV 7/8: ⁇ 5, -23, 10, 8 ⁇
  • the number and specific values of the filter coefficients included in the interpolation filter may be changed according to embodiments.
  • the texture parameter determiner 1230 determines the texture parameter used to adjust the magnitude of the gradient.
  • the texture parameter refers to a weight applied to the degree of change determined by the degree of change determiner 1220.
  • the texture parameter may include a horizontal texture parameter corresponding to the horizontal gradient and a vertical texture parameter corresponding to the vertical gradient. If the horizontal texture parameter is larger than the vertical texture parameter, the horizontal gradient has more influence on the determination of the gradient than the vertical gradient. If the vertical texture parameter is larger than the horizontal texture parameter, the vertical gradient has more influence on the determination of the gradient than the horizontal gradient.
  • the texture parameter determiner 1230 may include not only texture parameters but also reference sample adjustment parameters used to adjust the reference samples. Also, the texture parameter determiner 1230 may further determine other types of texture parameters in addition to the horizontal texture parameter and the vertical texture parameter when the gradient includes the horizontal gradient and the vertical gradient. have. For example, if there is a diagonal gradient, a diagonal texture parameter can be obtained.
  • the texture parameter determiner 1230 may obtain a texture parameter from the bitstream.
  • the texture parameter may be newly acquired for each coding block or prediction block.
  • the obtained texture parameter may be obtained at a higher data unit level of a coding block and applied to all prediction units of the higher data unit.
  • the texture parameter determiner 1230 may determine the texture parameter according to at least one of the size of the current block, the quantization parameter applied to the current block, and the slice type of the current block.
  • the horizontal texture parameter may be determined as Log2 (width of the current block) -1 and the vertical texture parameter may be determined as Log2 (height of the current block) -1.
  • the texture parameter when the texture parameter is determined by the quantization parameter or the slice type of the current block, the texture parameter may be determined according to a statistical value determined according to the degree to which the quantization parameter and the slice type affect the image quality of the reconstructed image.
  • the texture parameter determiner 1230 may determine the texture parameter according to a temporal distance between the reference picture to which the reference block belongs and the current picture to which the current block belongs. By determining the texture parameter according to ⁇ 1330 of FIG. 13, the amount of computation required in the texture synthesis based prediction process may be reduced.
  • the second prediction value determiner 1240 determines a second prediction value of the current sample by using a first prediction value, a degree of change, a texture parameter, and a temporal distance between a reference picture to which the reference block belongs and a current picture to which the current block belongs. do.
  • the second prediction value determiner 1240 adjusts the degree of change according to the texture parameter.
  • the second prediction value determiner 1240 adjusts the degree of change by multiplying the degree of change determined by the change degree determiner 1220 with the texture parameter determined by the texture parameter determiner 1230.
  • the second prediction value determiner 1240 may adjust the vertical gradient by multiplying the vertical gradient by the vertical texture parameter. Also, the second prediction value determiner 1240 may adjust the horizontal gradient by multiplying the horizontal gradient and the horizontal texture parameter.
  • the second prediction value determiner 1240 may obtain the adjusted first prediction value by multiplying the first prediction value by the first prediction value adjustment parameter.
  • the second prediction value determiner 1240 may obtain the degree of change by adding the adjusted degree of vertical change and the adjusted degree of horizontal change. If the first prediction value is necessary for the degree of change calculation, the adjusted degree of change may be determined by adding up the adjusted vertical degree of change, the adjusted horizontal change, and the adjusted first prediction value.
  • the second prediction value determiner 1240 determines the amount of change of the first predicted value according to the adjusted degree of change and the temporal distance. In detail, the second prediction value determiner 1240 may determine a change amount of the first prediction value by multiplying the adjusted change degree and the temporal distance. If the texture parameter reflects the temporal distance between the current picture and the reference picture, the adjusted change is determined as the change amount of the first prediction value.
  • the second prediction value determiner 1240 determines the second prediction value according to the change amount of the first prediction value and the first prediction value. In detail, the second prediction value determiner 1240 determines the second prediction value by adding the first prediction value and the amount of change.
  • the functions of the gradient determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second predictor determiner 1240 may indicate that texture synthesis based prediction information is applied to the texture block based on texture synthesis based prediction. Case may be performed.
  • the texture synthesis based prediction information indicates whether texture synthesis based prediction is applied to the current block.
  • the texture synthesis based prediction information may be defined as a flag having a value of zero or one. For example, when texture synthesis based prediction information indicates 0, texture synthesis based prediction may not be applied to the current block. Conversely, when texture synthesis based prediction information indicates 1, texture synthesis based prediction may be applied to the current block.
  • texture synthesis based prediction information may exist for each prediction block. Therefore, texture synthesis based prediction information for each prediction block may be obtained from the bitstream.
  • texture synthesis based prediction information may exist for a coding block.
  • texture synthesis based prediction information indicating whether texture synthesis based prediction is applied to the prediction blocks included in the coding block is obtained from the bitstream. Therefore, when texture synthesis based prediction information about a coding block indicates 1, texture synthesis based prediction may be applied to all prediction blocks included in the coding block.
  • texture synthesis based prediction information may be obtained for a data unit that is higher than a coding block.
  • texture synthesis based prediction information indicates that texture synthesis based prediction is collectively applied to the data unit, texture synthesis based prediction is applied to all prediction blocks included in the data unit.
  • FIG. 12B is a flowchart of a block-based image prediction method 1250 according to an embodiment.
  • the flowchart of FIG. 12B illustrates an embodiment of a block-based image prediction method using a texture synthesis based prediction method.
  • the first prediction value of the current sample included in the current block is determined based on the reference sample of the reference block referenced by the current block.
  • the degree of change of the first prediction value is determined.
  • the gradient may include a vertical gradient determined based on the peripheral samples positioned in the vertical direction of the reference sample and a horizontal gradient determined based on the peripheral samples positioned in the horizontal direction of the reference sample.
  • the gradient in step 14 may be determined by applying an interpolation filter on the surrounding samples of the reference sample.
  • the horizontal gradient may be determined by applying an interpolation filter to peripheral samples located in the horizontal direction.
  • the vertical gradient can be determined by applying an interpolation filter to the surrounding samples located in the vertical direction.
  • the texture parameter used to adjust the gradient is determined.
  • the texture parameter may include a vertical texture parameter used to adjust the vertical gradient and a horizontal texture parameter used to adjust the horizontal gradient.
  • the texture parameter may be obtained from the bitstream.
  • the texture parameter information may be determined according to at least one of the size of the current block, the quantization parameter applied to the current block, and the slice type of the current block.
  • the second prediction value of the current sample is determined using the first prediction value, the gradient, the texture parameter, and the temporal distance between the reference picture to which the reference block belongs and the current picture to which the current block belongs. Specifically, the degree of change is adjusted according to the texture parameter, and the amount of change is determined according to the adjusted degree of change and the temporal distance. When the temporal distance is reflected in the texture parameter, the step of determining the amount of change according to the adjusted degree of change and the temporal distance is omitted. Finally, the second prediction value is obtained by adding the change amount and the first prediction value.
  • Obtaining texture synthesis based prediction information indicating whether texture synthesis based prediction is applied to the current block before step 14 may be included.
  • steps 14 to 18 may be performed on the current sample.
  • the obtained texture synthesis based prediction information may be obtained from a bitstream with respect to a prediction block.
  • texture synthesis based prediction information may be obtained for a coding block and applied to all prediction blocks included in the coding block.
  • texture synthesis based prediction information may be obtained with respect to a higher data unit of a coding block and applied to all prediction blocks included in the higher data unit.
  • the block-based image prediction method 1250 according to the above-described embodiment may be performed by the block-based image prediction apparatus 1200.
  • an embodiment of a video encoding / decoding method using a texture synthesis based prediction method is provided.
  • a reference block to which the current block refers is determined.
  • the reference block is determined by the motion vector and the reference picture index corresponding to the current block.
  • a first prediction value is obtained for each sample of the current block from the reference block.
  • a first prediction value is determined from the reference samples included in the reference block. If the fractional parts of the x and y components of the motion vector are both zero, the sample value of the reference sample is used as the first prediction value. However, when at least one of the x component and the y component of the motion vector has a fractional portion other than 0, the first prediction value is determined by interpolating the reference samples included in the reference block.
  • the current block may be a prediction block that is currently encoded / decoded. Whether the texture synthesis based prediction mode is applied may be determined by texture synthesis based prediction information.
  • the texture synthesis based prediction information takes the form of a flag.
  • Texture synthesis based prediction information may be obtained from the bitstream for the current block.
  • the texture synthesis based prediction information may be obtained with respect to a higher data unit of the current block.
  • step 1540 is performed.
  • step 1580 when the texture synthesis based prediction information indicates that the texture synthesis based prediction mode is not applied to the current block, no further prediction process is performed in step 1580, and encoding of the current block according to the first prediction value obtained in step 1520. / Decoding is performed.
  • step 1540 a gradient for each sample of the current block is obtained from the reference block. Acquiring the gradient of the samples included in the current block may be performed by the gradient determiner 1220 of FIG. 12A.
  • step 1550 a texture parameter used to adjust the gradient is obtained.
  • the obtaining of the texture parameter of the samples included in the current block may be performed by the texture parameter determiner 1230 of FIG. 12A.
  • the first prediction value, the degree of change, the texture parameter, and the temporal distance between the reference picture to which the reference block belongs and the current picture to which the current block belongs become a second prediction value for each sample of the current block.
  • the determining of the second prediction value of the samples included in the current block may be performed by the second prediction value determiner 1240 of FIG. 12A.
  • the current block is encoded / decoded according to the second prediction value.
  • residual values may be obtained by obtaining difference values between an original value and a second prediction value of samples included in a current block, and transforming, quantizing, and entropy encoding the difference values.
  • the encoding information used in the residual data and the texture synthesis based prediction mode may be transmitted to the decoding apparatus.
  • residual data may be obtained from a bitstream, and entropy decoding, inverse quantization, and inverse transformation of the residual data may obtain difference values between original values and second prediction values of samples included in a current block.
  • the current block may be reconstructed based on the second prediction values and the difference values obtained in steps 1510 to 1560.
  • the above-described embodiments of the present invention can be written as a program that can be executed in a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium may include a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.) and an optical reading medium (eg, a CD-ROM, a DVD, etc.).

Abstract

Provided is a block based image prediction method comprising the steps of: determining a first prediction value of a current sample included in a current block, on the basis of a reference sample of a reference block to which the current block refers; determining the change rate of the first prediction value on the basis of peripheral samples of the reference sample; determining a texture parameter used for adjusting the change rate; and determining a second prediction value of the current sample using the first prediction value, the change rate, the texture parameter, and the temporal distance between a reference picture to which the reference block belongs, and a current picture to which the current block belongs.

Description

텍스쳐 합성 기반 예측 모드를 이용하는 비디오 부호화/복호화 방법 및 장치Method and apparatus for video encoding / decoding using texture synthesis based prediction mode
본 발명은 비디오 부호화 방법 및 복호화 방법에 관한 것이다. 상세하게는 텍스쳐 합성 기반 예측 모드를 이용하는 부호화 및 복호화하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a video encoding method and a decoding method. Specifically, the present invention relates to a method of encoding and decoding using texture synthesis based prediction mode.
고해상도 또는 고화질 비디오 컨텐트를 재생, 저장할 수 있는 하드웨어의 개발 및 보급에 따라, 고해상도 또는 고화질 비디오 컨텐트를 효과적으로 부호화하거나 복호화하는 비디오 코덱의 필요성이 증대하고 있다. 기존의 비디오 코덱에 따르면, 비디오는 트리 구조의 부호화 단위에 기반하여 제한된 부호화 방식에 따라 부호화되고 있다. With the development and dissemination of hardware capable of playing and storing high resolution or high definition video content, there is an increasing need for a video codec for efficiently encoding or decoding high resolution or high definition video content. According to the existing video codec, video is encoded according to a limited encoding method based on coding units having a tree structure.
주파수 변환을 이용하여 공간 영역의 영상 데이터는 주파수 영역의 계수들로 변환된다. 비디오 코덱은, 주파수 변환의 빠른 연산을 위해 영상을 소정 크기의 블록들로 분할하고, 블록마다 DCT 변환을 수행하여, 블록 단위의 주파수 계수들을 부호화한다. 공간 영역의 영상 데이터에 비해 주파수 영역의 계수들이, 압축하기 쉬운 형태를 가진다. 특히 비디오 코덱의 인터 예측 또는 인트라 예측을 통해 공간 영역의 영상 화소값은 예측 오차로 표현되므로, 예측 오차에 대해 주파수 변환이 수행되면 많은 데이터가 0으로 변환될 수 있다. 연속적으로 반복적으로 발생하는 데이터를 작은 크기의 데이터로 치환함으로써, 영상의 데이터량이 절감될 수 있다.Image data in the spatial domain is transformed into coefficients in the frequency domain using frequency transformation. The video codec divides an image into blocks having a predetermined size for fast operation of frequency conversion, performs DCT conversion for each block, and encodes frequency coefficients in units of blocks. Compared to the image data of the spatial domain, the coefficients of the frequency domain are easily compressed. In particular, since the image pixel value of the spatial domain is expressed as a prediction error through inter prediction or intra prediction of the video codec, when frequency conversion is performed on the prediction error, much data may be converted to zero. By substituting data repeatedly generated repeatedly with small size data, the data amount of the image can be reduced.
일정한 법칙에 의하여 변화하는 텍스쳐가 이미지에 포함된 경우, 텍스쳐의 변화량을 예측하여, 부호화/복호화 장치의 예측 정확도를 개선할 수 있다.When a texture that changes according to a certain law is included in the image, the amount of change in the texture may be predicted to improve the prediction accuracy of the encoding / decoding apparatus.
현재 블록이 참조하는 참조 블록의 참조 샘플에 기초하여, 상기 현재 블록에 포함된 현재 샘플의 제1 예측 값을 결정하는 단계, 상기 참조 샘플의 주변 샘플들에 기초하여, 상기 제1 예측 값의 변화도를 결정하는 단계, 상기 변화도의 조정에 사용되는 텍스쳐 파라미터를 결정하는 단계, 및, 상기 제1 예측 값, 상기 변화도, 상기 텍스쳐 파라미터, 및 상기 참조 블록이 속한 참조 픽처와 상기 현재 블록이 속한 현재 픽처의 시간적 거리를 이용하여 상기 현재 샘플의 제2 예측 값을 결정하는 단계를 포함하는 블록 기반 영상 예측 방법이 제공된다.Determining a first prediction value of a current sample included in the current block based on a reference sample of a reference block referenced by the current block, based on neighboring samples of the reference sample, change of the first prediction value Determining a degree, determining a texture parameter used to adjust the gradient, and a reference picture to which the first prediction value, the gradient, the texture parameter, and the reference block belong, and the current block A block-based image prediction method is provided that includes determining a second prediction value of the current sample by using a temporal distance of a current picture to which the current picture belongs.
상기 블록 기반 영상 예측 방법은 상기 현재 블록에 텍스쳐 합성 기반 예측이 적용되는지 나타내는 텍스쳐 합성 기반 예측 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 텍스쳐 합성 기반 예측 정보가 상기 현재 블록에 텍스쳐 합성 기반 예측이 적용된다고 나타낼 경우, 상기 변화도 결정 단계, 상기 텍스쳐 파라미터 정보 결정 단계, 및 상기 제2 예측값 결정 단계가 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.The block-based image prediction method may further include obtaining texture synthesis based prediction information indicating whether texture synthesis based prediction is applied to the current block, and applying texture synthesis based prediction to the texture block based on the texture synthesis based prediction information. In this case, the change degree determining step, the texture parameter information determining step, and the second prediction value determining step may be performed.
상기 블록 기반 영상 예측 방법은 상기 현재 블록은 예측 블록이고, 상기 텍스쳐 합성 기반 예측 정보 획득 단계는 상기 현재 블록에만 적용되는 텍스쳐 합성 기반 예측 정보를 획득하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the block-based image prediction method, the current block may be a prediction block, and the texture synthesis based prediction information obtaining may include obtaining texture synthesis based prediction information applied only to the current block.
상기 블록 기반 영상 예측 방법은 상기 현재 블록은 예측 블록이고, 상기 텍스쳐 합성 기반 예측 정보 획득 단계는 상기 현재 블록이 포함된 부호화 블록에 적용되는 텍스쳐 합성 기반 예측 정보를 획득하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the block-based image prediction method, the current block may be a prediction block, and the texture synthesis based prediction information obtaining may include obtaining texture synthesis based prediction information applied to a coding block including the current block.
상기 변화도는 소정 개수의 방향에 따른 변화도 성분들을 포함하고, 상기 텍스쳐 파라미터 정보는 상기 변화도 성분들에 대응되는 상기 소정 개수의 텍스쳐 파라미터들을 포함하고, 상기 소정 개수는 2 이상인 것을 특징으로 할 수 있다. 제5항에 있어서,The gradient may include gradient components along a predetermined number of directions, and the texture parameter information includes the predetermined number of texture parameters corresponding to the gradient components, and the predetermined number is two or more. Can be. The method of claim 5,
상기 변화도는, 참조 샘플의 수직 방향에 위치한 주변 샘플들에 기초하여 결정되는 수직 변화도 및 참조 샘플의 수평 방향에 위치한 주변 샘플들에 기초하여 결정되는 수평 변화도를 포함하고, 상기 텍스쳐 파라미터 정보는, 상기 수직 변화도의 조정에 사용되는 수직 텍스쳐 파라미터 및 상기 수평 변화도의 조정에 사용되는 수평 텍스쳐 파라미터를 포함하는 것을 특징을 할 수 있다.The degree of change includes a vertical degree of change determined based on peripheral samples located in a vertical direction of a reference sample and a horizontal degree of change determined based on peripheral samples located in a horizontal direction of a reference sample, and the texture parameter information May include a vertical texture parameter used to adjust the vertical gradient and a horizontal texture parameter used to adjust the horizontal gradient.
상기 변화도를 결정하는 단계는, 상기 참조 샘플의 주변 샘플들에 대하여 보간 필터를 적용하는 단계를 포함할 수 있다.The determining of the degree of change may include applying an interpolation filter to the surrounding samples of the reference sample.
상기 제2 예측 값 결정 단계는, 상기 텍스쳐 파라미터에 따라 상기 변화도를 조정하는 단계, 상기 조정된 변화도와 상기 시간적 거리에 따라 상기 제1 예측 값의 변화량을 결정하는 단계, 및 상기 제1 예측 값과 상기 제1 예측 값의 변화량에 따라 상기 제2 예측 값을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The determining of the second prediction value may include: adjusting the degree of change according to the texture parameter, determining a change amount of the first prediction value according to the adjusted change degree and the temporal distance, and the first prediction value. And determining the second prediction value according to the change amount of the first prediction value.
상기 텍스쳐 파라미터 정보를 결정하는 단계는, 상기 현재 블록의 크기, 상기 현재 블록에 적용되는 양자화 파라미터 및 상기 현재 블록의 슬라이스 타입 중 적어도 하나에 따라 상기 텍스쳐 파라미터 정보를 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.The determining of the texture parameter information may include determining the texture parameter information according to at least one of a size of the current block, a quantization parameter applied to the current block, and a slice type of the current block.
현재 블록이 참조하는 참조 블록의 참조 샘플에 기초하여, 상기 현재 블록에 포함된 현재 샘플의 제1 예측 값을 결정하는 제1 예측 값 결정부, 상기 참조 샘플의 주변 샘플들에 기초하여, 상기 제1 예측 값의 변화도를 결정하는 변화도 결정부, 상기 변화도의 조정에 사용되는 텍스쳐 파라미터 결정하는 텍스쳐 파라미터 결정부, 및 상기 제1 예측 값, 상기 변화도, 상기 텍스쳐 파라미터, 및 상기 참조 블록이 속한 참조 픽처와 상기 현재 블록이 속한 현재 픽처의 시간적 거리를 이용하여 상기 현재 샘플의 제2 예측 값을 결정하는 제2 예측값 결정부를 포함하는 블록 기반 영상 예측 장치가 제공된다.A first prediction value determiner configured to determine a first prediction value of a current sample included in the current block, based on a reference sample of a reference block referenced by the current block, based on neighboring samples of the reference sample, A gradient determining unit that determines a degree of change of a predicted value, a texture parameter determiner that determines a texture parameter used to adjust the degree of change, and the first predicted value, the gradient, the texture parameter, and the reference block Provided is a block-based image prediction apparatus including a second prediction value determiner configured to determine a second prediction value of the current sample using a temporal distance between a reference picture to which the current picture belongs and a current picture to which the current block belongs.
상기 제공된 블록 기반 영상 예측 방법에 따라 영상을 예측하여, 영상의 예측 결과에 따라 비디오를 복호화하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법 및 비디오 부호화 방법이 제공된다.A video decoding method and a video encoding method are provided, wherein the image is predicted according to the provided block-based image prediction method, and the video is decoded according to the prediction result of the image.
상기 제공된 블록 기반 영상 예측 장치에 따른 영상 예측 결과에 따라 비디오를 복호화하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 장치 및 비디오 부호화 장치가 제공된다.Provided are a video decoding apparatus and a video encoding apparatus, which decode a video according to an image prediction result according to the provided block-based image prediction apparatus.
상기 제공된 비디오 복호화 방법 및 비디오 부호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체가 제공된다.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for implementing the provided video decoding method and video encoding method is provided.
영상 및 영상에 포함된 블록들에 대한 예측 정확도가 높아짐으로서 부호화 효율이 개선된다.The encoding efficiency is improved by increasing the prediction accuracy of the image and the blocks included in the image.
도 1a 는 일 실시예에 따른 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.1A is a block diagram of a video encoding apparatus based on coding units having a tree structure, according to an embodiment.
도 1b 는 일 실시예에 따른 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.1B is a block diagram of a video decoding apparatus based on coding units having a tree structure, according to an embodiment.
도 2 은 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.2 illustrates a concept of coding units, according to an embodiment.
도 3a 는 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.3A is a block diagram of an image encoder based on coding units, according to an embodiment.
도 3b 는 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.3B is a block diagram of an image decoder based on coding units, according to an embodiment.
도 4 는 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.4 is a diagram of deeper coding units according to depths, and partitions, according to an embodiment.
도 5 은 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.5 illustrates a relationship between a coding unit and transformation units, according to an embodiment.
도 6 은 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.6 is a diagram of deeper encoding information according to depths, according to an embodiment.
도 7 는 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.7 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an exemplary embodiment.
도 8, 9 및 10는 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.8, 9, and 10 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to an embodiment.
도 11 은 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.11 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information.
도 12a 는 일 실시예에 따른 블록 기반 영상 예측 장치의 블록도를 도시한다.12A illustrates a block diagram of a block-based image prediction apparatus, according to an embodiment.
도 12b은 일 실시예에 따른 블록 기반 영상 예측 방법의 순서도를 나타낸다.12B is a flowchart of a block-based image prediction method, according to an embodiment.
도 13은 일 실시예에 따른 인터 예측 모드를 설명하기 위한 도면이다.13 is a diagram for describing an inter prediction mode, according to an exemplary embodiment.
도 14a 및 14b는 일 실시예에 따른 현재 샘플의 변화도를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.14A and 14B are diagrams for describing a method of determining a degree of change of a current sample, according to an exemplary embodiment.
도 15는 일 실시 예에 따른 블록 기반 영상 예측 방법에 따라 현재 블록을 부호화/복호화하는 방법을 나타내는 순서도이다.15 is a flowchart illustrating a method of encoding / decoding a current block according to a block-based image prediction method according to an embodiment.
현재 블록이 참조하는 참조 블록의 참조 샘플에 기초하여, 상기 현재 블록에 포함된 현재 샘플의 제1 예측 값을 결정하는 단계, 상기 참조 샘플의 주변 샘플들에 기초하여, 상기 제1 예측 값의 변화도를 결정하는 단계, 상기 변화도의 조정에 사용되는 텍스쳐 파라미터를 결정하는 단계, 및, 상기 제1 예측 값, 상기 변화도, 상기 텍스쳐 파라미터, 및 상기 참조 블록이 속한 참조 픽처와 상기 현재 블록이 속한 현재 픽처의 시간적 거리를 이용하여 상기 현재 샘플의 제2 예측 값을 결정하는 단계를 포함하는 블록 기반 영상 예측 방법이 제공된다.Determining a first prediction value of a current sample included in the current block based on a reference sample of a reference block referenced by the current block, based on neighboring samples of the reference sample, change of the first prediction value Determining a degree, determining a texture parameter used to adjust the gradient, and a reference picture to which the first prediction value, the gradient, the texture parameter, and the reference block belong, and the current block A block-based image prediction method is provided that includes determining a second prediction value of the current sample by using a temporal distance of a current picture to which the current picture belongs.
