WO2016137166A1 - 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2016137166A1
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박승욱
전용준
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엘지전자(주)
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    • H04N19/107—Selection of coding mode or of prediction mode between spatial and temporal predictive coding, e.g. picture refresh

Definitions

  • the present invention relates to a still image or moving image processing method, and more particularly, to a method for encoding / decoding a still image or moving image based on an intra prediction mode and an apparatus supporting the same.
  • Compression coding refers to a series of signal processing techniques for transmitting digitized information through a communication line or for storing in a form suitable for a storage medium.
  • Media such as an image, an image, an audio, and the like may be a target of compression encoding.
  • a technique of performing compression encoding on an image is called video image compression.
  • Next-generation video content will be characterized by high spatial resolution, high frame rate