현재 블록이 참조하는 참조 블록의 참조 샘플에 기초하여, 상기 현재 블록에 포함된 현재 샘플의 제1 예측 값을 결정하는 제1 예측 값 결정부, 상기 참조 샘플의 주변 샘플들에 기초하여, 상기 제1 예측 값의 변화도를 결정하는 변화도 결정부, 상기 변화도의 조정에 사용되는 텍스쳐 파라미터 결정하는 텍스쳐 파라미터 결정부, 및 상기 제1 예측 값, 상기 변화도, 상기 텍스쳐 파라미터, 및 상기 참조 블록이 속한 참조 픽처와 상기 현재 블록이 속한 현재 픽처의 시간적 거리를 이용하여 상기 현재 샘플의 제2 예측 값을 결정하는 제2 예측값 결정부를 포함하는 블록 기반 영상 예측 장치가 제공된다.A first prediction value determiner configured to determine a first prediction value of a current sample included in the current block, based on a reference sample of a reference block referenced by the current block, based on neighboring samples of the reference sample, A gradient determining unit that determines a degree of change of a predicted value, a texture parameter determiner that determines a texture parameter used to adjust the degree of change, and the first predicted value, the gradient, the texture parameter, and the reference block Provided is a block-based image prediction apparatus including a second prediction value determiner configured to determine a second prediction value of the current sample using a temporal distance between a reference picture to which the current picture belongs and a current picture to which the current block belongs.
본 발명에서 제공되는 실시 예들은 명세서 및 도면에 의하여 제공되는 설명에 기초하여 당업자가 예측 가능한 범위 내에서 변형되어 구현될 수 있다.Embodiments provided in the present invention may be modified and implemented within a range predictable by those skilled in the art based on the description provided by the specification and drawings.
이하 본 명세서에 기재된 다양한 실시예들에서, '영상'은 정지 영상 뿐만 아니라 비디오와 같은 동영상을 포함하여 포괄적으로 지칭할 수 있다. 그리고 본 명세서에 기재된 '픽처'는 부호화 또는 복호화 대상이 되는 정지 영상을 의미한다.In various embodiments described herein below, 'image' may refer to a generic image including a still image as well as a video such as a video. In addition, the term 'picture' described in the present specification means a still image to be encoded or decoded.
이하 '샘플'은, 영상의 샘플링 위치에 할당된 데이터로서 프로세싱 대상이 되는 데이터를 의미한다. 예를 들어, 공간영역의 영상에서 픽셀들이 샘플들일 수 있다.Hereinafter, "sample" means data to be processed as data allocated to a sampling position of an image. For example, the pixels in the spatial domain image may be samples.
이하 '현재 픽처'는 현재 부호화/복호화의 대상이 되는 픽처를 의미한다. 이하 '현재 블록'은 블록 기반 영상 부호화/복호화 방법에서 현재 픽처에 포함된 블록들 중 현재 부호화/복호화의 대상이 되는 블록을 의미한다. 이하 '현재 샘플'은 '현재 블록'에 포함된 샘플들 중 현재 부호화/복호화의 대상이 되는 샘플을 의미한다.Hereinafter, the 'current picture' means a picture to be currently encoded / decoded. Hereinafter, the 'current block' refers to a block that is the current encoding / decoding target among the blocks included in the current picture in the block-based image encoding / decoding method. Hereinafter, the 'current sample' refers to a sample that is currently subjected to encoding / decoding among samples included in the 'current block'.
이하 '인터 예측 모드 (inter prediction mode)'는 현재 블록의 움직임 정보가 가리키는 현재 픽처가 아닌 다른 픽처의 샘플들로부터 현재 블록을 예측하는 예측 모드를 나타낸다.Hereinafter, the 'inter prediction mode' refers to a prediction mode for predicting the current block from samples of pictures other than the current picture indicated by the motion information of the current block.
이하 좌표 (x,y)는 블록의 좌상측 꼭지점에 위치한 샘플을 중심으로 정해진다. 구체적으로 블록의 좌상측 꼭지점에 위치한 샘플의 좌표가 (0,0)으로 결정된다. 그리고 좌표의 x값은 우측 방향으로 증가하고, 좌표의 y값은 하측 방향으로 증가한다.The coordinate (x, y) is defined below the sample located at the upper left corner of the block. Specifically, the coordinate of the sample located at the upper left corner of the block is determined as (0,0). The x value of the coordinate increases in the right direction, and the y value of the coordinate increases in the downward direction.
본 명세서는 크게 2가지 부분으로 나뉜다. 우선 도 1a 내지 11에서 블록 기반의 영상 예측 방법이 설명된다. 그리고 도 12a 내지 15에서 텍스쳐 합성 기반 예측 방법이 설명된다.The present specification is largely divided into two parts. First, a block-based image prediction method will be described with reference to FIGS. 1A through 11. And the texture synthesis based prediction method is described in Figure 12a to 15.
도 1a 는 다양한 실시예에 따른 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치(100)의 블록도를 도시한다.1A is a block diagram of a video encoding apparatus 100 based on coding units having a tree structure, according to various embodiments.
일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치(100)는 부호화부(110) 및 출력부(120)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치(100)는 '비디오 부호화 장치(100)'로 축약하여 지칭한다.According to an embodiment, the video encoding apparatus 100 that includes video prediction based on coding units having a tree structure includes an encoder 110 and an output unit 120. For convenience of description below, the video encoding apparatus 100 that includes video prediction based on coding units having a tree structure, according to an embodiment, is abbreviated as “video encoding apparatus 100”.
부호화부(110)는 영상의 현재 픽처를 위한 최대 크기의 부호화 단위인 최대 부호화 단위에 기반하여 현재 픽처를 구획할 수 있다. 현재 픽처가 최대 부호화 단위보다 크다면, 현재 픽처의 영상 데이터는 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할될 수 있다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 크기 32x32, 64x64, 128x128, 256x256 등의 데이터 단위로, 가로 및 세로 크기가 2의 자승인 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. The encoder 110 may partition the current picture based on a maximum coding unit that is a coding unit of a maximum size for the current picture of the image. If the current picture is larger than the maximum coding unit, image data of the current picture may be split into at least one maximum coding unit. The maximum coding unit according to an embodiment may be a data unit having a size of 32x32, 64x64, 128x128, 256x256, or the like, and may be a square data unit having a square of two horizontal and vertical sizes.
일 실시예에 따른 부호화 단위는 최대 크기 및 심도로 특징지어질 수 있다. 심도란 최대 부호화 단위로부터 부호화 단위가 공간적으로 분할한 횟수를 나타내며, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지 분할될 수 있다. 최대 부호화 단위의 심도가 최상위 심도이며 최소 부호화 단위가 최하위 부호화 단위로 정의될 수 있다. 최대 부호화 단위는 심도가 깊어짐에 따라 심도별 부호화 단위의 크기는 감소하므로, 상위 심도의 부호화 단위는 복수 개의 하위 심도의 부호화 단위를 포함할 수 있다.The coding unit according to an embodiment may be characterized by a maximum size and depth. The depth indicates the number of times the coding unit is spatially divided from the maximum coding unit, and as the depth increases, the coding unit for each depth may be split from the maximum coding unit to the minimum coding unit. The depth of the largest coding unit is the highest depth and the minimum coding unit may be defined as the lowest coding unit. As the maximum coding unit decreases as the depth increases, the size of the coding unit for each depth decreases, and thus, the coding unit of the higher depth may include coding units of a plurality of lower depths.
전술한 바와 같이 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 현재 픽처의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하며, 각각의 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되는 부호화 단위들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되므로, 최대 부호화 단위에 포함된 공간 영역(spatial domain)의 영상 데이터가 심도에 따라 계층적으로 분류될 수 있다. As described above, the image data of the current picture may be divided into maximum coding units according to the maximum size of the coding unit, and each maximum coding unit may include coding units divided by depths. Since the maximum coding unit is divided according to depths, image data of a spatial domain included in the maximum coding unit may be hierarchically classified according to depths.
최대 부호화 단위의 높이 및 너비를 계층적으로 분할할 수 있는 총 횟수를 제한하는 최대 심도 및 부호화 단위의 최대 크기가 미리 설정되어 있을 수 있다.The maximum depth and the maximum size of the coding unit that limit the total number of times of hierarchically dividing the height and the width of the maximum coding unit may be preset.
부호화부(110)는, 심도마다 최대 부호화 단위의 영역이 분할된 적어도 하나의 분할 영역을 부호화하여, 적어도 하나의 분할 영역 별로 최종 부호화 결과가 출력될 심도를 결정한다. 즉 부호화부(110)는, 현재 픽처의 최대 부호화 단위마다 심도별 부호화 단위로 영상 데이터를 부호화하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여 부호화 심도로 결정한다. 결정된 부호화 심도 및 최대 부호화 단위별 영상 데이터는 출력부(120)로 출력된다.The encoder 110 encodes at least one divided region obtained by dividing the region of the largest coding unit for each depth, and determines a depth at which the final encoding result is output for each of the at least one divided region. That is, the encoder 110 determines the encoding depth by selecting the depth at which the smallest encoding error occurs by encoding the image data in each coding unit according to depths in each maximum coding unit of the current picture. The determined coded depth and the image data for each maximum coding unit are output to the outputter 120.
최대 부호화 단위 내의 영상 데이터는 최대 심도 이하의 적어도 하나의 심도에 따라 심도별 부호화 단위에 기반하여 부호화되고, 각각의 심도별 부호화 단위에 기반한 부호화 결과가 비교된다. 심도별 부호화 단위의 부호화 오차의 비교 결과 부호화 오차가 가장 작은 심도가 선택될 수 있다. 각각의 최대화 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 심도가 결정될 수 있다. Image data in the largest coding unit is encoded based on coding units according to depths according to at least one depth less than or equal to the maximum depth, and encoding results based on the coding units for each depth are compared. As a result of comparing the encoding error of the coding units according to depths, a depth having the smallest encoding error may be selected. At least one coding depth may be determined for each maximum coding unit.
최대 부호화 단위의 크기는 심도가 깊어짐에 따라 부호화 단위가 계층적으로 분할되어 분할되며 부호화 단위의 개수는 증가한다. 또한, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 동일한 심도의 부호화 단위들이라 하더라도, 각각의 데이터에 대한 부호화 오차를 측정하고 하위 심도로의 분할 여부가 결정된다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터라 하더라도 위치에 따라 심도별 부호화 오차가 다르므로 위치에 따라 부호화 심도가 달리 결정될 수 있다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 대해 부호화 심도가 하나 이상 설정될 수 있으며, 최대 부호화 단위의 데이터는 하나 이상의 부호화 심도의 부호화 단위에 따라 구획될 수 있다.As the depth of the maximum coding unit increases, the coding unit is divided into hierarchically and the number of coding units increases. In addition, even in the case of coding units having the same depth included in one largest coding unit, a coding error of each data is measured, and whether or not division into a lower depth is determined. Therefore, even in the data included in one largest coding unit, since the encoding error for each depth is different according to the position, the coding depth may be differently determined according to the position. Accordingly, one or more coding depths may be set for one maximum coding unit, and data of the maximum coding unit may be partitioned according to coding units of one or more coding depths.
따라서, 일 실시예에 따른 부호화부(110)는, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 결정될 수 있다. 일 실시예에 따른 '트리 구조에 따른 부호화 단위들'은, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 심도별 부호화 단위들 중, 부호화 심도로 결정된 심도의 부호화 단위들을 포함한다. 부호화 심도의 부호화 단위는, 최대 부호화 단위 내에서 동일 영역에서는 심도에 따라 계층적으로 결정되고, 다른 영역들에 대해서는 독립적으로 결정될 수 있다. 마찬가지로, 현재 영역에 대한 부호화 심도는, 다른 영역에 대한 부호화 심도와 독립적으로 결정될 수 있다. Therefore, the encoder 110 according to an embodiment may determine coding units having a tree structure included in the current maximum coding unit. The coding units having a tree structure according to an embodiment include coding units having a depth determined as a coding depth among all deeper coding units included in the maximum coding unit. The coding unit of the coding depth may be hierarchically determined according to the depth in the same region within the maximum coding unit, and may be independently determined for the other regions. Similarly, the coded depth for the current region may be determined independently of the coded depth for the other region.
일 실시예에 따른 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 분할 횟수와 관련된 지표이다. 일 실시예에 따른 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 할 때, 최대 부호화 단위가 1회 분할된 부호화 단위의 심도는 1로 설정되고, 2회 분할된 부호화 단위의 심도가 2로 설정될 수 있다. 이 경우, 최대 부호화 단위로부터 4회 분할된 부호화 단위가 최소 부호화 단위라면, 심도 0, 1, 2, 3 및 4의 심도 레벨이 존재하므로 최대 심도는 4로 설정될 수 있다.The maximum depth according to an embodiment is an index related to the number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit. The maximum depth according to an embodiment may represent the total number of splits from the maximum coding unit to the minimum coding unit. For example, when the depth of the largest coding unit is 0, the depth of the coding unit obtained by dividing the largest coding unit once may be set to 1, and the depth of the coding unit divided twice may be set to 2. In this case, if the coding unit divided four times from the maximum coding unit is the minimum coding unit, since depth levels of depths 0, 1, 2, 3, and 4 exist, the maximum depth may be set to 4.
최대 부호화 단위의 예측 부호화 및 변환이 수행될 수 있다. 예측 부호화 및 변환도 마찬가지로, 최대 부호화 단위마다, 최대 심도 이하의 심도마다 심도별 부호화 단위를 기반으로 수행된다. Predictive encoding and transformation of the largest coding unit may be performed. Similarly, prediction encoding and transformation are performed based on depth-wise coding units for each maximum coding unit and for each depth less than or equal to the maximum depth.
최대 부호화 단위가 심도별로 분할될 때마다 심도별 부호화 단위의 개수가 증가하므로, 심도가 깊어짐에 따라 생성되는 모든 심도별 부호화 단위에 대해 예측 부호화 및 변환을 포함한 부호화가 수행되어야 한다. 이하 설명의 편의를 위해 적어도 하나의 최대 부호화 단위 중 현재 심도의 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화 및 변환을 설명하겠다.Since the number of coding units for each depth increases each time the maximum coding unit is divided for each depth, encoding including prediction encoding and transformation should be performed on all the coding units for each depth generated as the depth deepens. For convenience of explanation, the prediction encoding and the transformation will be described based on the coding unit of the current depth among at least one maximum coding unit.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 데이터 단위의 크기 또는 형태를 다양하게 선택할 수 있다. 영상 데이터의 부호화를 위해서는 예측 부호화, 변환, 엔트로피 부호화 등의 단계를 거치는데, 모든 단계에 걸쳐서 동일한 데이터 단위가 사용될 수도 있으며, 단계별로 데이터 단위가 변경될 수도 있다.The video encoding apparatus 100 according to an embodiment may variously select a size or shape of a data unit for encoding image data. The encoding of the image data is performed through prediction encoding, transforming, entropy encoding, and the like. The same data unit may be used in every step, or the data unit may be changed in steps.
예를 들어 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위뿐만 아니라, 부호화 단위의 영상 데이터의 예측 부호화를 수행하기 위해, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 선택할 수 있다. For example, the video encoding apparatus 100 may select not only a coding unit for encoding the image data, but also a data unit different from the coding unit in order to perform predictive encoding of the image data in the coding unit.
최대 부호화 단위의 예측 부호화를 위해서는, 일 실시예에 따른 부호화 심도의 부호화 단위, 즉 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 이하, 예측 부호화의 기반이 되는 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 '예측 단위'라고 지칭한다. 예측 단위가 분할된 파티션은, 예측 단위 및 예측 단위의 높이 및 너비 중 적어도 하나가 분할된 데이터 단위를 포함할 수 있다. 파티션은 부호화 단위의 예측 단위가 분할된 형태의 데이터 단위이고, 예측 단위는 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션일 수 있다. For prediction encoding of the largest coding unit, prediction encoding may be performed based on a coding unit of a coding depth, that is, a more strange undivided coding unit, according to an embodiment. Hereinafter, a more strange undivided coding unit that is the basis of prediction coding is referred to as a 'prediction unit'. The partition in which the prediction unit is divided may include a data unit in which at least one of the prediction unit and the height and the width of the prediction unit are divided. The partition may be a data unit in which the prediction unit of the coding unit is split, and the prediction unit may be a partition having the same size as the coding unit.
예를 들어, 크기 2Nx2N(단, N은 양의 정수)의 부호화 단위가 더 이상 분할되지 않는 경우, 크기 2Nx2N의 예측 단위가 되며, 파티션의 크기는 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 등일 수 있다. 일 실시예에 따른 파티션 타입은 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션들뿐만 아니라, 1:n 또는 n:1과 같이 비대칭적 비율로 분할된 파티션들, 기하학적인 형태로 분할된 파티션들, 임의적 형태의 파티션들 등을 선택적으로 포함할 수도 있다.For example, when a coding unit having a size of 2Nx2N (where N is a positive integer) is no longer split, it becomes a prediction unit of size 2Nx2N, and the size of a partition may be 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN, or the like. According to an embodiment, the partition type includes not only symmetric partitions in which the height or width of the prediction unit is divided by a symmetrical ratio, but also partitions divided in an asymmetrical ratio, such as 1: n or n: 1, by a geometric form. It may optionally include partitioned partitions, arbitrary types of partitions, and the like.
예측 단위의 예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어 인트라 모드 및 인터 모드는, 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 크기의 파티션에 대해서 수행될 수 있다. 또한, 스킵 모드는 2Nx2N 크기의 파티션에 대해서만 수행될 수 있다. 부호화 단위 이내의 하나의 예측 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어 부호화 오차가 가장 작은 예측 모드가 선택될 수 있다.The prediction mode of the prediction unit may be at least one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode. For example, the intra mode and the inter mode may be performed on partitions having sizes of 2N × 2N, 2N × N, N × 2N, and N × N. In addition, the skip mode may be performed only for partitions having a size of 2N × 2N. The encoding may be performed independently for each prediction unit within the coding unit to select a prediction mode having the smallest encoding error.
또한, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위뿐만 아니라, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 기반으로 부호화 단위의 영상 데이터의 변환을 수행할 수 있다. 부호화 단위의 변환을 위해서는, 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 변환 단위를 기반으로 변환이 수행될 수 있다. 예를 들어 변환 단위는, 인트라 모드를 위한 데이터 단위 및 인터 모드를 위한 변환 단위를 포함할 수 있다. Also, the video encoding apparatus 100 according to an embodiment may perform conversion of image data of a coding unit based on not only a coding unit for encoding image data, but also a data unit different from the coding unit. In order to transform the coding unit, the transformation may be performed based on a transformation unit having a size smaller than or equal to the coding unit. For example, the transformation unit may include a data unit for intra mode and a transformation unit for inter mode.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위와 유사한 방식으로, 부호화 단위 내의 변환 단위도 재귀적으로 더 작은 크기의 변환 단위로 분할되면서, 부호화 단위의 레지듀얼 데이터가 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위에 따라 구획될 수 있다. In a similar manner to the coding unit according to the tree structure according to an embodiment, the transformation unit in the coding unit is also recursively divided into smaller transformation units, so that the residual data of the coding unit is determined according to the tree structure according to the transformation depth. Can be partitioned according to the conversion unit.
일 실시예에 따른 변환 단위에 대해서도, 부호화 단위의 높이 및 너비가 분할하여 변환 단위에 이르기까지의 분할 횟수를 나타내는 변환 심도가 설정될 수 있다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위의 변환 단위의 크기가 2Nx2N이라면 변환 심도 0, 변환 단위의 크기가 NxN이라면 변환 심도 1, 변환 단위의 크기가 N/2xN/2이라면 변환 심도 2로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위에 대해서도 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위가 설정될 수 있다.For a transform unit according to an embodiment, a transform depth indicating a number of divisions between the height and the width of the coding unit divided to the transform unit may be set. For example, if the size of the transform unit of the current coding unit of size 2Nx2N is 2Nx2N, the transform depth is 0, the transform depth 1 if the size of the transform unit is NxN, and the transform depth 2 if the size of the transform unit is N / 2xN / 2. Can be. That is, the transformation unit having a tree structure may also be set for the transformation unit according to the transformation depth.
부호화 심도별 부호화 정보는, 부호화 심도 뿐만 아니라 예측 관련 정보 및 변환 관련 정보가 필요하다. 따라서, 부호화부(110)는 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 심도 뿐만 아니라, 예측 단위를 파티션으로 분할한 파티션 타입, 예측 단위별 예측 모드, 변환을 위한 변환 단위의 크기 등을 결정할 수 있다.The encoded information for each coded depth requires not only the coded depth but also prediction related information and transformation related information. Accordingly, the encoder 110 may determine not only the coded depth that generated the minimum encoding error, but also a partition type obtained by dividing the prediction unit into partitions, a prediction mode for each prediction unit, and a size of a transformation unit for transformation.
일 실시예에 따른 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 예측단위/파티션, 및 변환 단위의 결정 방식에 대해서는, 도 8 내지 24을 참조하여 상세히 후술한다.A method of determining a coding unit, a prediction unit / partition, and a transformation unit according to a tree structure of a maximum coding unit according to an embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 8 to 24.
부호화부(110)는 심도별 부호화 단위의 부호화 오차를 라그랑지 곱(Lagrangian Multiplier) 기반의 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization)을 이용하여 측정할 수 있다.The encoder 110 may measure a coding error of coding units according to depths using a Lagrangian Multiplier-based rate-distortion optimization technique.
부호화부(110)는 예측 단위 또는 예측 블록이 인터 예측 모드에 의하여 예측되는 경우, 도 12b의 텍스쳐 합성 기반 예측 방법 (1250)을 적용할 수 있다.When the prediction unit or the prediction block is predicted by the inter prediction mode, the encoder 110 may apply the texture synthesis based prediction method 1250 of FIG. 12B.
출력부(120)는, 부호화부(110)에서 결정된 적어도 하나의 부호화 심도에 기초하여 부호화된 최대 부호화 단위의 영상 데이터 및 심도별 부호화 모드에 관한 정보를 비트스트림 형태로 출력한다. The outputter 120 outputs the image data of the maximum coding unit encoded and the information about the encoding modes according to depths in the form of a bitstream based on the at least one coded depth determined by the encoder 110.
부호화된 영상 데이터는 영상의 레지듀얼 데이터의 부호화 결과일 수 있다.The encoded image data may be a result of encoding residual data of the image.
심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 부호화 심도 정보, 예측 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다.The information about the encoding modes according to depths may include encoding depth information, partition type information of a prediction unit, prediction mode information, size information of a transformation unit, and the like.
부호화 심도 정보는, 현재 심도로 부호화하지 않고 하위 심도의 부호화 단위로 부호화할지 여부를 나타내는 심도별 분할 정보를 이용하여 정의될 수 있다. 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도라면, 현재 부호화 단위는 현재 심도의 부호화 단위로 부호화되므로 현재 심도의 분할 정보는 더 이상 하위 심도로 분할되지 않도록 정의될 수 있다. 반대로, 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도가 아니라면 하위 심도의 부호화 단위를 이용한 부호화를 시도해보아야 하므로, 현재 심도의 분할 정보는 하위 심도의 부호화 단위로 분할되도록 정의될 수 있다.The coded depth information may be defined using depth-specific segmentation information indicating whether to encode to a coding unit of a lower depth without encoding to the current depth. If the current depth of the current coding unit is a coding depth, since the current coding unit is encoded in a coding unit of the current depth, split information of the current depth may be defined so that it is no longer divided into lower depths. On the contrary, if the current depth of the current coding unit is not the coding depth, encoding should be attempted using the coding unit of the lower depth, and thus split information of the current depth may be defined to be divided into coding units of the lower depth.
현재 심도가 부호화 심도가 아니라면, 하위 심도의 부호화 단위로 분할된 부호화 단위에 대해 부호화가 수행된다. 현재 심도의 부호화 단위 내에 하위 심도의 부호화 단위가 하나 이상 존재하므로, 각각의 하위 심도의 부호화 단위마다 반복적으로 부호화가 수행되어, 동일한 심도의 부호화 단위마다 재귀적(recursive) 부호화가 수행될 수 있다.If the current depth is not the coded depth, encoding is performed on the coding unit divided into the coding units of the lower depth. Since at least one coding unit of a lower depth exists in the coding unit of the current depth, encoding may be repeatedly performed for each coding unit of each lower depth, and recursive coding may be performed for each coding unit of the same depth.
하나의 최대 부호화 단위 안에 트리 구조의 부호화 단위들이 결정되며 부호화 심도의 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정되어야 하므로, 하나의 최대 부호화 단위에 대해서는 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정될 수 있다. 또한, 최대 부호화 단위의 데이터는 심도에 따라 계층적으로 구획되어 위치 별로 부호화 심도가 다를 수 있으므로, 데이터에 대해 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 설정될 수 있다.Since coding units having a tree structure are determined in one largest coding unit and information about at least one coding mode should be determined for each coding unit of a coding depth, information about at least one coding mode may be determined for one maximum coding unit. Can be. In addition, since the data of the largest coding unit is divided hierarchically according to the depth, the coding depth may be different for each location, and thus information about the coded depth and the coding mode may be set for the data.
따라서, 일 실시예에 따른 출력부(120)는, 최대 부호화 단위에 포함되어 있는 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 적어도 하나에 대해, 해당 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보를 할당될 수 있다. Therefore, the outputter 120 according to an embodiment may allocate encoding information about a corresponding coding depth and an encoding mode to at least one of a coding unit, a prediction unit, and a minimum unit included in the maximum coding unit. .
일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위이다. 일 실시예에 따른 최소 단위는, 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 부호화 단위, 예측 단위, 파티션 단위 및 변환 단위 내에 포함될 수 있는 최대 크기의 정사각 데이터 단위일 수 있다.The minimum unit according to an embodiment is a square data unit having a size obtained by dividing the minimum coding unit, which is the lowest coding depth, into four divisions. The minimum unit according to an embodiment may be a square data unit having a maximum size that may be included in all coding units, prediction units, partition units, and transformation units included in the maximum coding unit.
예를 들어 출력부(120)를 통해 출력되는 부호화 정보는, 심도별 부호화 단위별 부호화 정보와 예측 단위별 부호화 정보로 분류될 수 있다. 심도별 부호화 단위별 부호화 정보는, 예측 모드 정보, 파티션 크기 정보를 포함할 수 있다. 예측 단위별로 전송되는 부호화 정보는 인터 모드의 추정 방향에 관한 정보, 인터 모드의 참조 영상 인덱스에 관한 정보, 움직임 벡터에 관한 정보, 인트라 모드의 크로마 성분에 관한 정보, 인트라 모드의 보간 방식에 관한 정보 등을 포함할 수 있다. For example, the encoding information output through the output unit 120 may be classified into encoding information according to depth coding units and encoding information according to prediction units. The encoding information for each coding unit according to depth may include prediction mode information and partition size information. The encoding information transmitted for each prediction unit includes information about an estimation direction of the inter mode, information about a reference image index of the inter mode, information about a motion vector, information about a chroma component of an intra mode, and information about an inter mode of an intra mode. And the like.
픽처, 슬라이스 세그먼트 또는 GOP별로 정의되는 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 최대 심도에 관한 정보는 비트스트림의 헤더, 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 파라미터 세트 등에 삽입될 수 있다. Information about the maximum size and information about the maximum depth of a coding unit defined for each picture, slice segment, or GOP may be inserted into a header, a sequence parameter set, or a picture parameter set of a bitstream.
또한 현재 비디오에 대해 허용되는 변환 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 변환 단위의 최소 크기에 관한 정보도, 비트스트림의 헤더, 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 파라미터 세트 등을 통해 출력될 수 있다. 출력부(120)는, 예측과 관련된 참조정보, 예측정보, 슬라이스 세그먼트 타입 정보 등을 부호화하여 출력할 수 있다. In addition, the information on the maximum size of the transform unit and the minimum size of the transform unit allowed for the current video may also be output through a header, a sequence parameter set, a picture parameter set, or the like of the bitstream. The output unit 120 may encode and output reference information related to prediction, prediction information, slice segment type information, and the like.
비디오 부호화 장치(100)의 가장 간단한 형태의 실시예에 따르면, 심도별 부호화 단위는 한 계층 상위 심도의 부호화 단위의 높이 및 너비를 반분한 크기의 부호화 단위이다. 즉, 현재 심도의 부호화 단위의 크기가 2Nx2N이라면, 하위 심도의 부호화 단위의 크기는 NxN 이다. 또한, 2Nx2N 크기의 현재 부호화 단위는 NxN 크기의 하위 심도 부호화 단위를 최대 4개 포함할 수 있다.According to an embodiment of the simplest form of the video encoding apparatus 100, a coding unit according to depths is a coding unit having a size in which a height and a width of a coding unit of one layer higher depth are divided by half. That is, if the size of the coding unit of the current depth is 2Nx2N, the size of the coding unit of the lower depth is NxN. In addition, the current coding unit having a size of 2N × 2N may include up to four lower depth coding units having a size of N × N.
따라서, 비디오 부호화 장치(100)는 현재 픽처의 특성을 고려하여 결정된 최대 부호화 단위의 크기 및 최대 심도를 기반으로, 각각의 최대 부호화 단위마다 최적의 형태 및 크기의 부호화 단위를 결정하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 구성할 수 있다. 또한, 각각의 최대 부호화 단위마다 다양한 예측 모드, 변환 방식 등으로 부호화할 수 있으므로, 다양한 영상 크기의 부호화 단위의 영상 특성을 고려하여 최적의 부호화 모드가 결정될 수 있다.Accordingly, the video encoding apparatus 100 determines a coding unit having an optimal shape and size for each maximum coding unit based on the size and the maximum depth of the maximum coding unit determined in consideration of the characteristics of the current picture. Coding units may be configured. In addition, since each of the maximum coding units may be encoded in various prediction modes and transformation methods, an optimal coding mode may be determined in consideration of image characteristics of coding units having various image sizes.
따라서, 영상의 해상도가 매우 높거나 데이터량이 매우 큰 영상을 기존 매크로블록 단위로 부호화한다면, 픽처당 매크로블록의 수가 과도하게 많아진다. 이에 따라, 매크로블록마다 생성되는 압축 정보도 많아지므로 압축 정보의 전송 부담이 커지고 데이터 압축 효율이 감소하는 경향이 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치는, 영상의 크기를 고려하여 부호화 단위의 최대 크기를 증가시키면서, 영상 특성을 고려하여 부호화 단위를 조절할 수 있으므로, 영상 압축 효율이 증대될 수 있다.Therefore, if an image having a very high resolution or a very large data amount is encoded in an existing macroblock unit, the number of macroblocks per picture is excessively increased. Accordingly, since the compressed information generated for each macroblock increases, the transmission burden of the compressed information increases, and the data compression efficiency tends to decrease. Therefore, the video encoding apparatus according to an embodiment may adjust the coding unit in consideration of the image characteristics while increasing the maximum size of the coding unit in consideration of the size of the image, thereby increasing image compression efficiency.
도 1b 는 다양한 실시예에 따른 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치(150)의 블록도를 도시한다.1B is a block diagram of a video decoding apparatus 150 based on coding units having a tree structure, according to various embodiments.
일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 복호화 장치(150)는 영상 데이터 및 부호화 정보 수신 추출부(160) 및 복호화부(170)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 복호화 장치(150)는 '비디오 복호화 장치(150)'로 축약하여 지칭한다.According to an embodiment, the video decoding apparatus 150 including video prediction based on coding units having a tree structure may include image data and encoding information reception extracting unit 160 and a decoding unit 170. For convenience of description below, the video decoding apparatus 150 that accompanies video prediction based on coding units having a tree structure according to an embodiment is referred to as a video decoding apparatus 150.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(150)의 복호화 동작을 위한 부호화 단위, 심도, 예측 단위, 변환 단위, 각종 부호화 모드에 관한 정보 등 각종 용어의 정의는, 도 8 및 비디오 부호화 장치(100)를 참조하여 전술한 바와 동일하다. Definition of various terms such as a coding unit, a depth, a prediction unit, a transformation unit, and information about various encoding modes for a decoding operation of the video decoding apparatus 150 according to an embodiment may be described with reference to FIG. 8 and the video encoding apparatus 100. Same as described above with reference.
수신 추출부(160)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 수신 추출부(160)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라 부호화 단위마다 부호화된 영상 데이터를 추출하여 복호화부(170)로 출력한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 수신 추출부(160)는 현재 픽처에 대한 헤더, 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 파라미터 세트로부터 현재 픽처의 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보를 추출할 수 있다. The reception extractor 160 receives and parses a bitstream of an encoded video. The image data and encoding information reception extractor 160 extracts the encoded image data for each coding unit from the parsed bitstream according to the coding units having the tree structure for each maximum coding unit, and outputs the encoded image data to the decoder 170. The image data and encoding information reception extracting unit 160 may extract information about a maximum size of a coding unit of the current picture from a header, a sequence parameter set, or a picture parameter set for the current picture.
또한, 영상 데이터 및 부호화 정보 수신 추출부(160)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출한다. 추출된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는 복호화부(170)로 출력된다. 즉, 비트열의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하여, 복호화부(170)가 최대 부호화 단위마다 영상 데이터를 복호화하도록 할 수 있다. Also, the image data and encoding information reception extracting unit 160 extracts information about a coding depth and an encoding mode of coding units having a tree structure for each largest coding unit, from the parsed bitstream. The extracted information about the coded depth and the coding mode is output to the decoder 170. That is, the image data of the bit string may be divided into the largest coding units so that the decoder 170 may decode the image data for each maximum coding unit.
최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 하나 이상의 부호화 심도 정보에 대해 설정될 수 있으며, 부호화 심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 해당 부호화 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보 및 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 부호화 심도 정보로서, 심도별 분할 정보가 추출될 수도 있다. The information about the coded depth and the encoding mode for each largest coding unit may be set with respect to one or more coded depth information, and the information about the coding mode according to the coded depths may include partition type information, prediction mode information, and transformation unit of the corresponding coding unit. May include size information and the like. In addition, split information for each depth may be extracted as the coded depth information.
영상 데이터 및 부호화 정보 수신 추출부(160)가 추출한 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)와 같이 부호화단에서, 최대 부호화 단위별 심도별 부호화 단위마다 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시키는 것으로 결정된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보이다. 따라서, 비디오 복호화 장치(150)는 최소 부호화 오차를 발생시키는 부호화 방식에 따라 데이터를 복호화하여 영상을 복원할 수 있다.The information about the coded depth and the encoding mode according to the maximum coding units extracted by the image data and the encoding information reception extractor 160 may be different according to the depths according to the maximum coding units in the encoding stage, as in the video encoding apparatus 100 according to an exemplary embodiment. Information about a coded depth and an encoding mode determined to repeatedly perform encoding for each coding unit to generate a minimum encoding error. Accordingly, the video decoding apparatus 150 may reconstruct an image by decoding data according to an encoding method that generates a minimum encoding error.
일 실시예에 따른 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보는, 해당 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 할당되어 있을 수 있으므로, 영상 데이터 및 부호화 정보 수신 추출부(160)는 소정 데이터 단위별로 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출할 수 있다. 소정 데이터 단위별로, 해당 최대 부호화 단위의 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 기록되어 있다면, 동일한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 갖고 있는 소정 데이터 단위들은 동일한 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터 단위로 유추될 수 있다. Since the encoded information about the coded depth and the encoding mode according to an embodiment may be allocated to a predetermined data unit among the corresponding coding unit, the prediction unit, and the minimum unit, the image data and the encoding information reception extracting unit 160 may be predetermined. Information about a coded depth and an encoding mode may be extracted for each data unit. If the information about the coded depth and the coding mode of the maximum coding unit is recorded for each of the predetermined data units, the predetermined data units having the information about the same coded depth and the coding mode are inferred as data units included in the same maximum coding unit. Can be.
복호화부(170)는 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여 각각의 최대 부호화 단위의 영상 데이터를 복호화하여 현재 픽처를 복원한다. 즉 복호화부(170)는, 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 가운데 각각의 부호화 단위마다, 판독된 파티션 타입, 예측 모드, 변환 단위에 기초하여 부호화된 영상 데이터를 복호화할 수 있다. 복호화 과정은 인트라 예측 및 움직임 보상을 포함하는 예측 과정, 및 역변환 과정을 포함할 수 있다.The decoder 170 reconstructs the current picture by decoding image data of each maximum coding unit based on the information about the coded depth and the encoding mode for each maximum coding unit. That is, the decoder 170 may decode the encoded image data based on the read partition type, the prediction mode, and the transformation unit for each coding unit among the coding units having the tree structure included in the maximum coding unit. . The decoding process may include a prediction process including intra prediction and motion compensation, and an inverse transform process.
복호화부(170)는, 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위의 파티션 타입 정보 및 예측 모드 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 파티션 및 예측 모드에 따라 인트라 예측 또는 움직임 보상을 수행할 수 있다.The decoder 170 may perform intra prediction or motion compensation according to each partition and prediction mode for each coding unit, based on partition type information and prediction mode information of the prediction unit of the coding unit for each coding depth.
또한, 복호화부(170)는, 최대 부호화 단위별 역변환을 위해, 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 변환 단위 정보를 판독하여, 부호화 단위마다 변환 단위에 기초한 역변환을 수행할 수 있다. 역변환을 통해, 부호화 단위의 공간 영역의 화소값이 복원될 수 있다. In addition, the decoder 170 may read transform unit information having a tree structure for each coding unit and perform inverse transform based on the transformation unit for each coding unit, for the maximum transformation for each coding unit. Through inverse transformation, the pixel value of the spatial region of the coding unit may be reconstructed.
복호화부(170)는 심도별 분할 정보를 이용하여 현재 최대 부호화 단위의 부호화 심도를 결정할 수 있다. 만약, 분할 정보가 현재 심도에서 더 이상 분할되지 않음을 나타내고 있다면 현재 심도가 부호화 심도이다. 따라서, 복호화부(170)는 현재 최대 부호화 단위의 영상 데이터에 대해 현재 심도의 부호화 단위를 예측 단위의 파티션 타입, 예측 모드 및 변환 단위 크기 정보를 이용하여 복호화할 수 있다. The decoder 170 may determine the coded depth of the current maximum coding unit by using the split information for each depth. If the split information indicates that the split information is no longer split at the current depth, the current depth is the coded depth. Therefore, the decoder 170 may decode the coding unit of the current depth with respect to the image data of the current maximum coding unit by using the partition type, the prediction mode, and the transformation unit size information of the prediction unit.
즉, 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 설정되어 있는 부호화 정보를 관찰하여, 동일한 분할 정보를 포함한 부호화 정보를 보유하고 있는 데이터 단위가 모여, 복호화부(170)에 의해 동일한 부호화 모드로 복호화할 하나의 데이터 단위로 간주될 수 있다. 이런 식으로 결정된 부호화 단위마다 부호화 모드에 대한 정보를 획득하여 현재 부호화 단위의 복호화가 수행될 수 있다. That is, by observing the encoding information set for a predetermined data unit among the coding unit, the prediction unit, and the minimum unit, the data units holding the encoding information including the same split information are gathered, and the decoding unit 170 performs the same encoding. It can be regarded as one data unit to be decoded in the mode. The decoding of the current coding unit may be performed by obtaining information about an encoding mode for each coding unit determined in this way.
수신 추출부(160)는, 수신된 현재 계층 비트스트림으로부터 SAO 타입 및 오프셋을 획득하고, 현재 계층 예측영상의 샘플마다 샘플값의 분포에 따라 SAO 카테고리를 결정할 수 있으므로, SAO 타입 및 오프셋을 이용하여 SAO 카테고리별 오프셋을 획득할 수 있다. 따라서, 샘플 별로 예측 오차를 수신하지 않더라도, 복호화부(170)는, 현재 계층 예측영상의 각 샘플마다 해당 카테고리별 오프셋을 보상하고, 보상된 현재 계층 예측 영상을 참조하여 현재 계층 복원 영상을 결정할 수 있다. The reception extractor 160 may acquire the SAO type and offset from the received current layer bitstream and determine the SAO category according to the distribution of sample values for each sample of the current layer prediction image. The offset for each SAO category can be obtained. Therefore, even if the prediction error is not received for each sample, the decoder 170 may compensate the offset for each category of each sample of the current hierarchical prediction image, and determine the current hierarchical reconstruction image by referring to the compensated current hierarchical prediction image. have.
복호화부(170)는 예측 단위 또는 예측 블록이 인터 예측 모드에 의하여 예측되는 경우, 도 12b의 텍스쳐 합성 기반 예측 방법 (1250)을 적용할 수 있다.When the prediction unit or the prediction block is predicted by the inter prediction mode, the decoder 170 may apply the texture synthesis based prediction method 1250 of FIG. 12B.
결국, 비디오 복호화 장치(150)는, 부호화 과정에서 최대 부호화 단위마다 재귀적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 단위에 대한 정보를 획득하여, 현재 픽처에 대한 복호화에 이용할 수 있다. 즉, 최대 부호화 단위마다 최적 부호화 단위로 결정된 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화된 영상 데이터의 복호화가 가능해진다.As a result, the video decoding apparatus 150 may obtain information about a coding unit that generates a minimum coding error by recursively encoding each maximum coding unit in the encoding process, and use the same to decode the current picture. That is, decoding of encoded image data of coding units having a tree structure determined as an optimal coding unit for each maximum coding unit can be performed.
따라서, 높은 해상도의 영상 또는 데이터량이 과도하게 많은 영상이라도 부호화단으로부터 전송된 최적 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여, 영상의 특성에 적응적으로 결정된 부호화 단위의 크기 및 부호화 모드에 따라 효율적으로 영상 데이터를 복호화하여 복원할 수 있다.Therefore, even if a high resolution image or an excessively large amount of data is used, the image data can be efficiently used according to the coding unit size and the encoding mode that are adaptively determined according to the characteristics of the image by using the information about the optimum encoding mode transmitted from the encoding end. Can be decoded and restored.
도 2 은 다양한 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.2 illustrates a concept of coding units, according to various embodiments.
부호화 단위의 예는, 부호화 단위의 크기는 너비x높이로 표현되며, 크기 64x64인 부호화 단위부터, 32x32, 16x16, 8x8를 포함할 수 있다. 크기 64x64의 부호화 단위는 크기 64x64, 64x32, 32x64, 32x32의 파티션들로 분할될 수 있고, 크기 32x32의 부호화 단위는 크기 32x32, 32x16, 16x32, 16x16의 파티션들로, 크기 16x16의 부호화 단위는 크기 16x16, 16x8, 8x16, 8x8의 파티션들로, 크기 8x8의 부호화 단위는 크기 8x8, 8x4, 4x8, 4x4의 파티션들로 분할될 수 있다.As an example of a coding unit, a size of a coding unit may be expressed by a width x height, and may include 32x32, 16x16, and 8x8 from a coding unit having a size of 64x64. Coding units of size 64x64 may be partitioned into partitions of size 64x64, 64x32, 32x64, and 32x32, coding units of size 32x32 are partitions of size 32x32, 32x16, 16x32, and 16x16, and coding units of size 16x16 are 16x16. Coding units of size 8x8 may be divided into partitions of size 8x8, 8x4, 4x8, and 4x4, into partitions of 16x8, 8x16, and 8x8.
비디오 데이터(210)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 2로 설정되어 있다. 비디오 데이터(220)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 3로 설정되어 있다. 비디오 데이터(230)에 대해서는, 해상도는 352x288, 부호화 단위의 최대 크기는 16, 최대 심도가 1로 설정되어 있다. 도 8 에 도시된 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다.As for the video data 210, the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is 2. As for the video data 220, the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is 3. For the video data 230, the resolution is set to 352x288, the maximum size of the coding unit is 16, and the maximum depth is 1. The maximum depth illustrated in FIG. 8 represents the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
해상도가 높거나 데이터량이 많은 경우 부호화 효율의 향상뿐만 아니라 영상 특성을 정확히 반형하기 위해 부호화 사이즈의 최대 크기가 상대적으로 큰 것이 바람직하다. 따라서, 비디오 데이터(230)에 비해, 해상도가 높은 비디오 데이터(210, 220)는 부호화 사이즈의 최대 크기가 64로 선택될 수 있다.When the resolution is high or the amount of data is large, it is preferable that the maximum size of the coding size is relatively large not only to improve the coding efficiency but also to accurately shape the image characteristics. Therefore, the video data 210 and 220 having higher resolution than the video data 230 may be selected to have a maximum size of 64.
비디오 데이터(210)의 최대 심도는 2이므로, 비디오 데이터(210)의 부호화 단위(215)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 2회 분할하며 심도가 두 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 반면, 비디오 데이터(230)의 최대 심도는 1이므로, 비디오 데이터(230)의 부호화 단위(235)는 장축 크기가 16인 부호화 단위들로부터, 1회 분할하며 심도가 한 계층 깊어져서 장축 크기가 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. Since the maximum depth of the video data 210 is 2, the coding unit 215 of the video data 210 is divided twice from the maximum coding unit having the long axis size of 64, and the depth is deepened by two layers, so the long axis size is 32, 16. Up to coding units may be included. On the other hand, since the maximum depth of the video data 230 is 1, the coding unit 235 of the video data 230 is divided once from coding units having a long axis size of 16, and the depth of the video data 230 is deepened by one layer. Up to coding units may be included.
비디오 데이터(220)의 최대 심도는 3이므로, 비디오 데이터(220)의 부호화 단위(225)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 3회 분할하며 심도가 세 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16, 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 심도가 깊어질수록 세부 정보의 표현능력이 향상될 수 있다.Since the maximum depth of the video data 220 is 3, the coding unit 225 of the video data 220 is divided three times from the maximum coding unit having the long axis size of 64, and the depth is three layers deep, so that the long axis size is 32, 16. , Up to 8 coding units may be included. As the depth increases, the expressive power of the detailed information may be improved.
도 3a 는 다양한 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부(300)의 블록도를 도시한다.3A is a block diagram of an image encoder 300 based on coding units, according to various embodiments.
일 실시예에 따른 영상 부호화부(300)는, 비디오 부호화 장치(900)의 부호화부(210)에서 영상 데이터를 부호화하는데 거치는 작업들을 포함한다. 즉, 인트라 예측부(304)는 현재 프레임(302) 중 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 추정부(306) 및 움직임 보상부(308)는 인터 모드의 현재 프레임(302) 및 참조 프레임(326)을 이용하여 인터 추정 및 움직임 보상을 수행한다. 움직임 보상부(308)는 추가적으로 텍스쳐 합성 기반 예측 방법을 적용하여 예측의 정확성을 높일 수 있다..The image encoder 300 according to an embodiment includes operations performed by the encoder 210 of the video encoding apparatus 900 to encode image data. That is, the intra predictor 304 performs intra prediction on the coding unit of the intra mode of the current frame 302, and the motion estimator 306 and the motion compensator 308 perform the current frame 302 of the inter mode. And the inter frame estimation and the motion compensation using the reference frame 326. The motion compensator 308 may further apply a texture synthesis based prediction method to increase the accuracy of the prediction.
인트라 예측부(304), 움직임 추정부(306) 및 움직임 보상부(308)로부터 출력된 데이터는 변환부(310) 및 양자화부(312)를 거쳐 양자화된 변환 계수로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 역양자화부(318), 역변환부(320)을 통해 공간 영역의 데이터로 복원되고, 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(322) 및 오프셋 보상부(324)를 거쳐 후처리되어 참조 프레임(326)으로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(314)를 거쳐 비트스트림(316)으로 출력될 수 있다.The data output from the intra predictor 304, the motion estimator 306, and the motion compensator 308 are output as quantized transform coefficients through the transformer 310 and the quantizer 312. The quantized transform coefficients are restored to the data of the spatial domain through the inverse quantizer 318 and the inverse transformer 320, and the recovered data of the spatial domain is passed through the deblocking unit 322 and the offset compensator 324. Processed and output to the reference frame 326. The quantized transform coefficients may be output to the bitstream 316 via the entropy encoder 314.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(900)에 적용되기 위해서는, 영상 부호화부(300)의 구성 요소들인 인트라 예측부(304), 움직임 추정부(306), 움직임 보상부(308), 변환부(310), 양자화부(312), 엔트로피 부호화부(314), 역양자화부(318), 역변환부(320), 디블로킹부(322) 및 오프셋 보상부(324)가 모두, 최대 부호화 단위마다 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반한 작업을 수행하여야 한다. In order to be applied to the video encoding apparatus 900 according to an embodiment, the intra predictor 304, the motion estimator 306, the motion compensator 308, and the transform unit, which are components of the image encoder 300, may be used. 310, quantizer 312, entropy encoder 314, inverse quantizer 318, inverse transform unit 320, deblocking unit 322, and offset compensator 324 all have the maximum per maximum coding unit. In consideration of the depth, a task based on each coding unit among the coding units having a tree structure should be performed.
특히, 인트라 예측부(304), 움직임 추정부(306) 및 움직임 보상부(308)는 현재 최대 부호화 단위의 최대 크기 및 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위의 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 변환부(310)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위 내의 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다. In particular, the intra predictor 304, the motion estimator 306, and the motion compensator 308 are partitions of each coding unit among coding units having a tree structure in consideration of the maximum size and the maximum depth of the current maximum coding unit. And a prediction mode, and the transform unit 310 should determine the size of a transform unit in each coding unit among the coding units having a tree structure.
도 3b 는 다양한 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부(350)의 블록도를 도시한다.3B is a block diagram of an image decoder 350 based on coding units, according to various embodiments.
비트스트림(352)이 파싱부(354)를 거쳐 복호화 대상인 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화에 관한 정보가 파싱된다. 부호화된 영상 데이터는 엔트로피 복호화부(356) 및 역양자화부(358)를 거쳐 역양자화된 데이터로 출력되고, 역변환부(360)를 거쳐 공간 영역의 영상 데이터가 복원된다. The bitstream 352 is parsed through the parser 354 and the encoded image data to be decoded and information about encoding necessary for decoding are parsed. The encoded image data is output as inverse quantized data through the entropy decoding unit 356 and the inverse quantization unit 358, and the image data of the spatial domain is restored through the inverse transformation unit 360.
공간 영역의 영상 데이터에 대해서, 인트라 예측부(362)는 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 보상부(364)는 참조 프레임(370)를 함께 이용하여 인터 모드의 부호화 단위에 대해 움직임 보상을 수행한다. 움직임 보상부(364)는 추가적으로 텍스쳐 합성 기반 예측 방법을 적용하여 예측의 정확성을 높일 수 있다..For the image data of the spatial domain, the intra predictor 362 performs intra prediction on the coding unit of the intra mode, and the motion compensator 364 uses the reference frame 370 together to apply the coding unit of the inter mode. Perform motion compensation for the The motion compensator 364 may further increase the accuracy of prediction by applying a texture synthesis based prediction method.
인트라 예측부(362) 및 움직임 보상부(364)를 거친 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(366) 및 오프셋 보상부(368)를 거쳐 후처리되어 복원 프레임(372)으로 출력될 수 있다. 또한, 디블로킹부(366) 및 루프 필터링부(368)를 거쳐 후처리된 데이터는 참조 프레임(370)으로서 출력될 수 있다.Data in the spatial domain that has passed through the intra predictor 362 and the motion compensator 364 may be post-processed through the deblocking 366 and the offset compensator 368 and output to the reconstructed frame 372. In addition, the post-processed data through the deblocking unit 366 and the loop filtering unit 368 may be output as the reference frame 370.
비디오 복호화 장치(350)의 복호화부(170)에서 영상 데이터를 복호화하기 위해, 일 실시예에 따른 영상 복호화부(350)의 파싱부(354) 이후의 단계별 작업들이 수행될 수 있다.In order to decode the image data by the decoder 170 of the video decoding apparatus 350, step-by-step operations after the parser 354 of the image decoder 350 may be performed.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(950)에 적용되기 위해서는, 영상 복호화부(350)의 구성 요소들인 파싱부(354), 엔트로피 복호화부(356), 역양자화부(358), 역변환부(360), 인트라 예측부(362), 움직임 보상부(364), 디블로킹부(366) 및 오프셋 보상부(368)가 모두, 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 기반하여 작업을 수행하여야 한다. In order to be applied to the video decoding apparatus 950, a parser 354, an entropy decoder 356, an inverse quantizer 358, and an inverse transform unit 360, which are components of the image decoder 350, may be used. ), The intra predictor 362, the motion compensator 364, the deblocking part 366, and the offset compensator 368 must all perform operations based on coding units having a tree structure for each largest coding unit. do.
특히, 인트라 예측부(362), 움직임 보상부(364)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 각각마다 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 역변환부(360)는 부호화 단위마다 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다.In particular, the intra predictor 362 and the motion compensator 364 determine partitions and prediction modes for each coding unit having a tree structure, and the inverse transform unit 360 must determine the size of the transform unit for each coding unit. .
도 4 는 다양한 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.4 is a diagram illustrating deeper coding units according to depths, and partitions, according to various embodiments.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(150)는 영상 특성을 고려하기 위해 계층적인 부호화 단위를 사용한다. 부호화 단위의 최대 높이 및 너비, 최대 심도는 영상의 특성에 따라 적응적으로 결정될 수도 있으며, 사용자의 요구에 따라 다양하게 설정될 수도 있다. 미리 설정된 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 심도별 부호화 단위의 크기가 결정될 수 있다.The video encoding apparatus 100 according to an embodiment and the video decoding apparatus 150 according to an embodiment use hierarchical coding units to consider image characteristics. The maximum height, width, and maximum depth of the coding unit may be adaptively determined according to the characteristics of the image, and may be variously set according to a user's request. According to the maximum size of the preset coding unit, the size of the coding unit for each depth may be determined.
일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(400)는 부호화 단위의 최대 높이 및 너비가 64이며, 최대 심도가 3인 경우를 도시하고 있다. 이 때, 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다. 일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(400)의 세로축을 따라서 심도가 깊어지므로 심도별 부호화 단위의 높이 및 너비가 각각 분할한다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(400)의 가로축을 따라, 각각의 심도별 부호화 단위의 예측 부호화의 기반이 되는 예측 단위 및 파티션이 도시되어 있다.The hierarchical structure 400 of a coding unit according to an embodiment illustrates a case in which a maximum height and a width of a coding unit are 64 and a maximum depth is three. In this case, the maximum depth indicates the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit. Since the depth deepens along the vertical axis of the hierarchical structure 400 of the coding unit according to an embodiment, the height and the width of the coding unit for each depth are divided. In addition, a prediction unit and a partition on which the prediction coding of each depth-based coding unit is shown along the horizontal axis of the hierarchical structure 400 of the coding unit are illustrated.
즉, 부호화 단위(410)는 부호화 단위의 계층 구조(400) 중 최대 부호화 단위로서 심도가 0이며, 부호화 단위의 크기, 즉 높이 및 너비가 64x64이다. 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 크기 32x32인 심도 1의 부호화 단위(420), 크기 16x16인 심도 2의 부호화 단위(430), 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(440)가 존재한다. 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(440)는 최소 부호화 단위이다.That is, the coding unit 410 has a depth of 0 as the largest coding unit of the hierarchical structure 400 of the coding unit, and the size, that is, the height and the width of the coding unit, is 64x64. A depth deeper along the vertical axis includes a coding unit 420 of depth 1 having a size of 32x32, a coding unit 430 of depth 2 having a size of 16x16, and a coding unit 440 of depth 3 having a size of 8x8. A coding unit 440 of depth 3 having a size of 8 × 8 is a minimum coding unit.
각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화 단위의 예측 단위 및 파티션들이 배열된다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 부호화 단위(410)가 예측 단위라면, 예측 단위는 크기 64x64의 부호화 단위(410)에 포함되는 크기 64x64의 파티션(410), 크기 64x32의 파티션들(412), 크기 32x64의 파티션들(414), 크기 32x32의 파티션들(416)로 분할될 수 있다. Prediction units and partitions of the coding unit are arranged along the horizontal axis for each depth. That is, if a coding unit 410 having a size of 0 depth 64x64 is a prediction unit, the prediction unit includes a partition 410 having a size 64x64, a partition 412 having a size 64x32, and a size included in a coding unit 410 having a size 64x64. 32x64 partitions 414, 32x32 partitions 416.
마찬가지로, 심도 1의 크기 32x32의 부호화 단위(420)의 예측 단위는, 크기 32x32의 부호화 단위(420)에 포함되는 크기 32x32의 파티션(420), 크기 32x16의 파티션들(422), 크기 16x32의 파티션들(424), 크기 16x16의 파티션들(426)로 분할될 수 있다. Similarly, the prediction unit of the coding unit 420 having a size of 32x32 having a depth of 1 includes a partition 420 having a size of 32x32, partitions 422 having a size of 32x16, and a partition having a size of 16x32 included in the coding unit 420 having a size of 32x32. 424, partitions 426 of size 16x16.
마찬가지로, 심도 2의 크기 16x16의 부호화 단위(430)의 예측 단위는, 크기 16x16의 부호화 단위(430)에 포함되는 크기 16x16의 파티션(430), 크기 16x8의 파티션들(432), 크기 8x16의 파티션들(434), 크기 8x8의 파티션들(436)로 분할될 수 있다. Similarly, the prediction unit of the coding unit 430 of size 16x16 having a depth of 2 includes a partition 430 of size 16x16, partitions 432 of size 16x8, and a partition of size 8x16 included in the coding unit 430 of size 16x16. 434, partitions 436 of size 8x8.
마찬가지로, 심도 3의 크기 8x8의 부호화 단위(440)의 예측 단위는, 크기 8x8의 부호화 단위(440)에 포함되는 크기 8x8의 파티션(440), 크기 8x4의 파티션들(442), 크기 4x8의 파티션들(444), 크기 4x4의 파티션들(446)로 분할될 수 있다. Similarly, the prediction unit of the coding unit 440 of size 8x8 having a depth of 3 includes a partition 440 of size 8x8, partitions 442 of size 8x4 and a partition of size 4x8 included in the coding unit 440 of size 8x8. 444, partitions 446 of size 4x4.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 부호화부(110)는, 최대 부호화 단위(410)의 부호화 심도를 결정하기 위해, 최대 부호화 단위(410)에 포함되는 각각의 심도의 부호화 단위마다 부호화를 수행하여야 한다.The encoder 110 of the video encoding apparatus 100 according to an embodiment encodes each coding unit of each depth included in the maximum coding unit 410 to determine the coded depth of the maximum coding unit 410. Should be performed.
동일한 범위 및 크기의 데이터를 포함하기 위한 심도별 부호화 단위의 개수는, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위의 개수도 증가한다. 예를 들어, 심도 1의 부호화 단위 한 개가 포함하는 데이터에 대해서, 심도 2의 부호화 단위는 네 개가 필요하다. 따라서, 동일한 데이터의 부호화 결과를 심도별로 비교하기 위해서, 한 개의 심도 1의 부호화 단위 및 네 개의 심도 2의 부호화 단위를 이용하여 각각 부호화되어야 한다.The number of deeper coding units according to depths for including data having the same range and size increases as the depth increases. For example, four coding units of depth 2 are required for data included in one coding unit of depth 1. Therefore, in order to compare the encoding results of the same data for each depth, each of the coding units having one depth 1 and four coding units having four depths 2 should be encoded.
각각의 심도별 부호화를 위해서는, 부호화 단위의 계층 구조(400)의 가로축을 따라, 심도별 부호화 단위의 예측 단위들마다 부호화를 수행하여, 해당 심도에서 가장 작은 부호화 오차인 대표 부호화 오차가 선택될 수다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(400)의 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 각각의 심도마다 부호화를 수행하여, 심도별 대표 부호화 오차를 비교하여 최소 부호화 오차가 검색될 수 있다. 최대 부호화 단위(410) 중 최소 부호화 오차가 발생하는 심도 및 파티션이 최대 부호화 단위(410)의 부호화 심도 및 파티션 타입으로 선택될 수 있다.For each depth coding, encoding is performed for each prediction unit of each coding unit along a horizontal axis of the hierarchical structure 400 of the coding unit, and a representative coding error, which is the smallest coding error at a corresponding depth, may be selected. . In addition, a depth deeper along the vertical axis of the hierarchical structure 400 of the coding unit, encoding may be performed for each depth, and the minimum coding error may be searched by comparing the representative coding error for each depth. The depth and the partition in which the minimum coding error occurs in the maximum coding unit 410 may be selected as the coding depth and the partition type of the maximum coding unit 410.
도 5 은 다양한 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다. 5 illustrates a relationship between a coding unit and transformation units, according to various embodiments.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(150)는, 최대 부호화 단위마다 최대 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 부호화 단위로 영상을 부호화하거나 복호화한다. 부호화 과정 중 변환을 위한 변환 단위의 크기는 각각의 부호화 단위보다 크지 않은 데이터 단위를 기반으로 선택될 수 있다.The video encoding apparatus 100 according to an embodiment or the video decoding apparatus 150 according to an embodiment encodes or decodes an image in coding units having a size smaller than or equal to the maximum coding unit for each maximum coding unit. The size of a transformation unit for transformation in the encoding process may be selected based on a data unit that is not larger than each coding unit.
예를 들어, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(150)에서, 현재 부호화 단위(510)가 64x64 크기일 때, 32x32 크기의 변환 단위(520)를 이용하여 변환이 수행될 수 있다. For example, in the video encoding apparatus 100 or the video decoding apparatus 150 according to the embodiment, when the current coding unit 510 is 64x64 size, the 32x32 size conversion unit 520 is selected. The conversion can be performed.
또한, 64x64 크기의 부호화 단위(510)의 데이터를 64x64 크기 이하의 32x32, 16x16, 8x8, 4x4 크기의 변환 단위들로 각각 변환을 수행하여 부호화한 후, 원본과의 오차가 가장 적은 변환 단위가 선택될 수 있다.In addition, the data of the 64x64 coding unit 510 is transformed into 32x32, 16x16, 8x8, and 4x4 size transformation units of 64x64 size or less, and then encoded, and the transformation unit having the least error with the original is selected. Can be.
도 6 은 다양한 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.6 is a diagram of deeper encoding information according to depths, according to various embodiments.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(120)는 부호화 모드에 관한 정보로서, 각각의 부호화 심도의 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(600), 예측 모드에 관한 정보(610), 변환 단위 크기에 대한 정보(620)를 부호화하여 전송할 수 있다.The output unit 120 of the video encoding apparatus 100 according to an embodiment is information about an encoding mode, and information about a partition type 600 and information 610 about a prediction mode for each coding unit of each coded depth. In operation 620, information 620 about the size of the transform unit may be encoded and transmitted.
파티션 타입에 대한 정보(600)는, 현재 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 데이터 단위로서, 현재 부호화 단위의 예측 단위가 분할된 파티션의 형태에 대한 정보를 나타낸다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위 CU_0는, 크기 2Nx2N의 파티션(602), 크기 2NxN의 파티션(604), 크기 Nx2N의 파티션(606), 크기 NxN의 파티션(608) 중 어느 하나의 타입으로 분할되어 이용될 수 있다. 이 경우 현재 부호화 단위의 파티션 타입에 관한 정보(600)는 크기 2Nx2N의 파티션(602), 크기 2NxN의 파티션(604), 크기 Nx2N의 파티션(606) 및 크기 NxN의 파티션(608) 중 하나를 나타내도록 설정된다.The information 600 about the partition type is a data unit for predictive encoding of the current coding unit and indicates information about a partition type in which the prediction unit of the current coding unit is divided. For example, the current coding unit CU_0 of size 2Nx2N is any one of a partition 602 of size 2Nx2N, a partition 604 of size 2NxN, a partition 606 of size Nx2N, and a partition 608 of size NxN. It can be divided and used. In this case, the information 600 about the partition type of the current coding unit represents one of a partition 602 of size 2Nx2N, a partition 604 of size 2NxN, a partition 606 of size Nx2N, and a partition 608 of size NxN. It is set to.
예측 모드에 관한 정보(610)는, 각각의 파티션의 예측 모드를 나타낸다. 예를 들어 예측 모드에 관한 정보(610)를 통해, 파티션 타입에 관한 정보(600)가 가리키는 파티션이 인트라 모드(612), 인터 모드(614) 및 스킵 모드(616) 중 하나로 예측 부호화가 수행되는지 여부가 설정될 수 있다.Information 610 relating to the prediction mode indicates the prediction mode of each partition. For example, through the information 610 on the prediction mode, whether the partition indicated by the information 600 on the partition type is performed in one of the intra mode 612, the inter mode 614, and the skip mode 616. Whether or not can be set.
또한, 변환 단위 크기에 관한 정보(620)는 현재 부호화 단위를 어떠한 변환 단위를 기반으로 변환을 수행할지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 변환 단위는 제 1 인트라 변환 단위 크기(622), 제 2 인트라 변환 단위 크기(624), 제 1 인터 변환 단위 크기(626), 제 2 인터 변환 단위 크기(628) 중 하나일 수 있다.In addition, the information about the transform unit size 620 indicates which transform unit to transform the current coding unit into. For example, the transform unit may be one of a first intra transform unit size 622, a second intra transform unit size 624, a first inter transform unit size 626, and a second inter transform unit size 628. have.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(150)의 수신 추출부(160)는, 각각의 심도별 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(600), 예측 모드에 관한 정보(610), 변환 단위 크기에 대한 정보(620)를 추출하여 복호화에 이용할 수 있다.The reception extractor 160 of the video decoding apparatus 150 according to an embodiment may include information about partition type 600, information 610 about prediction mode, and transform unit size for each depth-decoding unit. The information 620 can be extracted and used for decoding.
도 7 는 다양한 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.7 is a diagram illustrating deeper coding units according to depths, according to various embodiments.
심도의 변화를 나타내기 위해 분할 정보가 이용될 수 있다. 분할 정보는 현재 심도의 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할될지 여부를 나타낸다. Segmentation information may be used to indicate a change in depth. The split information indicates whether a coding unit of a current depth is split into coding units of a lower depth.
심도 0 및 2N_0x2N_0 크기의 부호화 단위(700)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(710)는 2N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(712), 2N_0xN_0 크기의 파티션 타입(714), N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(716), N_0xN_0 크기의 파티션 타입(718)을 포함할 수 있다. 예측 단위가 대칭적 비율로 분할된 파티션들(712, 714, 716, 718)만이 예시되어 있지만, 전술한 바와 같이 파티션 타입은 이에 한정되지 않고 비대칭적 파티션, 임의적 형태의 파티션, 기하학적 형태의 파티션 등을 포함할 수 있다.The prediction unit 710 for predictive encoding of the coding unit 700 having depth 0 and 2N_0x2N_0 size includes a partition type 712 having a size of 2N_0x2N_0, a partition type 714 having a size of 2N_0xN_0, a partition type 716 having a size of N_0x2N_0, and a N_0xN_0 It may include a partition type 718 of size. Although only partitions 712, 714, 716, and 718 in which the prediction unit is divided by a symmetrical ratio are illustrated, as described above, the partition type is not limited thereto, and asymmetric partitions, arbitrary partitions, geometric partitions, and the like. It may include.
파티션 타입마다, 한 개의 2N_0x2N_0 크기의 파티션, 두 개의 2N_0xN_0 크기의 파티션, 두 개의 N_0x2N_0 크기의 파티션, 네 개의 N_0xN_0 크기의 파티션마다 반복적으로 예측 부호화가 수행되어야 한다. 크기 2N_0x2N_0, 크기 N_0x2N_0 및 크기 2N_0xN_0 및 크기 N_0xN_0의 파티션에 대해서는, 인트라 모드 및 인터 모드로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 스킵 모드는 크기 2N_0x2N_0의 파티션에 예측 부호화가 대해서만 수행될 수 있다.For each partition type, prediction coding must be performed repeatedly for one 2N_0x2N_0 partition, two 2N_0xN_0 partitions, two N_0x2N_0 partitions, and four N_0xN_0 partitions. For partitions having a size 2N_0x2N_0, a size N_0x2N_0, a size 2N_0xN_0, and a size N_0xN_0, prediction encoding may be performed in an intra mode and an inter mode. The skip mode may be performed only for prediction encoding on partitions having a size of 2N_0x2N_0.
크기 2N_0x2N_0, 2N_0xN_0 및 N_0x2N_0의 파티션 타입(712, 714, 716) 중 하나에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 더 이상 하위 심도로 분할할 필요 없다.If the encoding error by one of the partition types 712, 714, 716 of sizes 2N_0x2N_0, 2N_0xN_0, and N_0x2N_0 is the smallest, it is no longer necessary to divide it into lower depths.
크기 N_0xN_0의 파티션 타입(718)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 0를 1로 변경하며 분할하고(720), 심도 2 및 크기 N_0xN_0의 파티션 타입의 부호화 단위들(730)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다. If the encoding error due to the partition type 718 of size N_0xN_0 is the smallest, the depth 0 is changed to 1 and split (720), and the encoding is repeatedly performed on the depth 2 and the coding units 730 of the partition type of the size N_0xN_0. We can search for the minimum coding error.
심도 1 및 크기 2N_1x2N_1 (=N_0xN_0)의 부호화 단위(730)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(740)는, 크기 2N_1x2N_1의 파티션 타입(742), 크기 2N_1xN_1의 파티션 타입(744), 크기 N_1x2N_1의 파티션 타입(746), 크기 N_1xN_1의 파티션 타입(748)을 포함할 수 있다. The prediction unit 740 for prediction encoding of the coding unit 730 having a depth of 1 and a size of 2N_1x2N_1 (= N_0xN_0) includes a partition type 742 of size 2N_1x2N_1, a partition type 744 of size 2N_1xN_1, and a partition type of size N_1x2N_1. 746, a partition type 748 of size N_1 × N_1.
또한, 크기 N_1xN_1 크기의 파티션 타입(748)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 1을 심도 2로 변경하며 분할하고(750), 심도 2 및 크기 N_2xN_2의 부호화 단위들(760)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다. In addition, if the encoding error due to the partition type 748 having the size N_1xN_1 is the smallest, the depth 1 is changed to the depth 2 and divided (750), and repeatedly for the depth 2 and the coding units 760 of the size N_2xN_2. The encoding may be performed to search for a minimum encoding error.
최대 심도가 d인 경우, 심도별 부호화 단위는 심도 d-1일 때까지 설정되고, 분할 정보는 심도 d-2까지 설정될 수 있다. 즉, 심도 d-2로부터 분할(770)되어 심도 d-1까지 부호화가 수행될 경우, 심도 d-1 및 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 부호화 단위(780)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(790)는, 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(792), 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(794), 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(796), 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(798)을 포함할 수 있다. When the maximum depth is d, depth-based coding units may be set until depth d-1, and split information may be set up to depth d-2. That is, when encoding is performed from the depth d-2 to the depth d-1 and the encoding is performed to the depth d-1, the prediction encoding of the coding unit 780 of the depth d-1 and the size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1) The prediction unit 790 for is a partition type 792 of size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), partition type 794 of size 2N_ (d-1) xN_ (d-1), size A partition type 796 of N_ (d-1) x2N_ (d-1) and a partition type 798 of size N_ (d-1) xN_ (d-1) may be included.
파티션 타입 가운데, 한 개의 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 네 개의 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션마다 반복적으로 예측 부호화를 통한 부호화가 수행되어, 최소 부호화 오차가 발생하는 파티션 타입이 검색될 수 있다. Among the partition types, one partition 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), two partitions 2N_ (d-1) xN_ (d-1), two sizes N_ (d-1) x2N_ Prediction encoding is repeatedly performed for each partition of (d-1) and four partitions of size N_ (d-1) xN_ (d-1), so that a partition type having a minimum encoding error may be searched. .
크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(798)에 의한 부호화 오차가 가장 작더라도, 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위 CU_(d-1)는 더 이상 하위 심도로의 분할 과정을 거치지 않으며, 현재 최대 부호화 단위(700)에 대한 부호화 심도가 심도 d-1로 결정되고, 파티션 타입은 N_(d-1)xN_(d-1)로 결정될 수 있다. 또한 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위(752)에 대해 분할 정보는 설정되지 않는다.Even if the encoding error of the partition type 798 of size N_ (d-1) xN_ (d-1) is the smallest, the maximum depth is d, so the coding unit CU_ (d-1) of the depth d-1 is no longer The encoding depth of the current maximum coding unit 700 may be determined as the depth d-1, and the partition type may be determined as N_ (d-1) xN_ (d-1) without going through a division process into lower depths. In addition, since the maximum depth is d, split information is not set for the coding unit 752 having the depth d-1.
데이터 단위(799)은, 현재 최대 부호화 단위에 대한 '최소 단위'라 지칭될 수 있다. 일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 이러한 반복적 부호화 과정을 통해, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 부호화 단위(700)의 심도별 부호화 오차를 비교하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여, 부호화 심도를 결정하고, 해당 파티션 타입 및 예측 모드가 부호화 심도의 부호화 모드로 설정될 수 있다. The data unit 799 may be referred to as a 'minimum unit' for the current maximum coding unit. According to an embodiment, the minimum unit may be a square data unit having a size obtained by dividing the minimum coding unit, which is the lowest coding depth, into four divisions. Through this iterative encoding process, the video encoding apparatus 100 compares the encoding errors for each depth of the coding unit 700, selects the depth at which the smallest encoding error occurs, and determines the encoding depth. The partition type and the prediction mode may be set to the encoding mode of the coded depth.
이런 식으로 심도 0, 1, ..., d-1, d의 모든 심도별 최소 부호화 오차를 비교하여 오차가 가장 작은 심도가 선택되어 부호화 심도로 결정될 수 있다. 부호화 심도, 및 예측 단위의 파티션 타입 및 예측 모드는 부호화 모드에 관한 정보로써 부호화되어 전송될 수 있다. 또한, 심도 0으로부터 부호화 심도에 이르기까지 부호화 단위가 분할되어야 하므로, 부호화 심도의 분할 정보만이 '0'으로 설정되고, 부호화 심도를 제외한 심도별 분할 정보는 '1'로 설정되어야 한다. In this way, the depth with the smallest error can be determined by comparing the minimum coding errors for all depths of depths 0, 1, ..., d-1, d, and can be determined as the coding depth. The coded depth, the partition type of the prediction unit, and the prediction mode may be encoded and transmitted as information about an encoding mode. In addition, since the coding unit must be split from the depth 0 to the coded depth, only the split information of the coded depth is set to '0', and the split information for each depth except the coded depth should be set to '1'.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(150)의 영상 데이터 및 부호화 정보 수신 추출부(160)는 부호화 단위(700)에 대한 부호화 심도 및 예측 단위에 관한 정보를 추출하여 부호화 단위(712)를 복호화하는데 이용할 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(150)는 심도별 분할 정보를 이용하여 분할 정보가 '0'인 심도를 부호화 심도로 파악하고, 해당 심도에 대한 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여 복호화에 이용할 수 있다.The image data and encoding information reception extractor 160 of the video decoding apparatus 150 according to an embodiment extracts information about a coding depth and a prediction unit for the coding unit 700 to decode the coding unit 712. It is available. The video decoding apparatus 150 according to an embodiment may identify a depth having split information of '0' as an encoding depth by using split information according to depths, and use the decoding information by using information about an encoding mode for a corresponding depth. have.
도 8, 9 및 10는 다양한 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.8, 9, and 10 illustrate a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to various embodiments.
부호화 단위(810)는, 최대 부호화 단위에 대해 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)가 결정한 부호화 심도별 부호화 단위들이다. 예측 단위(860)는 부호화 단위(810) 중 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위들의 파티션들이며, 변환 단위(870)는 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위들이다.The coding units 810 are coding units according to coding depths, which are determined by the video encoding apparatus 100 according to an embodiment with respect to the maximum coding unit. The prediction unit 860 is partitions of prediction units of each coding depth of each coding depth among the coding units 810, and the transformation unit 870 is transformation units of each coding depth for each coding depth.
심도별 부호화 단위들(810)은 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 하면, 부호화 단위들(812)은 심도가 1, 부호화 단위들(814, 816, 818, 828, 850, 852)은 심도가 2, 부호화 단위들(820, 822, 824, 826, 830, 832, 848)은 심도가 3, 부호화 단위들(840, 842, 844, 846)은 심도가 4이다. If the depth-based coding units 810 have a depth of 0, the coding units 812 have a depth of 1, and the coding units 814, 816, 818, 828, 850, and 852 have a depth of 2. The coding units 820, 822, 824, 826, 830, 832, and 848 have a depth of three, and the coding units 840, 842, 844, and 846 have a depth of four.
예측 단위들(860) 중 일부 파티션(814, 816, 822, 832, 848, 850, 852, 854)는 부호화 단위가 분할된 형태이다. 즉, 파티션(814, 822, 850, 854)은 2NxN의 파티션 타입이며, 파티션(816, 848, 852)은 Nx2N의 파티션 타입, 파티션(832)은 NxN의 파티션 타입이다. 심도별 부호화 단위들(810)의 예측 단위 및 파티션들은 각각의 부호화 단위보다 작거나 같다. Some partitions 814, 816, 822, 832, 848, 850, 852, and 854 of the prediction units 860 are obtained by splitting coding units. That is, partitions 814, 822, 850, and 854 are partition types of 2NxN, partitions 816, 848, and 852 are partition types of Nx2N, and partition 832 is partition types of NxN. The prediction units and partitions of the coding units 810 according to depths are smaller than or equal to each coding unit.
변환 단위들(870) 중 일부(852)의 영상 데이터에 대해서는 부호화 단위에 비해 작은 크기의 데이터 단위로 변환 또는 역변환이 수행된다. 또한, 변환 단위(814, 816, 822, 832, 848, 850, 852, 854)는 예측 단위들(860) 중 해당 예측 단위 및 파티션와 비교해보면, 서로 다른 크기 또는 형태의 데이터 단위이다. 즉, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 다른 비디오 복호화 장치(150)는 동일한 부호화 단위에 대한 인트라 예측/움직임 추정/움직임 보상 작업, 및 변환/역변환 작업이라 할지라도, 각각 별개의 데이터 단위를 기반으로 수행할 수 있다.The image data of some 852 of the transformation units 870 is transformed or inversely transformed into a data unit having a smaller size than that of the coding unit. In addition, the transformation units 814, 816, 822, 832, 848, 850, 852, and 854 are data units having different sizes or shapes when compared to corresponding prediction units and partitions among the prediction units 860. That is, even if the video encoding apparatus 100 and the video decoding apparatus 150 according to the embodiment are intra prediction / motion estimation / motion compensation operations and transform / inverse transform operations for the same coding unit, Each can be performed on a separate data unit.
이에 따라, 최대 부호화 단위마다, 영역별로 계층적인 구조의 부호화 단위들마다 재귀적으로 부호화가 수행되어 최적 부호화 단위가 결정됨으로써, 재귀적 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 구성될 수 있다. 부호화 정보는 부호화 단위에 대한 분할 정보, 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위 크기 정보를 포함할 수 있다.Accordingly, coding is performed recursively for each coding unit having a hierarchical structure for each largest coding unit to determine an optimal coding unit. Thus, coding units having a recursive tree structure may be configured. The encoding information may include split information about a coding unit, partition type information, prediction mode information, and transformation unit size information.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(120)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 출력하고, 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(150)의 부호화 정보 수신 추출부(160)는 수신된 비트스트림으로부터 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 추출할 수 있다.The output unit 120 of the video encoding apparatus 100 according to an embodiment outputs encoding information about coding units having a tree structure, and the encoding information reception extraction unit of the video decoding apparatus 150 according to an embodiment. The 160 may extract encoding information about coding units having a tree structure from the received bitstream.
분할 정보는 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위들로 분할되는지 여부를 나타낸다. 현재 심도 d의 분할 정보가 0이라면, 현재 부호화 단위가 현재 부호화 단위가 하위 부호화 단위로 더 이상 분할되지 않는 심도가 부호화 심도이므로, 부호화 심도에 대해서 파티션 타입 정보, 예측 모드, 변환 단위 크기 정보가 정의될 수 있다. 분할 정보에 따라 한 단계 더 분할되어야 하는 경우에는, 분할된 4개의 하위 심도의 부호화 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어야 한다.The split information indicates whether the current coding unit is split into coding units of a lower depth. If the split information of the current depth d is 0, partition type information, prediction mode, and transform unit size information are defined for the coded depth because the depth in which the current coding unit is no longer divided into the lower coding units is a coded depth. Can be. If it is to be further split by the split information, encoding should be performed independently for each coding unit of the divided four lower depths.
예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 하나로 나타낼 수 있다. 인트라 모드 및 인터 모드는 모든 파티션 타입에서 정의될 수 있으며, 스킵 모드는 파티션 타입 2Nx2N에서만 정의될 수 있다. The prediction mode may be represented by one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode. Intra mode and inter mode can be defined in all partition types, and skip mode can be defined only in partition type 2Nx2N.
파티션 타입 정보는, 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션 타입 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN 과, 비대칭적 비율로 분할된 비대칭적 파티션 타입 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N를 나타낼 수 있다. 비대칭적 파티션 타입 2NxnU 및 2NxnD는 각각 높이가 1:3 및 3:1로 분할된 형태이며, 비대칭적 파티션 타입 nLx2N 및 nRx2N은 각각 너비가 1:3 및 3:1로 분할된 형태를 나타낸다. The partition type information indicates the symmetric partition types 2Nx2N, 2NxN, Nx2N and NxN, in which the height or width of the prediction unit is divided by the symmetrical ratio, and the asymmetric partition types 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N, which are divided by the asymmetrical ratio. Can be. The asymmetric partition types 2NxnU and 2NxnD are divided into heights 1: 3 and 3: 1, respectively, and the asymmetric partition types nLx2N and nRx2N are divided into 1: 3 and 3: 1 widths, respectively.
변환 단위 크기는 인트라 모드에서 두 종류의 크기, 인터 모드에서 두 종류의 크기로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위 분할 정보가 0 이라면, 변환 단위의 크기가 현재 부호화 단위의 크기 2Nx2N로 설정된다. 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 현재 부호화 단위가 분할된 크기의 변환 단위가 설정될 수 있다. 또한 크기 2Nx2N인 현재 부호화 단위에 대한 파티션 타입이 대칭형 파티션 타입이라면 변환 단위의 크기는 NxN, 비대칭형 파티션 타입이라면 N/2xN/2로 설정될 수 있다. The conversion unit size may be set to two kinds of sizes in the intra mode and two kinds of sizes in the inter mode. That is, if the transformation unit split information is 0, the size of the transformation unit is set to the size 2Nx2N of the current coding unit. If the transform unit split information is 1, a transform unit having a size obtained by dividing the current coding unit may be set. In addition, if the partition type for the current coding unit having a size of 2Nx2N is a symmetric partition type, the size of the transform unit may be set to NxN, and if the asymmetric partition type is N / 2xN / 2.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화 정보는, 부호화 심도의 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 단위 중 적어도 하나에 대해 할당될 수 있다. 부호화 심도의 부호화 단위는 동일한 부호화 정보를 보유하고 있는 예측 단위 및 최소 단위를 하나 이상 포함할 수 있다.Encoding information of coding units having a tree structure according to an embodiment may be allocated to at least one of a coding unit, a prediction unit, and a minimum unit unit of a coding depth. The coding unit of the coding depth may include at least one prediction unit and at least one minimum unit having the same encoding information.
따라서, 인접한 데이터 단위들끼리 각각 보유하고 있는 부호화 정보들을 확인하면, 동일한 부호화 심도의 부호화 단위에 포함되는지 여부가 확인될 수 있다. 또한, 데이터 단위가 보유하고 있는 부호화 정보를 이용하면 해당 부호화 심도의 부호화 단위를 확인할 수 있으므로, 최대 부호화 단위 내의 부호화 심도들의 분포가 유추될 수 있다.Therefore, if the encoding information held by each adjacent data unit is checked, it may be determined whether the adjacent data units are included in the coding unit having the same coding depth. In addition, since the coding unit of the corresponding coding depth may be identified by using the encoding information held by the data unit, the distribution of the coded depths within the maximum coding unit may be inferred.
따라서 이 경우 현재 부호화 단위가 주변 데이터 단위를 참조하여 예측하기 경우, 현재 부호화 단위에 인접하는 심도별 부호화 단위 내의 데이터 단위의 부호화 정보가 직접 참조되어 이용될 수 있다.Therefore, in this case, when the current coding unit is predicted with reference to the neighboring data unit, the encoding information of the data unit in the depth-specific coding unit adjacent to the current coding unit may be directly referenced and used.
또 다른 실시예로, 현재 부호화 단위가 주변 부호화 단위를 참조하여 예측 부호화가 수행되는 경우, 인접하는 심도별 부호화 단위의 부호화 정보를 이용하여, 심도별 부호화 단위 내에서 현재 부호화 단위에 인접하는 데이터가 검색됨으로써 주변 부호화 단위가 참조될 수도 있다.In another embodiment, when the prediction coding is performed by referring to the neighboring coding unit, the data adjacent to the current coding unit in the coding unit according to depths is encoded by using the encoding information of the adjacent coding units according to depths. The neighboring coding unit may be referred to by searching.
도 11 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.FIG. 11 illustrates a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to encoding mode information of Table 1. FIG.
최대 부호화 단위(1100)는 부호화 심도의 부호화 단위들(1102, 1104, 1106, 1112, 1114, 1116, 1118)을 포함한다. 이 중 하나의 부호화 단위(1118)는 부호화 심도의 부호화 단위이므로 분할 정보가 0으로 설정될 수 있다. 크기 2Nx2N의 부호화 단위(1118)의 파티션 타입 정보는, 파티션 타입 2Nx2N(1122), 2NxN(1124), Nx2N(1126), NxN(1128), 2NxnU(1132), 2NxnD(1134), nLx2N(1136) 및 nRx2N(1138) 중 하나로 설정될 수 있다. The maximum coding unit 1100 includes coding units 1102, 1104, 1106, 1112, 1114, 1116, and 1118 of a coded depth. Since one coding unit 1118 is a coding unit of a coded depth, split information may be set to zero. The partition type information of the coding unit 1118 of size 2Nx2N is partition type 2Nx2N 1122, 2NxN 1124, Nx2N (1126), NxN (1128), 2NxnU (1132), 2NxnD (1134), nLx2N (1136). And nRx2N 1138.
변환 단위 분할 정보(TU size flag)는 변환 인덱스의 일종으로서, 변환 인덱스에 대응하는 변환 단위의 크기는 부호화 단위의 예측 단위 타입 또는 파티션 타입에 따라 변경될 수 있다. The transform unit split information (TU size flag) is a type of transform index, and a size of a transform unit corresponding to the transform index may be changed according to a prediction unit type or a partition type of a coding unit.
예를 들어, 파티션 타입 정보가 대칭형 파티션 타입 2Nx2N(1122), 2NxN(1124), Nx2N(1126) 및 NxN(1128) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환 단위 분할 정보가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1142)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 NxN의 변환 단위(1144)가 설정될 수 있다.For example, if the partition type information is set to one of the symmetric partition types 2Nx2N 1122, 2NxN 1124, Nx2N 1126, and NxN (1128), and if the conversion unit partition information is 0, a conversion unit of size 2Nx2N ( 1142 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1144 of size NxN may be set.
파티션 타입 정보가 비대칭형 파티션 타입 2NxnU(1132), 2NxnD(1134), nLx2N(1136) 및 nRx2N(1138) 중 하나로 설정된 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1152)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 N/2xN/2의 변환 단위(1154)가 설정될 수 있다.When the partition type information is set to one of the asymmetric partition types 2NxnU (1132), 2NxnD (1134), nLx2N (1136), and nRx2N (1138), if the conversion unit partition information (TU size flag) is 0, a conversion unit of size 2Nx2N ( 1152 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1154 having a size N / 2 × N / 2 may be set.
도 5를 참조하여 전술된 변환 단위 분할 정보(TU size flag)는 0 또는 1의 값을 갖는 플래그이지만, 일 실시예에 따른 변환 단위 분할 정보가 1비트의 플래그로 한정되는 것은 아니며 설정에 따라 0, 1, 2, 3.. 등으로 증가하며 변환 단위가 계층적으로 분할될 수도 있다. 변환 단위 분할 정보는 변환 인덱스의 한 실시예로써 이용될 수 있다. Although the conversion unit splitting information (TU size flag) described above with reference to FIG. 5 is a flag having a value of 0 or 1, the conversion unit splitting information according to an embodiment is not limited to a 1-bit flag and is set according to a setting. , 1, 2, 3., etc., and may be divided hierarchically. The transformation unit partition information may be used as an embodiment of the transformation index.
이 경우, 일 실시예에 따른 변환 단위 분할 정보를 변환 단위의 최대 크기, 변환 단위의 최소 크기와 함께 이용하면, 실제로 이용된 변환 단위의 크기가 표현될 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보를 부호화할 수 있다. 부호화된 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보는 SPS에 삽입될 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(150)는 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보를 이용하여, 비디오 복호화에 이용할 수 있다. In this case, when the transformation unit split information according to an embodiment is used together with the maximum size of the transformation unit and the minimum size of the transformation unit, the size of the transformation unit actually used may be expressed. The video encoding apparatus 100 according to an embodiment may encode maximum transform unit size information, minimum transform unit size information, and maximum transform unit split information. The encoded maximum transform unit size information, minimum transform unit size information, and maximum transform unit split information may be inserted into the SPS. The video decoding apparatus 150 according to an embodiment may use the maximum transform unit size information, the minimum transform unit size information, and the maximum transform unit split information to use for video decoding.
예를 들어, (a) 현재 부호화 단위가 크기 64x64이고, 최대 변환 단위 크기는 32x32이라면, (a-1) 변환 단위 분할 정보가 0일 때 변환 단위의 크기가 32x32, (a-2) 변환 단위 분할 정보가 1일 때 변환 단위의 크기가 16x16, (a-3) 변환 단위 분할 정보가 2일 때 변환 단위의 크기가 8x8로 설정될 수 있다.For example, (a) if the current coding unit is 64x64 in size and the maximum transform unit size is 32x32, (a-1) when the transform unit split information is 0, the size of the transform unit is 32x32, (a-2) When the split information is 1, the size of the transform unit may be set to 16 × 16, and (a-3) when the split unit information is 2, the size of the transform unit may be set to 8 × 8.
다른 예로, (b) 현재 부호화 단위가 크기 32x32이고, 최소 변환 단위 크기는 32x32이라면, (b-1) 변환 단위 분할 정보가 0일 때 변환 단위의 크기가 32x32로 설정될 수 있으며, 변환 단위의 크기가 32x32보다 작을 수는 없으므로 더 이상의 변환 단위 분할 정보가 설정될 수 없다.As another example, (b) if the current coding unit is size 32x32 and the minimum transform unit size is 32x32, (b-1) when the transform unit split information is 0, the size of the transform unit may be set to 32x32. Since the size cannot be smaller than 32x32, no further conversion unit split information can be set.
또 다른 예로, (c) 현재 부호화 단위가 크기 64x64이고, 최대 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 변환 단위 분할 정보는 0 또는 1일 수 있으며, 다른 변환 단위 분할 정보가 설정될 수 없다.As another example, (c) if the current coding unit is 64x64 and the maximum transform unit split information is 1, the transform unit split information may be 0 or 1, and no other transform unit split information may be set.
따라서, 최대 변환 단위 분할 정보를 'MaxTransformSizeIndex', 최소 변환 단위 크기를 'MinTransformSize', 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기를 'RootTuSize'라고 정의할 때, 현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'는 아래 관계식 (1) 과 같이 정의될 수 있다.Therefore, when the maximum transform unit split information is defined as 'MaxTransformSizeIndex', the minimum transform unit size is 'MinTransformSize', and the transform unit split information is 0, the minimum transform unit possible in the current coding unit is defined as 'RootTuSize'. The size 'CurrMinTuSize' can be defined as in relation (1) below.
CurrMinTuSizeCurrMinTuSize
= max (MinTransformSize, RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)) ... (1)= max (MinTransformSize, RootTuSize / (2 ^ MaxTransformSizeIndex)) ... (1)
현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'와 비교하여, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 시스템상 채택 가능한 최대 변환 단위 크기를 나타낼 수 있다. 즉, 관계식 (1)에 따르면, 'RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)'는, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'를 최대 변환 단위 분할 정보에 상응하는 횟수만큼 분할한 변환 단위 크기이며, 'MinTransformSize'는 최소 변환 단위 크기이므로, 이들 중 작은 값이 현재 현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'일 수 있다.Compared to the minimum transform unit size 'CurrMinTuSize' possible in the current coding unit, 'RootTuSize', which is a transform unit size when the transform unit split information is 0, may indicate a maximum transform unit size that can be adopted in the system. That is, according to relation (1), 'RootTuSize / (2 ^ MaxTransformSizeIndex)' is a transformation obtained by dividing 'RootTuSize', which is the size of the transformation unit when the transformation unit division information is 0, by the number of times corresponding to the maximum transformation unit division information. Since the unit size is 'MinTransformSize' is the minimum transform unit size, a smaller value among them may be the minimum transform unit size 'CurrMinTuSize' possible in the current coding unit.
일 실시예에 따른 최대 변환 단위 크기 RootTuSize는 예측 모드에 따라 달라질 수도 있다. According to an embodiment, the maximum transform unit size RootTuSize may vary depending on a prediction mode.
예를 들어, 현재 예측 모드가 인터 모드라면 RootTuSize는 아래 관계식 (2)에 따라 결정될 수 있다. 관계식 (2)에서 'MaxTransformSize'는 최대 변환 단위 크기, 'PUSize'는 현재 예측 단위 크기를 나타낸다.For example, if the current prediction mode is the inter mode, RootTuSize may be determined according to the following relation (2). In relation (2), 'MaxTransformSize' represents the maximum transform unit size and 'PUSize' represents the current prediction unit size.
RootTuSize = min(MaxTransformSize, PUSize) ......... (2)RootTuSize = min (MaxTransformSize, PUSize) ......... (2)
즉 현재 예측 모드가 인터 모드라면, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 최대 변환 단위 크기 및 현재 예측 단위 크기 중 작은 값으로 설정될 수 있다.That is, when the current prediction mode is the inter mode, 'RootTuSize', which is a transform unit size when the transform unit split information is 0, may be set to a smaller value among the maximum transform unit size and the current prediction unit size.
현재 파티션 단위의 예측 모드가 예측 모드가 인트라 모드라면 모드라면 'RootTuSize'는 아래 관계식 (3)에 따라 결정될 수 있다. 'PartitionSize'는 현재 파티션 단위의 크기를 나타낸다. If the prediction mode of the current partition unit is a mode when the prediction mode is an intra mode, 'RootTuSize' may be determined according to Equation (3) below. 'PartitionSize' represents the size of the current partition unit.
RootTuSize = min(MaxTransformSize, PartitionSize) ...........(3) RootTuSize = min (MaxTransformSize, PartitionSize) ........... (3)
즉 현재 예측 모드가 인트라 모드라면, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 최대 변환 단위 크기 및 현재 파티션 단위 크기 중 작은 값으로 설정될 수 있다.That is, if the current prediction mode is the intra mode, the conversion unit size 'RootTuSize' when the conversion unit split information is 0 may be set to a smaller value among the maximum conversion unit size and the current partition unit size.
다만, 파티션 단위의 예측 모드에 따라 변동하는 일 실시예에 따른 현재 최대 변환 단위 크기 'RootTuSize'는 일 실시예일 뿐이며, 현재 최대 변환 단위 크기를 결정하는 요인이 이에 한정되는 것은 아님을 유의하여야 한다. However, it should be noted that the current maximum conversion unit size 'RootTuSize' according to an embodiment that changes according to the prediction mode of the partition unit is only an embodiment, and a factor determining the current maximum conversion unit size is not limited thereto.
도 8 내지 11를 참조하여 전술된 트리 구조의 부호화 단위들에 기초한 비디오 부호화 기법에 따라, 트리 구조의 부호화 단위들마다 공간영역의 영상 데이터가 부호화되며, 트리 구조의 부호화 단위들에 기초한 비디오 복호화 기법에 따라 최대 부호화 단위마다 복호화가 수행되면서 공간 영역의 영상 데이터가 복원되어, 픽처 및 픽처 시퀀스인 비디오가 복원될 수 있다. 복원된 비디오는 재생 장치에 의해 재생되거나, 저장 매체에 저장되거나, 네트워크를 통해 전송될 수 있다.According to the video encoding method based on the coding units of the tree structure described above with reference to FIGS. 8 to 11, the image data of the spatial domain is encoded for each coding unit of the tree structure, and the video decoding method based on the coding units of the tree structure. As a result, decoding is performed for each largest coding unit, and image data of a spatial region may be reconstructed to reconstruct a picture and a video that is a picture sequence. The reconstructed video can be played back by a playback device, stored in a storage medium, or transmitted over a network.
도 12a 내지 15는 텍스쳐 합성 기반 예측 방법에 따른 인터 예측 모드가 설명된다.12A to 15 illustrate an inter prediction mode according to a texture synthesis based prediction method.
인터 예측 모드는 현재 픽처 이전에 복원된 픽처에 포함된 복원된 샘플들로부터 현재 블록을 예측하는 예측 모드이다. 인터 예측 모드에 따르면, 현재 블록은 현재 블록에 대응되는 움직임 벡터 (motion vector)와 참조 픽처 인덱스 (reference picture index)가 가리키는 참조 샘플들에 따라 예측된다. 움직임 벡터는 현재 블록과 현재 블록이 참조하는 참조 샘플들 간의 공간적인 차이를 나타내고, 참조 픽처 인덱스는 참조 픽처의 고유 번호를 나타낸다. 움직임 벡터의 값이 정수인 경우, 참조 블록에 포함된 참조 샘플들은 현재 블록의 예측 값으로 결정된다. 만약 움직임 벡터의 값이 분수인 경우, 현재 블록의 예측 블록은 참조 블록에 포함된 참조 샘플들을 보간함으로써 결정된다.The inter prediction mode is a prediction mode that predicts a current block from reconstructed samples included in a reconstructed picture before the current picture. According to the inter prediction mode, the current block is predicted according to reference samples indicated by a motion vector and a reference picture index corresponding to the current block. The motion vector represents a spatial difference between the current block and the reference samples referenced by the current block, and the reference picture index represents a unique number of the reference picture. When the value of the motion vector is an integer, reference samples included in the reference block are determined as prediction values of the current block. If the value of the motion vector is a fraction, the prediction block of the current block is determined by interpolating the reference samples included in the reference block.
인터 예측 모드에서는 움직임 벡터와 참조 픽처 인덱스가 가리키는 참조 샘플들이 그대로 복사되거나, 보간되어 현재 블록의 예측 값으로 사용되는 것이 일반적이다. 그러나 현재 블록에 일정한 물리 법칙에 따라 변화하는 텍스쳐 (texture)가 포함된 경우, 참조 샘플로부터 결정된 예측 값을 조정하여 예측의 정확도를 높일 수 있다. 상기 예측 값 조정 과정을 텍스쳐 합성 기반 예측이라고 한다.In the inter prediction mode, the reference samples indicated by the motion vector and the reference picture index are generally copied or interpolated and used as the prediction value of the current block. However, if the current block includes a texture that changes according to a certain physical law, the prediction accuracy determined from the reference sample may be adjusted to increase the accuracy of the prediction. The process of adjusting the prediction value is called texture synthesis based prediction.
예를 들어, 현재 픽처에 바람에 흔들리는 갈대 숲이 포함되어 있는 경우, 갈대들은 바람에 의하여 일정한 패턴으로 흔들린다. 이러한 갈대의 움직임은 편미분 방정식에 의하여 물리적으로 표현될 수 있다. 편미분 방정식에 의하여 예측된 결과에 따라 현재 블록의 예측값들을 조정할 경우, 갈대 숲이 포함된 현재 블록에 대응되는 예측값들의 정확도가 높아질 수 있다. 마찬가지로 바람에 의하여 발생하는 호수의 물결, 나뭇잎의 흔들림이 있는 경우에도, 상기 편미분 방정식으로 인한 예측 값 조정이 적용될 수 있다.For example, if the current picture contains a reed forest swaying in the wind, the reeds are shaken in a regular pattern by the wind. This reed's movement can be physically represented by a partial differential equation. When the prediction values of the current block are adjusted according to the result predicted by the partial differential equation, the accuracy of the prediction values corresponding to the current block including the reed forest may be increased. Similarly, even when there are waves of the lake and leaves shaking caused by the wind, the prediction value adjustment due to the partial differential equation may be applied.
현재 샘플의 예측에 사용되는 편미분 방정식은 수학식 1에 표현되어 있다. The partial differential equations used for the prediction of the current sample are represented in equation (1).
[수학식1][Equation 1]
Figure PCTKR2015011771-appb-I000001
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는 현재 샘플에 대한 예측 값의 변화도을 의미한다. Yx 는 현재 샘플의 수평 방향의 변화도를 의미한다. Yy 는 현재 샘플의 수직 방향의 변화도를 의미한다. Y는 현재 샘플이 참조하는 참조 샘플의 샘플 값을 의미한다. vx, vy, w는 각각 Yx, Yy, Y에 적용되는 텍스쳐 파라미터를 의미한다.Is the degree of change of the predicted value for the current sample. Y x means the degree of change in the horizontal direction of the current sample. Y y means the degree of change in the vertical direction of the current sample. Y means the sample value of the reference sample referenced by the current sample. v x , v y , and w denote texture parameters applied to Y x , Y y , and Y, respectively.
변화도는 시간당 예측 값의 변화량을 의미한다. 변화도는 현재 샘플의 수직 방향에 따른 변화도를 나타내는 수직 변화도 및 수평 방향에 따른 변화도를 나타내는 수평 변화도에 따라 결정될 수 있다. 수직 변화도는 참조 샘플의 수직 방향에 위치한 주변 샘플들에 기초하여 계산된다. 수평 변화도는 참조 샘플의 수평 방향에 위치한 주변 샘플들에 기초하여 계산된다. 일 실시 예에 따르면, 수평 변화도 및 수직 변화도의 계산에 참조 샘플의 샘플 값이 이용될 수도 있다.The degree of change means the amount of change in the predicted value per hour. The degree of change may be determined according to a vertical degree of change indicating a degree of change in the vertical direction of the current sample and a horizontal degree of change indicating a degree of change in the horizontal direction. The vertical gradient is calculated based on the surrounding samples located in the vertical direction of the reference sample. The horizontal gradient is calculated based on the peripheral samples located in the horizontal direction of the reference sample. According to an embodiment, the sample value of the reference sample may be used to calculate the horizontal gradient and the vertical gradient.
변화도는 수직 변화도 및 수평 변화도 뿐만 아니라 참조 샘플의 샘플 값에 의하여 결정될 수도 있다. 예를 들어, 현재 블록에 포함된 모든 샘플들의 예측 값이 일정 비율로 증가 또는 감소할 경우, 참조 샘플의 샘플 값이 변화도 계산에 사용될 수 있다. 따라서 참조 샘플의 샘플 값은 수직 변화도 및 수평 변화도의 계산에 활용되어 변화도 결정에 간접적 영향을 미치는 동시에, 수직 변화도 및 수평 변화도와 함께 변화도 결정에 사용되는 대등한 변수로서 변화도 결정에 직접적 영향을 미칠 수 있다.The gradient may be determined by the sample value of the reference sample as well as the vertical gradient and the horizontal gradient. For example, when the predicted value of all the samples included in the current block increases or decreases at a constant rate, the sample value of the reference sample may be used for the gradient calculation. Therefore, the sample value of the reference sample is used to calculate the vertical gradient and horizontal gradient, which indirectly influences the determination of the gradient, while determining the gradient as an equivalent variable used to determine the gradient along with the vertical gradient and the horizontal gradient. Can have a direct impact on
텍스쳐 파라미터는 예측의 정확성을 높이기 위하여 Yx, Yy, Y에 부여되는 가중치 (weight)를 의미한다. 텍스쳐 파라미터는 텍스쳐의 성질에 따라 다양한 값을 가질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 부호화 장치에서 가장 효율이 높은 텍스쳐 파라미터를 결정하고 비트스트림을 통해 복호화 장치로 상기 텍스쳐 파라미터가 전송된다. 또 다른 실시 예에 따르면, 부호화 장치 및 복호화 장치가 텍스쳐 파라미터를 결정하는 소정의 규칙을 공유하고, 소정의 규칙에 따라 텍스쳐 파라미터를 결정할 수 있다. 따라서 비트스트림에 텍스쳐 파라미터가 포함되지 않을 수도 있다. 상기 소정의 규칙은 현재 블록의 크기, 현재 블록에 적용되는 양자화 파라미터 및 현재 블록의 슬라이스 타입에 따라 결정될 수 있다.Texture parameter indicates the weight (weight) given to Y x, Y y, Y in order to improve the accuracy of prediction. The texture parameter may have various values depending on the nature of the texture. According to an embodiment, the encoding apparatus determines the most efficient texture parameter and transmits the texture parameter to the decoding apparatus through a bitstream. According to another embodiment, the encoding apparatus and the decoding apparatus may share a predetermined rule for determining the texture parameter, and determine the texture parameter according to the predetermined rule. Therefore, the texture parameter may not be included in the bitstream. The predetermined rule may be determined according to the size of the current block, the quantization parameter applied to the current block, and the slice type of the current block.
수학식1에 따라 결정된 현재 샘플의 예측 값 변화량은 현재 샘플의 예측 값에 더해진다. 결과적으로 현재 샘플의 예측 값은 정확해질 수 있다. 이하 명세서에서 텍스쳐 합성 기반 예측 이전의 현재 샘플의 예측 값을 제1 예측 값, 텍스쳐 합성 기반 예측 이후의 현재 샘플의 예측 값을 제2 예측 값으로 부른다.The amount of change in the predicted value of the current sample determined according to Equation 1 is added to the predicted value of the current sample. As a result, the prediction value of the current sample can be accurate. In the following description, a prediction value of a current sample before texture synthesis based prediction is referred to as a first prediction value and a prediction value of a current sample after texture synthesis based prediction as a second prediction value.
상기 수학식 1은 시간 영역 (time domain) 및 공간 영역 (space domain)이 연속적인 경우에 적용되는 편미분 방정식이므로 텍스쳐 합성 기반 예측에서 사용될 수 없다. 따라서 시간 영역 및 공간 영역이 이산적인 텍스쳐 합성 기반 예측에서는 수학식1이 변형된 수학식 2에 따라 텍스쳐 합성 기반 예측이 수행된다. Equation 1 is a partial differential equation applied in a case where the time domain and the space domain are continuous, and thus cannot be used in texture synthesis based prediction. Therefore, in the texture synthesis based prediction in which the time domain and the spatial domain are discrete, the texture synthesis based prediction is performed according to Equation 2 in which Equation 1 is modified.
[수학식2][Equation 2]
Figure PCTKR2015011771-appb-I000002
Figure PCTKR2015011771-appb-I000002
수학식 2에서 Predi,j는 제2 예측 값을, MC[Refi,j]는 제1 예측 값을 나타낸다. GRADx[Refi,j], GRADy[Refi,j]는 각각 현재 샘플의 수평 변화도 및 현재 샘플의 수직 변화도를 나타낸다. 그리고 Refi,j는 현재 샘플이 참조하는 참조 샘플의 샘플 값을 나타낸다. vx, vy 는 각각 GRADx[Refi,j], GRADy[Refi,j]에 적용되는 텍스쳐 파라미터를 나타낸다. w는 Refi,j 에 적용되는 참조 샘플 조정 파라미터를 가리킨다. τ는 현재 픽처와 참조 픽처 간의 시간적 차이를 나타낸다. 상기 시간적 차이는 현재 픽처와 참조 픽처 간의 프레임 차이를 조정한 값일 수 있다.In Equation 2, Pred i, j represents a second prediction value, and MC [Ref i, j ] represents a first prediction value. GRAD x [Ref i, j ], GRAD y [Ref i, j ] represent the horizontal gradient of the current sample and the vertical gradient of the current sample, respectively. Ref i, j represents the sample value of the reference sample referenced by the current sample. v x and v y represent texture parameters applied to GRAD x [Ref i, j ] and GRAD y [Ref i, j ], respectively. w indicates the reference sample adjustment parameter applied to Ref i, j . τ represents a temporal difference between the current picture and the reference picture. The temporal difference may be a value obtained by adjusting a frame difference between the current picture and the reference picture.
수학식 2에서도 수학식 1과 마찬가지 방식으로 변화도가 계산된다. 계산된 변화도에 따라 현재 샘플의 변화량을 구하기 위하여, 변화도에 현재 픽처와 참조 픽처 간의 시간적 차이를 나타내는 τ를 곱한다. 다만 텍스쳐 파라미터에 현재 픽처와 참조 픽처 간의 시간적 차이가 반영되어 있는 경우, τ를 곱하지 않는다. 그리고 상기 변화량에 제1 예측 값 (MC[Predi,j])을 더하여 제2 예측 값 (Predi,j)을 구할 수 있다.In equation (2), the degree of change is calculated in the same manner as in equation (1). To obtain the amount of change of the current sample according to the calculated degree of change, the degree of change is multiplied by τ, which represents a time difference between the current picture and the reference picture. However, when the texture parameter reflects the temporal difference between the current picture and the reference picture, τ is not multiplied. The second prediction value Pred i, j may be obtained by adding the first prediction value MC [Pred i, j ] to the change amount.
[수학식3][Equation 3]
Figure PCTKR2015011771-appb-I000003
Figure PCTKR2015011771-appb-I000003
수학식 3은 수학식 2의 변형으로 GRADx[Refi,j], GRADy[Refi,j]의 계산 방법의 일 실시 예를 제공한다. GRADx[Refi,j], GRADy[Refi,j]는 보간 필터와 참조 샘플 주변에 위치한 샘플들에 의하여 결정될 수 있다. 수학식 3에서 [-1,0,1]을 필터 계수로 하는 3탭 보간 필터를 사용하여 GRADx[Refi,j], GRADy[Refi,j]가 계산된다. Equation 3 is a modification of Equation 2 and provides an embodiment of a method of calculating GRAD x [Ref i, j ] and GRAD y [Ref i, j ]. GRAD x [Ref i, j ], GRAD y [Ref i, j ] can be determined by samples located around the interpolation filter and the reference sample. In Equation 3, GRAD x [Ref i, j ] and GRAD y [Ref i, j ] are calculated using a 3-tap interpolation filter using [-1,0,1] as the filter coefficient.
수평 변화도를 구하기 위하여 참조 샘플의 주변 샘플인 Yi+1,j 및 Yi-1,j에 상기 보간 필터를 적용한다. 따라서 상기 수평 변화도를 나타내는 GRADx[Refi,j]는 (Yi+1,j - Yi-1,j)/2 로 나타낼 수 있다.The interpolation filter is applied to Y i + 1, j and Y i-1, j , which are peripheral samples of the reference sample, to obtain a horizontal gradient. Therefore, GRAD x [Ref i, j ] representing the horizontal degree of change may be represented as (Yi + 1, j − Yi-1, j) / 2.
유사한 방법으로, 수직 변화도를 구하기 위하여 참조 샘플의 주변 샘플인 Yi,j+1 및 Yi,j-1에 상기 보간 필터를 적용한다. 따라서 상기 수직 변화도를 나타내는 GRADy[Refi,j]는 (Yi,j+1 - Yi,j-1 )/2 로 나타낼 수 있다.In a similar manner, the interpolation filter is applied to Y i, j + 1 and Y i, j-1, which are peripheral samples of the reference sample. Accordingly, GRAD y [Ref i, j ] representing the vertical degree of change may be represented by (Y i, j + 1 -Y i, j-1 ) / 2.
[수학식4][Equation 4]
Figure PCTKR2015011771-appb-I000004
Figure PCTKR2015011771-appb-I000004
상기 수학식 4는 수학식 2에 따른 계산 과정을 더욱 구체화하여 나타낸다. iVx, iVy, iW는 vx, vy, w가 스케일링된 후 정수화된 값을 나타낸다. 또한 iVx, iVy, iW에는 현재 픽처와 참조 픽처 간의 시간적 차이가 반영되어 있다. 그리고 gm은 수직 변화도 및 수평 변화도를 계산하기 위하여 사용되는 보간 필터의 필터 계수를 나타낸다. Refi+m,j는 참조 샘플의 수평 방향에 위치한 샘플들을, Refi,j+m는 참조 샘플의 수직 방향에 위치한 샘플들을 의미한다. △bts는 MC[Refi,j]의 비트 뎁스와 텍스쳐 합성 기반 예측에 대한 계산이 수행되는 비트 뎁스 간의 차이를 의미한다. 그리고 △b는 텍스쳐 합성 기반 예측에 대한 계산이 수행되는 비트 뎁스와 Predi,j의 비트 뎁스 간의 차이를 의미한다. Equation 4 shows the calculation process according to Equation 2 in detail. iVx, iVy, iW is v x, v y, represents an Integer value w after the scaling. In addition, iVx, iVy, and iW reflect the time difference between the current picture and the reference picture. And g m represents the filter coefficient of the interpolation filter used to calculate the vertical gradient and the horizontal gradient. Ref i + m, j means samples located in the horizontal direction of the reference sample, and Ref i, j + m means samples located in the vertical direction of the reference sample. Δ bts means the difference between the bit depth of MC [Ref i, j ] and the bit depth for which calculation for texture synthesis based prediction is performed. Δ b means the difference between the bit depth where the calculation for texture synthesis based prediction is performed and the bit depth of Pred i, j .
m(gm Refi+m,j)은 보간 필터와 참조 샘플의 수평 방향에 위치한 샘플들에 의하여 결정되는 수평 변화도를 나타낸다. 예를 들어, 수평 변화도를 계산하기 위하여 사용되는 필터가 3개의 필터 계수만을 사용하는 경우, m은 -1 부터 1까지의 값을 가질 수 있다. 이 때, ∑m(gm Refi+m,j)은 g-1 Refi-1,j + g0 Refi,j + g1 Refi+1,j 과 같은 값을 가진다. M (g m Ref i + m, j ) represents the horizontal gradient determined by the samples located in the horizontal direction of the interpolation filter and the reference sample. For example, when the filter used to calculate the horizontal gradient uses only three filter coefficients, m may have a value from -1 to 1. At this time, ∑ m (g m Ref i + m, j ) has the same value as g −1 Ref i-1, j + g 0 Ref i, j + g 1 Ref i + 1, j .
m(gm Refi,j+m)은 보간 필터와 참조 샘플의 수직 방향에 위치한 샘플들에 의하여 결정되는 수직 변화도를 나타낸다. 예를 들어, 수직 변화도를 계산하기 위하여 사용되는 필터가 3개의 필터 계수만을 사용하는 경우, m은 -1 부터 1까지의 값을 가질 수 있다. 이 때, ∑m(gm Refi+m,j)은 g-1 Refi,j-1 + g0 Refi,j + g1 Refi,j+1 과 같은 값을 가진다. M (g m Ref i, j + m ) represents the vertical gradient determined by the samples located in the vertical direction of the interpolation filter and the reference sample. For example, when the filter used to calculate the vertical gradient uses only three filter coefficients, m may have a value from -1 to 1. At this time, ∑ m (g m Ref i + m, j ) has the same value as g −1 Ref i, j-1 + g 0 Ref i, j + g 1 Ref i, j + 1 .
수학식 4에서는 iVx, iVy, iW에 현재 픽처와 참조 픽처 간의 시간적 차이가 반영되어 있으므로, iVx, iVy, iW에 따라 결정된 (- iVx ∑m(gm Refi+m,j) - iVy ∑m(gm Refi,j+m) - iWRefi,j+m)은 현재 샘플의 변화량을 나타낸다.In Equation 4 iVx, iVy, because the iW reflects the temporal difference between the current picture and the reference picture, iVx, iVy, as determined in accordance with iW (- iVx Σ m (g m Ref i + m, j) - iVy Σ m (g m Ref i, j + m )-iWRef i, j + m ) represents the amount of change in the current sample.
상기 변화량에 따라 제2 예측 값을 구하기 위하여 제1 예측 값에 변화량을 더한다. 변화량, 제1 예측 값, 및 제2 예측 값의 비트 뎁스를 동일하게 하는 쉬프트 연산을 한다. 우선 제1 예측값을 나타내는 MC[Refi,j]에 △bts만큼 왼쪽 쉬프트 연산을 적용하여 제1 예측값의 비트 뎁스와 변화량의 비트 뎁스를 일치시킨다. 그리고 제1 예측값에 변화량을 더한 후에, 제1 예측값과 변화량의 합에 △b만큼 오른쪽 쉬프트 연산을 적용하여 제2 예측 값을 구한다.A change amount is added to the first prediction value to obtain a second prediction value according to the change amount. A shift operation is performed to equalize the bit depths of the change amount, the first prediction value, and the second prediction value. First, a left shift operation is applied to MC [Ref i, j ] representing the first predicted value by Δ bts to match the bit depth of the first predicted value and the bit depth of the change amount. And after the predicted value obtained by adding the change amount to the first, second to apply the right-shift operation by the sum △ b 1 of the predicted value and the change amount obtained second prediction value.
상기 수학식 1 내지 4에서 제공된 텍스쳐 합성 기반 예측 방법은 상기 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시 예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형되어 구현될 수 있다.The texture synthesis based prediction method provided in Equations 1 to 4 may be modified and implemented by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the embodiments.
이하 도 12a 내지 15에서 상기 설명된 텍스쳐 합성 기반 예측 방법이 더 자세하게 설명된다.12A to 15, the above-described texture synthesis based prediction method is described in more detail.
도 12a은 일 실시예에 따른 블록 기반 영상 예측 장치(1200)의 블록도를 도시한다. 구체적으로, 도 12a의 블록도는 인트라 예측 모드를 이용하는 비디오 복호화 장치의 일 실시예를 수행하는 장치를 나타낸다.12A is a block diagram of the block-based image prediction apparatus 1200 according to an embodiment. In detail, the block diagram of FIG. 12A illustrates an apparatus for performing an embodiment of a video decoding apparatus using an intra prediction mode.
블록 기반 영상 예측 장치(1200)는 제1 예측 값 결정부(1210), 변화도 결정부 (1220), 텍스쳐 파라미터 결정부 (1230) 및 제2 예측값 결정부 (1240)를 포함할 수 있다. 도 12a에서 제1 예측 값 결정부(1210), 변화도 결정부 (1220), 텍스쳐 파라미터 결정부 (1230) 및 제2 예측값 결정부 (1240)는 별도의 구성 단위로 표현되어 있으나, 실시 예에 따라 인트라 제1 예측 값 결정부(1210), 변화도 결정부 (1220), 텍스쳐 파라미터 결정부 (1230) 및 제2 예측값 결정부 (1240)는 합쳐져 동일한 구성 단위로 구현될 수 있다. 또는 실시 예에 따라 제1 예측 값 결정부(1210), 변화도 결정부 (1220), 텍스쳐 파라미터 결정부 (1230) 및 제2 예측값 결정부 (1240)의 기능은 2개 이상의 구성 단위에서 실시될 수도 있다.The block-based image prediction apparatus 1200 may include a first prediction value determiner 1210, a gradient determiner 1220, a texture parameter determiner 1230, and a second prediction value determiner 1240. In FIG. 12A, the first prediction value determiner 1210, the change degree determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second prediction value determiner 1240 are represented by separate structural units. Accordingly, the intra first predictive value determiner 1210, the gradient determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second predictive value determiner 1240 may be combined to be implemented in the same component unit. Alternatively, the functions of the first prediction value determiner 1210, the gradient determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second prediction value determiner 1240 may be implemented in two or more component units. It may be.
도 12a에서 제1 예측 값 결정부(1210), 변화도 결정부 (1220), 텍스쳐 파라미터 결정부 (1230) 및 제2 예측값 결정부 (1240)는 하나의 장치에 위치한 구성 단위로 표현되었지만, 제1 예측 값 결정부(1210), 변화도 결정부 (1220), 텍스쳐 파라미터 결정부 (1230) 및 제2 예측값 결정부 (1240)의 각 기능을 담당하는 장치는 반드시 물리적으로 인접할 필요는 없다. 따라서 실시 예에 따라 제1 예측 값 결정부(1210), 변화도 결정부 (1220), 텍스쳐 파라미터 결정부 (1230) 및 제2 예측값 결정부 (1240)는 분산되어 있을 수 있다.In FIG. 12A, the first prediction value determiner 1210, the gradient determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second prediction value determiner 1240 are represented by a unit located in one device. The apparatuses in charge of the functions of the first predictive value determiner 1210, the gradient determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second predictive value determiner 1240 are not necessarily physically adjacent to each other. Accordingly, according to an embodiment, the first predictor 1210, the gradient determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second predictor determiner 1240 may be distributed.
도 12a의 제1 예측 값 결정부(1210), 변화도 결정부 (1220), 텍스쳐 파라미터 결정부 (1230) 및 제2 예측값 결정부 (1240)는 실시 예에 따라 하나의 프로세서에 의하여 구현될 수 있다. 또한 실시 예에 따라 복수 개의 프로세서에 의하여 구현될 수도 있다.The first predictor 1210, the gradient determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second predictor determiner 1240 of FIG. 12A may be implemented by one processor, according to an exemplary embodiment. have. In some embodiments, the present invention may also be implemented by a plurality of processors.
블록 기반 영상 예측 장치(1200)는 제1 예측 값 결정부(1210), 변화도 결정부 (1220), 텍스쳐 파라미터 결정부 (1230) 및 제2 예측값 결정부 (1240)에서 발생하는 데이터를 저장하기 위한 스토리지(미도시)를 포함할 수 있다. 또한 제1 예측 값 결정부(1210), 변화도 결정부 (1220), 텍스쳐 파라미터 결정부 (1230) 및 제2 예측값 결정부 (1240)는 스토리지(미도시)로부터 저장된 데이터를 추출하여 사용할 수 있다.The block-based image prediction apparatus 1200 stores data generated by the first prediction value determiner 1210, the gradient determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second prediction value determiner 1240. And storage (not shown). In addition, the first prediction value determiner 1210, the change degree determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second prediction value determiner 1240 may extract and use data stored in a storage (not shown). .
도 12a의 블록 기반 영상 예측 장치(1200)는 물리적 장치에 한정되지 않는다. 예를 들어 블록 기반 영상 예측 장치(1200)의 기능 중 일부는 하드웨어가 아닌 소프트웨어로 구현될 수도 있다.The block-based image prediction apparatus 1200 of FIG. 12A is not limited to a physical apparatus. For example, some of the functions of the block-based image prediction apparatus 1200 may be implemented in software instead of hardware.
제1 예측 값 결정부(1210)는 현재 블록이 참조하는 참조 블록의 참조 샘플에 기초하여, 현재 블록에 포함된 현재 샘플의 제1 예측 값을 결정한다.The first prediction value determiner 1210 determines a first prediction value of the current sample included in the current block based on the reference samples of the reference block referenced by the current block.
제1 예측 값 결정부(1210)는 비트스트림으로부터 현재 블록에 대한 움직임벡터 및 참조 픽처 인덱스를 획득할 수 있다. 그리고 제1 예측 값 결정부(1210)는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스에 기초하여 현재 블록의 샘플들이 참조하는 참조 샘플들을 결정한다. 상기 결정된 참조 샘플들에 따라 현재 샘플의 제1 예측값이 결정된다.The first prediction value determiner 1210 may obtain a motion vector and a reference picture index of the current block from the bitstream. The first prediction value determiner 1210 determines reference samples referenced by samples of the current block based on the motion vector and the reference picture index. The first prediction value of the current sample is determined according to the determined reference samples.
도 13에는 인터 예측 모드에서 현재 샘플의 제1 예측 값을 결정하는 방법이 설명되어 있다. 우측의 픽처는 현재 픽처 (1300)이고, 좌측의 픽처는 참조 픽처 (1310)이다. 현재 픽처 (1300)는 현재 블록 (1302)을 포함하고, 참조 픽처 (1310)는 현재 블록 (1302)가 참조하는 참조 블록 (1312)를 포함한다. 참조 블록 (1312)의 위치는 현재 블록 (1302)의 좌상측 샘플과 움직임 벡터 (1320)에 의하여 결정된다. 현재 블록 (1302)의 좌상측 샘플의 위치에 움직임 벡터 (1320)를 더한 값은 참조 블록 (1312)의 좌상측 샘플의 위치를 가리킨다.13 illustrates a method of determining a first prediction value of a current sample in inter prediction mode. The picture on the right is the current picture 1300 and the picture on the left is the reference picture 1310. The current picture 1300 includes a current block 1302, and the reference picture 1310 includes a reference block 1312 to which the current block 1302 refers. The position of the reference block 1312 is determined by the upper left sample of the current block 1302 and the motion vector 1320. The value obtained by adding the motion vector 1320 to the position of the upper left sample of the current block 1302 indicates the position of the upper left sample of the reference block 1312.
움직임 벡터 (1320)의 x 성분 및 y 성분 모두 정수일 경우, 참조 샘플들의 값을 복사하여, 현재 샘플들의 제1 예측 값으로 결정한다. 만약 움직임 벡터 (1320)의 x 성분 및 y 성분 중 적어도 하나가 분수일 경우에는, 참조 샘플들과 보간 필터를 이용하여 보간된 값을 현재 샘플들의 제1 예측 값으로 결정한다.If both the x component and the y component of the motion vector 1320 are integers, the values of the reference samples are copied to determine the first prediction value of the current samples. If at least one of the x component and the y component of the motion vector 1320 is a fraction, the interpolated value is determined as the first prediction value of the current samples using the reference samples and the interpolation filter.
참조 픽처 (1310)와 현재 픽처 (1300)는 재생 순서대로 정리된 프레임 번호를 의미하는 POC (Picture Order Counter)를 가진다. 참조 픽처 (1310)와 현재 픽처 (1300) 간의 시간적 차이는 참조 픽처 (1310)의 POC와 현재 픽처 (1300)의 POC 간의 POC 차이로 나타낼 수 있다.The reference picture 1310 and the current picture 1300 have a Picture Order Counter (POC) meaning a frame number arranged in a playback order. The temporal difference between the reference picture 1310 and the current picture 1300 may be represented by a POC difference between the POC of the reference picture 1310 and the POC of the current picture 1300.
도 13의 τ (1330)는 상기POC 차이와 인접 프레임 간 시간차를 곱하여 획득할 수 있다. τ (1330) 값은 텍스쳐 합성 과정에서 사용될 수 있다. 텍스쳐 파라미터에 τ (1330) 값으로 인한 변화도의 증감이 반영되어 있는 경우, τ (1330) 값은 텍스쳐 합성 과정에서 별도로 사용되지 않을 수 있다. Τ 1330 of FIG. 13 may be obtained by multiplying the POC difference by a time difference between adjacent frames. The value τ 1330 can be used in the texture synthesis process. When the change in the gradient due to the value τ 1330 is reflected in the texture parameter, the value τ 1330 may not be used separately in the texture synthesis process.
변화도 결정부 (1220)는 참조 샘플의 주변 샘플들에 기초하여, 제1 예측 값의 변화도를 결정한다. 변화도는 현재 샘플이 시간당 얼마나 변화하는지 나타내는 값이다. 변화도가 클수록 텍스쳐 합성 기반 예측으로 인한 제1 예측 값의 변화량이 증가된다.The gradient determiner 1220 determines the gradient of the first prediction value based on the surrounding samples of the reference sample. The gradient is a value that indicates how much the current sample changes per hour. As the degree of change increases, the amount of change in the first prediction value due to the texture synthesis based prediction increases.
변화도는 현재 샘플에 대응되는 참조 샘플 및 상기 참조 샘플의 주변에 위치한 주변 샘플들에 따라 결정된다. 참조 샘플의 주변 샘플은 참조 샘플로부터 수직 방향 또는 수평 방향에 위치한 주변 샘플들을 포함할 수 있다. 또한 참조 샘플의 주변 샘플은 수직 방향 또는 수평 방향이 아닌 다른 방향에 위치한 샘플들을 포함할 수 있다. 예를 들어 대각선 방향에 위치한 샘플들이 포함할 수도 있다.The gradient is determined according to the reference sample corresponding to the current sample and the surrounding samples located in the periphery of the reference sample. The peripheral sample of the reference sample may include peripheral samples located in the vertical direction or the horizontal direction from the reference sample. In addition, the peripheral sample of the reference sample may include samples located in a direction other than the vertical direction or the horizontal direction. For example, it may include samples located diagonally.
변화도는 수직 변화도 및 수평 변화도를 포함할 수 있다. 수직 변화도는 참조 샘플로부터 수직 방향에 위치한 주변 샘플들로부터 획득된 변화도를 의미한다. 참조 샘플의 하단에 위치한 주변 샘플의 샘플 값이 상단에 위치한 주변 샘플의 샘플 값보다 클 경우, 수직 변화도는 양의 값을 가진다. 반대의 경우, 수직 변화도는 음의 값을 가진다. 그리고 참조 샘플의 하단에 위치한 주변 샘플의 샘플 값과 상단에 위치한 주변 샘플의 샘플 값의 차이가 증가될수록 수직 변화도의 절대 값이 증가된다.The gradient may include a vertical gradient and a horizontal gradient. Vertical gradient refers to gradients obtained from peripheral samples located in a vertical direction from a reference sample. If the sample value of the peripheral sample located at the bottom of the reference sample is larger than the sample value of the peripheral sample located at the top, the vertical gradient is positive. In the opposite case, the vertical gradient has a negative value. As the difference between the sample value of the peripheral sample located at the bottom of the reference sample and the sample value of the peripheral sample located at the top, the absolute value of the vertical gradient increases.
수평 변화도는 참조 샘플로부터 수평 방향에 위치한 주변 샘플들로부터 획득된 변화도를 의미한다. 참조 샘플의 우측에 위치한 주변 샘플의 샘플 값이 좌단에 위치한 주변 샘플의 샘플 값보다 클 경우, 수평 변화도는 양의 값을 가진다. 반대의 경우, 수평 변화도는 음의 값을 가진다. 그리고 참조 샘플의 우측에 위치한 주변 샘플의 샘플 값과 좌측에 위치한 주변 샘플의 샘플 값의 차이가 증가될수록 수평 변화도의 절대 값이 증가된다.The horizontal gradient refers to the gradient obtained from peripheral samples located in the horizontal direction from the reference sample. When the sample value of the peripheral sample located to the right of the reference sample is larger than the sample value of the peripheral sample located to the left, the horizontal gradient has a positive value. In the opposite case, the horizontal gradient has a negative value. The absolute value of the horizontal gradient increases as the difference between the sample value of the peripheral sample positioned on the right side of the reference sample and the sample value of the peripheral sample positioned on the left side increases.
변화도 결정부 (1220)는 수직 변화도 및 수평 변화도 외에 다른 방향의 변화도가 결정할 수 있다. 예를 들어, 대각선 방향의 변화도가 결정될 수 있다.The gradient determining unit 1220 may determine the degree of change in other directions in addition to the vertical degree of change and the horizontal degree of change. For example, the degree of change in the diagonal direction can be determined.
변화도 결정부 (1220)는 수평 변화도 및 수직 변화도를 계산하기 위하여, 참조 샘플 및 참조 샘플의 주변 샘플들에 대하여 보간 필터를 적용할 수 있다. 도 14a 및 14b에 따라 보간 필터에 따른 수평 변화도 및 수직 변화도의 계산 방법이 설명된다.The gradient determiner 1220 may apply an interpolation filter to the reference sample and the surrounding samples of the reference sample to calculate the horizontal gradient and the vertical gradient. 14A and 14B, the calculation method of the horizontal gradient and the vertical gradient according to the interpolation filter will be described.
도 14a는 필터 계수가 [-1, 0, 1]인 2탭 필터를 이용하여 수평 변화도 및 수직 변화도를 계산하는 방법 개시된다. [-1, 0, 1]인 2탭 필터를 이용할 경우, 상기 수학식 3의 실시 예에 의하면 수평 변화도는 (Yi+1,j - Yi-1,j)/2 로, 수직 변화도는 (Yi,j+1 - Yi,j-1)/2 로 결정된다.FIG. 14A discloses a method for calculating horizontal gradient and vertical gradient using a filter tap of [-1, 0, 1]. In the case of using the 2-tap filter of [-1, 0, 1], according to the embodiment of Equation 3, the horizontal gradient is (Y i + 1, j -Y i-1, j ) / 2, which is a vertical change. The degree is determined as (Y i, j + 1 -Y i, j-1 ) / 2.
도 14a의 참조 블록(1400)에는 샘플들 (1410 - 1428)이 포함되어 있다. 예를 들어, 현재 블록의 움직임 벡터에 따라 현재 샘플이 샘플 (1410)을 가리킬 경우, 현재 샘플의 수평 변화도를 구하기 위하여 샘플 (1412, 1414)이 사용된다. 그리고 현재 샘플의 수직 변화도를 구하기 위하여 샘플 (1416, 1418)이 사용된다. 상기 2 탭 필터에서 현재 샘플에 대응되는 샘플 (1410)은 사용되지 않는다.Reference block 1400 of FIG. 14A includes samples 1410-1428. For example, when the current sample points to the sample 1410 according to the motion vector of the current block, the samples 1412 and 1414 are used to obtain a horizontal gradient of the current sample. Samples 1416 and 1418 are then used to find the vertical gradient of the current sample. The sample 1410 corresponding to the current sample in the two tap filter is not used.
수평 변화도는 (Yi+1,j - Yi-1,j)/2에 의하여 결정되므로, 샘플 (1414)에서 샘플 (1412)을 뺀 값을 2로 나눔으로써 현재 샘플의 수평 변화도가 결정된다. 따라서 10이 현재 샘플의 수평 변화도로 결정된다. ((110-90)/2 = 10)Since the horizontal gradient is determined by (Y i + 1, j -Y i-1, j ) / 2, the horizontal gradient of the current sample is obtained by dividing the sample 1414 minus the sample 1412 by 2. Is determined. Thus 10 is determined as the horizontal gradient of the current sample. ((110-90) / 2 = 10)
수직 변화도는 (Yi,j+1 - Yi,j-1)/2에 의하여 결정되므로, 샘플 (1418)에서 샘플 (1416)을 뺀 값을 2로 나눔으로써 현재 샘플의 수직 변화도가 결정된다. 따라서 -15가 현재 샘플의 수평 변화도로 결정된다. ((95-125)/2 = -15)Since the vertical gradient is determined by (Y i, j + 1 -Y i, j-1 ) / 2, the vertical gradient of the current sample by dividing the sample 1418 minus the sample 1416 by 2 Is determined. Thus, -15 is determined as the horizontal gradient of the current sample. ((95-125) / 2 = -15)
또 다른 예로, 현재 블록의 움직임 벡터에 따라 현재 샘플이 샘플 (1420)을 가리킬 경우, 현재 샘플의 수평 변화도를 구하기 위하여 샘플 (1422, 1424)이 사용된다. 그리고 현재 샘플의 수직 변화도를 구하기 위하여 샘플 (1426, 1428)이 사용된다. 상기 2 탭 필터의 중앙 필터 계수가 0이므로 현재 샘플에 대응되는 샘플 (1420)은 사용되지 않는다.As another example, when the current sample points to the sample 1420 according to the motion vector of the current block, the samples 1422 and 1424 are used to obtain a horizontal gradient of the current sample. Samples 1426 and 1428 are then used to find the vertical gradient of the current sample. Since the center filter coefficient of the two tap filter is 0, the sample 1420 corresponding to the current sample is not used.
수평 변화도는 (Yi+1,j - Yi-1,j)/2에 의하여 결정되므로, 샘플 (1424)에서 샘플 (1422)을 뺀 값을 2로 나눔으로써 현재 샘플의 수평 변화도가 결정된다. 따라서 10이 현재 샘플의 수평 변화도로 결정된다. ((160-140)/2 = 10)Since the horizontal gradient is determined by (Yi + 1, j-Yi-1, j) / 2, the horizontal gradient of the current sample is determined by dividing the value of the sample 1424 minus the sample 1422 by 2. . Thus 10 is determined as the horizontal gradient of the current sample. ((160-140) / 2 = 10)
수직 변화도는 (Yi,j+1 - Yi,j-1)/2에 의하여 결정되므로, 샘플 (1428)에서 샘플 (1426)을 뺀 값을 2로 나눔으로써 현재 샘플의 수직 변화도가 결정된다. 따라서 14가 현재 샘플의 수평 변화도로 결정된다. ((160-132)/2 = 14)Since the vertical gradient is determined by (Yi, j + 1-Yi, j-1) / 2, the vertical gradient of the current sample is determined by dividing the sample 1428 minus the sample 1426 by two. . Thus, 14 is determined as the horizontal gradient of the current sample. ((160-132) / 2 = 14)
도 14b는 필터 계수가 [6, -25, -2, 30, -12, 3]인 6탭 필터를 이용하여 수평 변화도 및 수직 변화도를 계산하는 방법 개시된다.14B discloses a method for calculating horizontal gradient and vertical gradient using a six-tap filter with filter coefficients [6, -25, -2, 30, -12, 3].
현재 블록의 움직임 벡터에 따라 현재 샘플이 샘플 (1460)을 가리킬 경우, 현재 샘플의 수평 변화도를 구하기 위하여 샘플 (1460, 1462, 1464, 1466, 1468, 1470)이 사용된다. 그리고 현재 샘플의 수직 변화도를 구하기 위하여 샘플 (1460, 1472, 1474, 1476, 1478, 1480)이 사용된다.When the current sample points to the sample 1460 according to the motion vector of the current block, the samples 1460, 1462, 1464, 1466, 1468, and 1470 are used to obtain a horizontal gradient of the current sample. The samples 1460, 1472, 1474, 1476, 1478, and 1480 are used to obtain a vertical gradient of the current sample.
보간 필터는 현재 샘플이 루마 샘플인 경우뿐만 아니라 크로마 샘플인 경우에도 적용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면 현재 샘플이 루마 샘플인 경우에는 6탭 필터가, 크로마 샘플인 경우에는 4탭 필터가 사용될 수 있다. 이하 farcMV는 현재 블록의 움직임 벡터의 분수 부분 (fractional part)을 의미한다. 예를 들어farcMV가 0일 경우, 움직임 벡터의 분수 부분이 없다. 만약, farcMV가 1/4일 경우, 움직임 벡터가 분수 부분이 1/4이다The interpolation filter can be applied not only when the current sample is a luma sample but also when it is a chroma sample. According to an embodiment, a six tap filter may be used when the current sample is a luma sample, and a four tap filter may be used when the chroma sample is a chroma sample. FarcMV means a fractional part of the motion vector of the current block. For example, if farcMV is zero, there is no fractional part of the motion vector. If farcMV is 1/4, the motion vector has a fractional part of 1/4.
루마 샘플에 대하여는 아래의 6탭 필터들이 사용될 수 있다.The following six tap filters can be used for the luma sample.
farcMV=0 : { 6, -25, -2, 30, -12, 3 }farcMV = 0: {6, -25, -2, 30, -12, 3}
farcMV=1/4 : { 3, -10, -25, 40, -11, 3 }farcMV = 1/4: {3, -10, -25, 40, -11, 3}
farcMV=1/2 : { -1, 4, -38, 38, -4, 1 }farcMV = 1/2: {-1, 4, -38, 38, -4, 1}
farcMV=3/4 : { -3, 11, -40, 25, 10, -3 }farcMV = 3/4: {-3, 11, -40, 25, 10, -3}
크로마 샘플에 대하여는 아래의 4탭 필터들이 사용될 수 있다.The following four tap filters can be used for chroma samples.
farcMV=0 : { -11, -3, 19, -5}farcMV = 0: {-11, -3, 19, -5}
farcMV=1/8 : { -8,-10, 23, -5}farcMV = 1/8: {-8, -10, 23, -5}
farcMV=2/8 : { -4,-17, 26, -5}farcMV = 2/8: {-4, -17, 26, -5}
farcMV=3/8 : { -1,-21, 26, -4}farcMV = 3/8: {-1, -21, 26, -4}
farcMV=4/8 : { 2,-25, 25, -2}farcMV = 4/8: {2, -25, 25, -2}
farcMV=5/8 : { 4,-26, 21, 1}farcMV = 5/8: {4, -26, 21, 1}
farcMV=6/8 : { 5,-26, 17, 4}farcMV = 6/8: {5, -26, 17, 4}
farcMV=7/8 : { 5,-23, 10, 8}farcMV = 7/8: {5, -23, 10, 8}
보간 필터에 포함된 필터 계수의 수와 구체적인 값은 실시 예에 따라 변경될 수 있다.The number and specific values of the filter coefficients included in the interpolation filter may be changed according to embodiments.
텍스쳐 파라미터 결정부 (1230)는 상기 변화도의 크기를 조정하는데 사용되는 텍스쳐 파라미터 결정한다. 텍스쳐 파라미터는 변화도 결정부 (1220)에서 결정된 변화도에 적용되는 가중치를 의미한다.The texture parameter determiner 1230 determines the texture parameter used to adjust the magnitude of the gradient. The texture parameter refers to a weight applied to the degree of change determined by the degree of change determiner 1220.
텍스쳐 파라미터는 수평 변화도에 대응되는 수평 텍스쳐 파라미터 및 수직 변화도에 대응되는 수직 텍스쳐 파라미터를 포함할 수 있다. 수평 텍스쳐 파라미터가 수직 텍스쳐 파라미터보다 큰 경우, 수평 변화도가 수직 변화도보다 변화도의 결정에 더 많은 영향을 미친다. 수직 텍스쳐 파라미터가 수평 텍스쳐 파라미터보다 큰 경우, 수직 변화도가 수평 변화도보다 변화도의 결정에 더 많은 영향을 미친다.The texture parameter may include a horizontal texture parameter corresponding to the horizontal gradient and a vertical texture parameter corresponding to the vertical gradient. If the horizontal texture parameter is larger than the vertical texture parameter, the horizontal gradient has more influence on the determination of the gradient than the vertical gradient. If the vertical texture parameter is larger than the horizontal texture parameter, the vertical gradient has more influence on the determination of the gradient than the horizontal gradient.
텍스쳐 파라미터 결정부 (1230)는 텍스처 파라미터 뿐만 아니라 참조 샘플의 조정에 사용되는 참조 샘플 조정 파라미터를 포함할 수 있다. 또한 텍스쳐 파라미터 결정부 (1230)는 변화도에 수평 변화도 및 수직 변화도를 제외한 다른 방향의 변화도가 포함되는 경우에, 수평 텍스쳐 파라미터 및 수직 텍스쳐 파라미터 외에 다른 종류의 텍스쳐 파라미터를 추가적으로 더 결정할 수 있다. 예를 들어 대각선 변화도가 있는 경우, 대각선 텍스쳐 파라미터가 획득될 수 있다.The texture parameter determiner 1230 may include not only texture parameters but also reference sample adjustment parameters used to adjust the reference samples. Also, the texture parameter determiner 1230 may further determine other types of texture parameters in addition to the horizontal texture parameter and the vertical texture parameter when the gradient includes the horizontal gradient and the vertical gradient. have. For example, if there is a diagonal gradient, a diagonal texture parameter can be obtained.
텍스쳐 파라미터 결정부 (1230)는 텍스쳐 파라미터를 비트스트림으로부터 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따르면 텍스쳐 파라미터는 부호화 블록 또는 예측 블록마다 새롭게 획득될 수 있다. 또 다른 실시 예에 따르면, 획득된 텍스쳐 파라미터는 부호화 블록의 상위 데이터 단위 레벨에서 획득되고, 상기 상위 데이터 단위의 모든 예측 단위에 대하여 적용될 수 있다.The texture parameter determiner 1230 may obtain a texture parameter from the bitstream. According to an embodiment, the texture parameter may be newly acquired for each coding block or prediction block. According to another embodiment, the obtained texture parameter may be obtained at a higher data unit level of a coding block and applied to all prediction units of the higher data unit.
텍스쳐 파라미터 결정부 (1230)는 비트스트림에서 텍스쳐 파라미터를 획득하는 대신, 현재 블록의 크기, 현재 블록에 적용되는 양자화 파라미터 및 현재 블록의 슬라이스 타입 중 적어도 하나에 따라 텍스쳐 파라미터를 결정할 수 있다.Instead of obtaining the texture parameter from the bitstream, the texture parameter determiner 1230 may determine the texture parameter according to at least one of the size of the current block, the quantization parameter applied to the current block, and the slice type of the current block.
예를 들어, 현재 블록의 크기에 의하여 텍스쳐 파라미터가 결정될 경우, 수평 텍스쳐 파라미터는 Log2(현재 블록의 너비)-1로, 수직 텍스쳐 파라미터는 Log2(현재 블록의 높이)-1로 결정될 수 있다.For example, when the texture parameter is determined by the size of the current block, the horizontal texture parameter may be determined as Log2 (width of the current block) -1 and the vertical texture parameter may be determined as Log2 (height of the current block) -1.
예를 들어, 현재 블록의 양자화 파라미터 또는 슬라이스 타입에 의하여 텍스쳐 파라미터가 결정될 경우, 양자화 파라미터 및 슬라이스 타입이 복원 영상의 화질에 영향을 미치는 정도에 따라 정해진 통계적 수치에 따라 텍스쳐 파라미터가 결정될 수 있다.For example, when the texture parameter is determined by the quantization parameter or the slice type of the current block, the texture parameter may be determined according to a statistical value determined according to the degree to which the quantization parameter and the slice type affect the image quality of the reconstructed image.
텍스쳐 파라미터 결정부 (1230)은 참조 블록이 속한 참조 픽처와 현재 블록이 속한 현재 픽처의 시간적 거리에 따라 텍스쳐 파라미터를 결정할 수 있다. 도 13의 τ (1330)에 따라 텍스쳐 파라미터를 결정함으로써, 텍스쳐 합성 기반 예측 과정에서 소요되는 연산량이 감소할 수 있다.The texture parameter determiner 1230 may determine the texture parameter according to a temporal distance between the reference picture to which the reference block belongs and the current picture to which the current block belongs. By determining the texture parameter according to τ 1330 of FIG. 13, the amount of computation required in the texture synthesis based prediction process may be reduced.
제2 예측값 결정부 (1240)는 제1 예측 값, 변화도, 텍스쳐 파라미터, 및 참조 블록이 속한 참조 픽처와 현재 블록이 속한 현재 픽처의 시간적 거리를 이용하여 상기 현재 샘플의 제2 예측 값을 결정한다.The second prediction value determiner 1240 determines a second prediction value of the current sample by using a first prediction value, a degree of change, a texture parameter, and a temporal distance between a reference picture to which the reference block belongs and a current picture to which the current block belongs. do.
우선, 제2 예측값 결정부 (1240)는 텍스쳐 파라미터에 따라 변화도를 조정한다. 제2 예측값 결정부 (1240)는 변화도 결정부 (1220)에서 결정된 변화도에 텍스쳐 파라미터 결정부 (1230)에서 결정된 텍스쳐 파라미터를 곱하여 변화도를 조정한다.First, the second prediction value determiner 1240 adjusts the degree of change according to the texture parameter. The second prediction value determiner 1240 adjusts the degree of change by multiplying the degree of change determined by the change degree determiner 1220 with the texture parameter determined by the texture parameter determiner 1230.
일 실시예에 따르면, 제2 예측값 결정부 (1240)는 수직 변화도와 수직 텍스쳐 파라미터를 곱하여 수직 변화도를 조정할 수 있다. 또한 제2 예측값 결정부 (1240)는 수평 변화도와 수평 텍스쳐 파라미터를 곱하여 수평 변화도를 조정할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the second prediction value determiner 1240 may adjust the vertical gradient by multiplying the vertical gradient by the vertical texture parameter. Also, the second prediction value determiner 1240 may adjust the horizontal gradient by multiplying the horizontal gradient and the horizontal texture parameter.
그리고 제2 예측값 결정부 (1240)는 제1 예측값이 변화도 결정에 필요한 경우, 제1 예측값과 제1 예측값 조정 파라미터를 곱하므로써 조정된 제1 예측값을 획득할 수 있다.When the first prediction value is necessary for determining the degree of change, the second prediction value determiner 1240 may obtain the adjusted first prediction value by multiplying the first prediction value by the first prediction value adjustment parameter.
제2 예측값 결정부 (1240)는 조정된 수직 변화도 및 조정된 수평 변화도을 더하여 변화도를 획득할 수 있다. 만약 제1 예측값이 변화도 계산에 필요한 경우, 조정된 수직 변화도, 조정된 수평 변화, 및 조정된 제1 예측값을 모두 더하여 조정된 변화도를 결정할 수 있다.The second prediction value determiner 1240 may obtain the degree of change by adding the adjusted degree of vertical change and the adjusted degree of horizontal change. If the first prediction value is necessary for the degree of change calculation, the adjusted degree of change may be determined by adding up the adjusted vertical degree of change, the adjusted horizontal change, and the adjusted first prediction value.
조정된 변화도를 결정한 후, 제2 예측값 결정부 (1240)는 상기 조정된 변화도와 시간적 거리에 따라 제1 예측 값의 변화량을 결정한다. 구체적으로, 제2 예측값 결정부 (1240)는 조정된 변화도와 시간적 거리를 곱하여 제1 예측 값의 변화량을 결정할 수 있다. 만약 텍스쳐 파라미터에 현재 픽처와 참조 픽처의 시간적 거리가 반영된 경우, 조정된 변화도가 제1 예측 값의 변화량으로 결정된다.After determining the adjusted degree of change, the second prediction value determiner 1240 determines the amount of change of the first predicted value according to the adjusted degree of change and the temporal distance. In detail, the second prediction value determiner 1240 may determine a change amount of the first prediction value by multiplying the adjusted change degree and the temporal distance. If the texture parameter reflects the temporal distance between the current picture and the reference picture, the adjusted change is determined as the change amount of the first prediction value.
마지막으로 제2 예측값 결정부 (1240)는 제1 예측 값과 제1 예측 값의 변화량에 따라 제2 예측 값을 결정한다. 구체적으로, 제2 예측값 결정부 (1240)는 제1 예측 값과 변화량을 더하여 제2 예측 값을 결정한다.Finally, the second prediction value determiner 1240 determines the second prediction value according to the change amount of the first prediction value and the first prediction value. In detail, the second prediction value determiner 1240 determines the second prediction value by adding the first prediction value and the amount of change.
일 실시예에 따르면, 변화도 결정부 (1220), 텍스쳐 파라미터 결정부 (1230) 및 제2 예측값 결정부 (1240)의 기능들은 텍스쳐 합성 기반 예측 정보가 현재 블록에 텍스쳐 합성 기반 예측이 적용된다고 나타낼 경우 수행될 수 있다.According to an embodiment, the functions of the gradient determiner 1220, the texture parameter determiner 1230, and the second predictor determiner 1240 may indicate that texture synthesis based prediction information is applied to the texture block based on texture synthesis based prediction. Case may be performed.
텍스쳐 합성 기반 예측 정보는 현재 블록에 텍스쳐 합성 기반 예측이 적용되는지 나타낸다. 텍스쳐 합성 기반 예측 정보는 0 또는 1의 값을 가지는 플래그로 정의될 수 있다. 예를 들어, 텍스쳐 합성 기반 예측 정보가 0을 가리킬 경우, 현재 블록에 텍스쳐 합성 기반 예측이 적용되지 않을 수 있다. 반대로 텍스쳐 합성 기반 예측 정보가 1을 가리킬 경우, 현재 블록에 텍스쳐 합성 기반 예측이 적용될 수 있다.The texture synthesis based prediction information indicates whether texture synthesis based prediction is applied to the current block. The texture synthesis based prediction information may be defined as a flag having a value of zero or one. For example, when texture synthesis based prediction information indicates 0, texture synthesis based prediction may not be applied to the current block. Conversely, when texture synthesis based prediction information indicates 1, texture synthesis based prediction may be applied to the current block.
일 실시 예에 따르면 텍스쳐 합성 기반 예측 정보는 예측 블록 각각에 대하여 존재할 수 있다. 따라서 각각의 예측 블록에 대한 텍스쳐 합성 기반 예측 정보가 비트스트림으로부터 획득될 수 있다.According to an embodiment, texture synthesis based prediction information may exist for each prediction block. Therefore, texture synthesis based prediction information for each prediction block may be obtained from the bitstream.
또 다른 실시 예에 따르면 텍스쳐 합성 기반 예측 정보는 부호화 블록에 대하여 존재할 수 있다. 이 때 부호화 블록에 포함된 예측 블록들에 텍스쳐 합성 기반 예측이 적용되는지 나타내는 텍스쳐 합성 기반 예측 정보가 비트스트림으로부터 획득된다. 따라서 부호화 블록에 대한 텍스쳐 합성 기반 예측 정보가 1을 가리킬 경우, 부호화 블록에 포함된 모든 예측 블록들에 텍스쳐 합성 기반 예측이 적용될 수 있다.According to another embodiment, texture synthesis based prediction information may exist for a coding block. At this time, texture synthesis based prediction information indicating whether texture synthesis based prediction is applied to the prediction blocks included in the coding block is obtained from the bitstream. Therefore, when texture synthesis based prediction information about a coding block indicates 1, texture synthesis based prediction may be applied to all prediction blocks included in the coding block.
또 따른 실시 예에 의하면 부호화 블록보다 상위 레벨인 데이터 단위에 대하여 텍스쳐 합성 기반 예측 정보가 획득될 수 있다. 상기 텍스쳐 합성 기반 예측 정보가 상기 데이터 단위에 일괄적으로 텍스쳐 합성 기반 예측이 적용된다고 나타낼 경우, 상기 데이터 단위에 포함된 모든 예측 블록들에 대하여 텍스쳐 합성 기반 예측이 적용된다.According to an embodiment, texture synthesis based prediction information may be obtained for a data unit that is higher than a coding block. When the texture synthesis based prediction information indicates that texture synthesis based prediction is collectively applied to the data unit, texture synthesis based prediction is applied to all prediction blocks included in the data unit.
도 12b은 일 실시예에 따른 블록 기반 영상 예측 방법 (1250)의 순서도를 도시한다. 구체적으로, 도 12b의 순서도는 텍스쳐 합성 기반 예측 방법을 이용하는 블록 기반 영상 예측 방법 의 일 실시예를 나타낸다.12B is a flowchart of a block-based image prediction method 1250 according to an embodiment. In detail, the flowchart of FIG. 12B illustrates an embodiment of a block-based image prediction method using a texture synthesis based prediction method.
단계 12에서 현재 블록이 참조하는 참조 블록의 참조 샘플에 기초하여, 현재 블록에 포함된 현재 샘플의 제1 예측 값이 결정된다. In operation 12, the first prediction value of the current sample included in the current block is determined based on the reference sample of the reference block referenced by the current block.
단계 14에서 참조 샘플의 주변 샘플들에 기초하여, 제1 예측 값의 변화도가 결정된다. 변화도는 참조 샘플의 수직 방향에 위치한 주변 샘플들에 기초하여 결정되는 수직 변화도 및 참조 샘플의 수평 방향에 위치한 주변 샘플들에 기초하여 결정되는 수평 변화도를 포함할 수 있다. In step 14, based on the surrounding samples of the reference sample, the degree of change of the first prediction value is determined. The gradient may include a vertical gradient determined based on the peripheral samples positioned in the vertical direction of the reference sample and a horizontal gradient determined based on the peripheral samples positioned in the horizontal direction of the reference sample.
단계 14에서 변화도는 참조 샘플의 주변 샘플들에 대하여 보간 필터를 적용하여 결정될 수 있다. 수평 변화도는 수평 방향에 위치한 주변 샘플들에 보간 필터를 적용하여 결정될 수 있다. 유사하게, 수직 변화도는 수직 방향에 위치한 주변 샘플들에 보간 필터를 적용하여 결정될 수 있다.The gradient in step 14 may be determined by applying an interpolation filter on the surrounding samples of the reference sample. The horizontal gradient may be determined by applying an interpolation filter to peripheral samples located in the horizontal direction. Similarly, the vertical gradient can be determined by applying an interpolation filter to the surrounding samples located in the vertical direction.
단계 16에서 변화도의 조정에 사용되는 텍스쳐 파라미터가 결정된다. 텍스쳐 파라미터는 수직 변화도의 조정에 사용되는 수직 텍스쳐 파라미터 및 수평 변화도의 조정에 사용되는 수평 텍스쳐 파라미터를 포함할 수 있다.In step 16 the texture parameter used to adjust the gradient is determined. The texture parameter may include a vertical texture parameter used to adjust the vertical gradient and a horizontal texture parameter used to adjust the horizontal gradient.
일 실시예에 의하면, 단계 16에서 텍스쳐 파라미터는 비트스트림으로부터 획득될 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면, 단계 16에서 텍스쳐 파라미터 정보는 현재 블록의 크기, 현재 블록에 적용되는 양자화 파라미터 및 현재 블록의 슬라이스 타입 중 적어도 하나에 따라 결정될 수 있다.According to one embodiment, in step 16 the texture parameter may be obtained from the bitstream. According to another embodiment, in step 16, the texture parameter information may be determined according to at least one of the size of the current block, the quantization parameter applied to the current block, and the slice type of the current block.
단계 18에서 제1 예측 값, 변화도, 텍스쳐 파라미터, 및 참조 블록이 속한 참조 픽처와 현재 블록이 속한 현재 픽처의 시간적 거리를 이용하여 현재 샘플의 제2 예측 값이 결정된다. 구체적으로, 텍스쳐 파라미터에 따라 변화도가 조정되고, 조정된 변화도와 시간적 거리에 따라 변화량이 결정된다. 텍스쳐 파라미터에 시간적 거리가 반영된 경우, 조정된 변화도와 시간적 거리에 따라 변화량이 결정하는 단계는 생략된다. 마지막으로 변화량과 제1 예측 값을 더하여 제2 예측 값이 획득된다.In operation 18, the second prediction value of the current sample is determined using the first prediction value, the gradient, the texture parameter, and the temporal distance between the reference picture to which the reference block belongs and the current picture to which the current block belongs. Specifically, the degree of change is adjusted according to the texture parameter, and the amount of change is determined according to the adjusted degree of change and the temporal distance. When the temporal distance is reflected in the texture parameter, the step of determining the amount of change according to the adjusted degree of change and the temporal distance is omitted. Finally, the second prediction value is obtained by adding the change amount and the first prediction value.
단계 14 이전에 현재 블록에 텍스쳐 합성 기반 예측이 적용되는지 나타내는 텍스쳐 합성 기반 예측 정보를 획득하는 단계가 포함될 수 있다. 텍스쳐 합성 기반 예측 정보가 현재 블록에 텍스쳐 합성 기반 예측이 적용된다고 나타낼 경우, 단계 14 내지 18이 현재 샘플에 대하여 수행될 수 있다.Obtaining texture synthesis based prediction information indicating whether texture synthesis based prediction is applied to the current block before step 14 may be included. When the texture synthesis based prediction information indicates that texture synthesis based prediction is applied to the current block, steps 14 to 18 may be performed on the current sample.
일 실시 예에 의하면, 획득된 텍스쳐 합성 기반 예측 정보는 예측 블록에 대하여 비트스트림으로부터 획득될 수 있다. 또 다른 예로 텍스쳐 합성 기반 예측 정보는 부호화 블록에 대하여 획득되어, 부호화 블록에 포함된 모든 예측 블록에 대하여 적용될 수 있다. 또 다른 예로, 텍스쳐 합성 기반 예측 정보는 부호화 블록의 상위 데이터 단위에 대하여 획득되어, 상위 데이터 단위에 포함된 모든 예측 블록에 대하여 적용될 수 있다.According to an embodiment, the obtained texture synthesis based prediction information may be obtained from a bitstream with respect to a prediction block. As another example, texture synthesis based prediction information may be obtained for a coding block and applied to all prediction blocks included in the coding block. As another example, texture synthesis based prediction information may be obtained with respect to a higher data unit of a coding block and applied to all prediction blocks included in the higher data unit.
상기 설명된 일 실시예에 따른 블록 기반 영상 예측 방법(1250)은 블록 기반 영상 예측 장치 (1200)에서 수행될 수 있다.The block-based image prediction method 1250 according to the above-described embodiment may be performed by the block-based image prediction apparatus 1200.
도 15에 따르면 텍스쳐 합성 기반 예측 방법을 사용하는 비디오 부호화/복호화 방법의 일 실시 예가 제공된다.According to FIG. 15, an embodiment of a video encoding / decoding method using a texture synthesis based prediction method is provided.
단계 1510에서 현재 블록이 인터 예측 모드에 따라 예측될 경우, 현재 블록이 참조할 참조 블록이 결정된다. 참조 블록은 현재 블록에 대응되는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스에 의하여 결정된다.In operation 1510, when the current block is predicted according to the inter prediction mode, a reference block to which the current block refers is determined. The reference block is determined by the motion vector and the reference picture index corresponding to the current block.
단계 1520에서 참조 블록으로부터 현재 블록의 각 샘플들에 대하여 제1 예측값이 획득된다. 참조 블록에 포함된 참조 샘플들로부터 제1 예측값이 결정된다. 움직임 벡터의 x 성분 및 y 성분의 분수 부분이 모두 0인 경우, 참조 샘플의 샘플 값이 제1 예측값으로 사용된다. 그러나 움직임 벡터의 x 성분 및 y 성분 중에서 적어도 하나가 분수 부분이 0이 아닌 경우, 참조 블록에 포함된 참조 샘플들을 보간하여 제1 예측값이 결정된다.In operation 1520, a first prediction value is obtained for each sample of the current block from the reference block. A first prediction value is determined from the reference samples included in the reference block. If the fractional parts of the x and y components of the motion vector are both zero, the sample value of the reference sample is used as the first prediction value. However, when at least one of the x component and the y component of the motion vector has a fractional portion other than 0, the first prediction value is determined by interpolating the reference samples included in the reference block.
단계 1530에서 현재 블록에 텍스쳐 합성 기반 예측 모드가 적용되는지 판단된다. 현재 블록은 현재 부호화/복호화되는 예측 블록일 수 있다. 텍스쳐 합성 기반 예측 모드가 적용되는지 여부는 텍스쳐 합성 기반 예측 정보에 의하여 결정될 수 있다. 텍스쳐 합성 기반 예측 정보는 플래그의 형태를 가진다.In operation 1530, it is determined whether the texture synthesis based prediction mode is applied to the current block. The current block may be a prediction block that is currently encoded / decoded. Whether the texture synthesis based prediction mode is applied may be determined by texture synthesis based prediction information. The texture synthesis based prediction information takes the form of a flag.
텍스쳐 합성 기반 예측 정보는 현재 블록에 대하여 비트스트림으로부터 획득될 수 있다. 또는 텍스쳐 합성 기반 예측 정보는 현재 블록의 상위 데이터 단위에 대하여 획득될 수 있다.Texture synthesis based prediction information may be obtained from the bitstream for the current block. Alternatively, the texture synthesis based prediction information may be obtained with respect to a higher data unit of the current block.
텍스쳐 합성 기반 예측 정보가 현재 블록에 텍스쳐 합성 기반 예측 모드가 적용된다고 나타내는 경우, 단계 1540이 진행된다. 반대로, 텍스쳐 합성 기반 예측 정보가 현재 블록에 텍스쳐 합성 기반 예측 모드가 적용되지 않는다고 나타내는 경우, 단계 1580에서 더 이상의 예측 과정이 진행되지 않고, 단계 1520에서 획득된 제1 예측 값에 따라 현재 블록의 부호화/복호화가 수행된다.If the texture synthesis based prediction information indicates that the texture synthesis based prediction mode is applied to the current block, step 1540 is performed. On the contrary, when the texture synthesis based prediction information indicates that the texture synthesis based prediction mode is not applied to the current block, no further prediction process is performed in step 1580, and encoding of the current block according to the first prediction value obtained in step 1520. / Decoding is performed.
단계 1540에서 참조 블록으로부터 현재 블록의 각 샘플들에 대한 변화도가 획득된다. 현재 블록에 포함된 샘플들의 변화도를 획득하는 단계는 도 12a의 변화도 결정부 (1220)에 의하여 수행될 수 있다.In step 1540, a gradient for each sample of the current block is obtained from the reference block. Acquiring the gradient of the samples included in the current block may be performed by the gradient determiner 1220 of FIG. 12A.
단계 1550에서 변화도의 조정에 사용되는 텍스쳐 파라미터가 획득된다. 현재 블록에 포함된 샘플들의 텍스쳐 파라미터의 획득하는 단계는 도 12a의 텍스쳐 파라미터 결정부 (1230)에 의하여 수행될 수 있다.In step 1550 a texture parameter used to adjust the gradient is obtained. The obtaining of the texture parameter of the samples included in the current block may be performed by the texture parameter determiner 1230 of FIG. 12A.
단계 1560에서 제1 예측 값, 변화도, 텍스쳐 파라미터, 및 참조 블록이 속한 참조 픽처와 현재 블록이 속한 현재 픽처의 시간적 거리를 이용하여, 현재 블록의 각 샘플들에 대하여 제2 예측 값이 된다. 현재 블록에 포함된 샘플들의 제2 예측 값을 결정하는 단계는 도 12a의 제2 예측 값 결정부 (1240)에 의하여 수행될 수 있다.In operation 1560, the first prediction value, the degree of change, the texture parameter, and the temporal distance between the reference picture to which the reference block belongs and the current picture to which the current block belongs, become a second prediction value for each sample of the current block. The determining of the second prediction value of the samples included in the current block may be performed by the second prediction value determiner 1240 of FIG. 12A.
단계 1570에서 제2 예측 값에 따라 현재 블록이 부호화/복호화된다. 구체적으로 부호화 과정에서는 현재 블록에 포함된 샘플들의 원본 값과 제2 예측 값의 차이 값들을 획득하고, 상기 차이 값들을 변환, 양자화, 및 엔트로피 부호화하여 레지듀얼 데이터를 획득할 수 있다. 그리고 상기 레지듀얼 데이터와 텍스쳐 합성 기반 예측 모드에 쓰인 부호화 정보를 복호화 장치로 전송할 수 있다. 복호화 과정에서는 비트스트림으로부터 레지듀얼 데이터를 획득하고, 상기 레지듀얼 데이터를 엔트로피 복호화, 역양자화, 및 역변환하여 현재 블록에 포함된 샘플들의 원본 값과 제2 예측 값의 차이 값들을 획득할 수 있다. 단계 1510 내지 단계 1560에서 획득된 제2 예측 값들과 차이 값들에 기초하여 현재 블록을 복원할 수 있다.In operation 1570, the current block is encoded / decoded according to the second prediction value. In detail, in the encoding process, residual values may be obtained by obtaining difference values between an original value and a second prediction value of samples included in a current block, and transforming, quantizing, and entropy encoding the difference values. The encoding information used in the residual data and the texture synthesis based prediction mode may be transmitted to the decoding apparatus. In the decoding process, residual data may be obtained from a bitstream, and entropy decoding, inverse quantization, and inverse transformation of the residual data may obtain difference values between original values and second prediction values of samples included in a current block. The current block may be reconstructed based on the second prediction values and the difference values obtained in steps 1510 to 1560.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.Meanwhile, the above-described embodiments of the present invention can be written as a program that can be executed in a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.) and an optical reading medium (eg, a CD-ROM, a DVD, etc.).
이제까지 개시된 다양한 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서에서 개시된 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 명세서의 개시 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 명세서의 개시범위에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Those skilled in the art to which the various embodiments disclosed so far will understand that it can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the embodiments disclosed herein. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The disclosure scope of the present specification is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the scope of the disclosure.

Claims (15)

  1. 현재 블록이 참조하는 참조 블록의 참조 샘플에 기초하여, 상기 현재 블록에 포함된 현재 샘플의 제1 예측 값을 결정하는 단계;Determining a first prediction value of a current sample included in the current block based on a reference sample of a reference block referenced by the current block;
    상기 참조 샘플의 주변 샘플들에 기초하여, 상기 제1 예측 값의 변화도를 결정하는 단계;Determining a degree of change of the first prediction value based on peripheral samples of the reference sample;
    상기 변화도의 조정에 사용되는 텍스쳐 파라미터를 결정하는 단계; 및Determining a texture parameter used to adjust the gradient; And
    상기 제1 예측 값, 상기 변화도, 상기 텍스쳐 파라미터, 및 상기 참조 블록이 속한 참조 픽처와 상기 현재 블록이 속한 현재 픽처의 시간적 거리를 이용하여 상기 현재 샘플의 제2 예측 값을 결정하는 단계를 포함하는 블록 기반 영상 예측 방법.Determining a second prediction value of the current sample by using the first prediction value, the gradient, the texture parameter, and a temporal distance between a reference picture to which the reference block belongs and a current picture to which the current block belongs. Block based image prediction method.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 현재 블록에 텍스쳐 합성 기반 예측이 적용되는지 나타내는 텍스쳐 합성 기반 예측 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고,Acquiring texture synthesis based prediction information indicating whether texture synthesis based prediction is applied to the current block;
    상기 텍스쳐 합성 기반 예측 정보가 상기 현재 블록에 텍스쳐 합성 기반 예측이 적용된다고 나타낼 경우, 상기 변화도 결정 단계, 상기 텍스쳐 파라미터 정보 결정 단계, 및 상기 제2 예측값 결정 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 블록 기반 영상 예측 방법.When the texture synthesis based prediction information indicates that texture synthesis based prediction is applied to the current block, the block degree determining step, the texture parameter information determining step, and the second prediction value determining step are performed. Image Prediction Method.
  3. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 현재 블록은 예측 블록이고,The current block is a prediction block,
    상기 텍스쳐 합성 기반 예측 정보 획득 단계는 상기 현재 블록에만 적용되는 텍스쳐 합성 기반 예측 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 블록 기반 영상 예측 방법.The acquiring of texture synthesis based prediction information may include obtaining texture synthesis based prediction information applied only to the current block.
  4. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 현재 블록은 예측 블록이고,The current block is a prediction block,
    상기 텍스쳐 합성 기반 예측 정보 획득 단계는 상기 현재 블록이 포함된 부호화 블록에 적용되는 텍스쳐 합성 기반 예측 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 블록 기반 영상 예측 방법.The acquiring of texture synthesis based prediction information may include obtaining texture synthesis based prediction information applied to a coding block including the current block.
  5. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 변화도는, 소정 개수의 방향에 따른 변화도 성분들을 포함하고,The gradient includes gradient components along a predetermined number of directions,
    상기 텍스쳐 파라미터 정보는, 상기 변화도 성분들에 대응되는 상기 소정 개수의 텍스쳐 파라미터들을 포함하고,The texture parameter information includes the predetermined number of texture parameters corresponding to the gradient components,
    상기 소정 개수는 2 이상인 것을 특징으로 하는 블록 기반 영상 예측 방법.The predetermined number is block-based image prediction method, characterized in that more than two.
  6. 제5항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 변화도는, 참조 샘플의 수직 방향에 위치한 주변 샘플들에 기초하여 결정되는 수직 변화도 및 참조 샘플의 수평 방향에 위치한 주변 샘플들에 기초하여 결정되는 수평 변화도를 포함하고,The degree of change includes a vertical degree of change determined based on peripheral samples located in a vertical direction of a reference sample and a horizontal degree of change determined based on peripheral samples located in a horizontal direction of a reference sample,
    상기 텍스쳐 파라미터 정보는, 상기 수직 변화도의 조정에 사용되는 수직 텍스쳐 파라미터 및 상기 수평 변화도의 조정에 사용되는 수평 텍스쳐 파라미터를 포함하는 것을 특징을 하는 블록 기반 영상 예측 방법.The texture parameter information includes a vertical texture parameter used to adjust the vertical gradient and a horizontal texture parameter used to adjust the horizontal gradient.
  7. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 변화도를 결정하는 단계는,Determining the degree of change,
    상기 참조 샘플의 주변 샘플들에 대하여 보간 필터를 적용하는 단계를 포함하는 블록 기반 영상 예측 방법.And applying an interpolation filter on the neighboring samples of the reference sample.
  8. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제2 예측 값 결정 단계는,The second prediction value determining step,
    상기 텍스쳐 파라미터에 따라 상기 변화도를 조정하는 단계;Adjusting the degree of change in accordance with the texture parameter;
    상기 조정된 변화도와 상기 시간적 거리에 따라 상기 제1 예측 값의 변화량을 결정하는 단계; 및Determining a change amount of the first predicted value according to the adjusted change degree and the temporal distance; And
    상기 제1 예측 값과 상기 제1 예측 값의 변화량에 따라 상기 제2 예측 값을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 기반 영상 예측 방법.And determining the second prediction value according to the first prediction value and the amount of change of the first prediction value.
  9. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 텍스쳐 파라미터 정보를 결정하는 단계는,Determining the texture parameter information,
    상기 현재 블록의 크기, 상기 현재 블록에 적용되는 양자화 파라미터 및 상기 현재 블록의 슬라이스 타입 중 적어도 하나에 따라 상기 텍스쳐 파라미터 정보를 결정하는 것을 특징으로 하는 블록 기반 영상 예측 방법.And determining the texture parameter information according to at least one of a size of the current block, a quantization parameter applied to the current block, and a slice type of the current block.
  10. 현재 블록이 참조하는 참조 블록의 참조 샘플에 기초하여, 상기 현재 블록에 포함된 현재 샘플의 제1 예측 값을 결정하는 제1 예측 값 결정부;A first prediction value determiner that determines a first prediction value of a current sample included in the current block based on a reference sample of a reference block referenced by the current block;
    상기 참조 샘플의 주변 샘플들에 기초하여, 상기 제1 예측 값의 변화도를 결정하는 변화도 결정부;A change degree determiner which determines a change degree of the first prediction value based on surrounding samples of the reference sample;
    상기 변화도의 조정에 사용되는 텍스쳐 파라미터 결정하는 텍스쳐 파라미터 결정부; 및A texture parameter determiner which determines a texture parameter used to adjust the degree of change; And
    상기 제1 예측 값, 상기 변화도, 상기 텍스쳐 파라미터, 및 상기 참조 블록이 속한 참조 픽처와 상기 현재 블록이 속한 현재 픽처의 시간적 거리를 이용하여 상기 현재 샘플의 제2 예측 값을 결정하는 제2 예측값 결정부를 포함하는 블록 기반 영상 예측 장치.A second prediction value for determining a second prediction value of the current sample by using the first prediction value, the degree of change, the texture parameter, and a temporal distance between a reference picture to which the reference block belongs and a current picture to which the current block belongs Block-based image prediction device including a determination unit.
  11. 제1항의 블록 기반 영상 예측 방법에 따라 영상을 예측하여, 영상의 예측 결과에 따라 비디오를 복호화하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.A video decoding method comprising predicting an image according to the block-based image prediction method of claim 1 and decoding the video according to the prediction result of the image.
  12. 제1항의 블록 기반 영상 예측 방법에 따라 영상을 예측하여, 영상의 예측 결과에 따라 비디오를 부호화하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법.The video encoding method of claim 1, wherein the video is predicted according to the block-based image prediction method, and the video is encoded according to the prediction result of the image.
  13. 제10항의 블록 기반 영상 예측 장치에 따른 영상 예측 결과에 따라 비디오를 복호화하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 장치.The video decoding apparatus of claim 10, wherein the video is decoded according to an image prediction result of the block-based image prediction apparatus.
  14. 제10항의 블록 기반 영상 예측 장치에 따른 영상 예측 결과에 따라 비디오를 부호화하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 장치.The video encoding apparatus of claim 10, wherein the video is encoded according to an image prediction result of the block-based image prediction apparatus.
  15. 제1항의 블록 기반 영상 예측 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for implementing the block-based image prediction method of claim 1.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070116527A (en) * 2006-06-05 2007-12-10 엘지전자 주식회사 A method and apparatus for decoding/encoding a video signal
KR20090117011A (en) * 2008-05-08 2009-11-12 삼성전자주식회사 Method and apparatus for encoding and decoding image based on plurality of reference pictures
KR20100000011A (en) * 2008-06-24 2010-01-06 에스케이 텔레콤주식회사 Intra prediction method and apparatus and image encoding/decoding method and apparatus using same
KR20130090785A (en) * 2010-05-26 2013-08-14 엘지전자 주식회사 Method and apparatus for processing a video signal
KR20140059177A (en) * 2011-05-20 2014-05-15 주식회사 케이티 Method and apparatus for intra prediction

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070116527A (en) * 2006-06-05 2007-12-10 엘지전자 주식회사 A method and apparatus for decoding/encoding a video signal
KR20090117011A (en) * 2008-05-08 2009-11-12 삼성전자주식회사 Method and apparatus for encoding and decoding image based on plurality of reference pictures
KR20100000011A (en) * 2008-06-24 2010-01-06 에스케이 텔레콤주식회사 Intra prediction method and apparatus and image encoding/decoding method and apparatus using same
KR20130090785A (en) * 2010-05-26 2013-08-14 엘지전자 주식회사 Method and apparatus for processing a video signal
KR20140059177A (en) * 2011-05-20 2014-05-15 주식회사 케이티 Method and apparatus for intra prediction

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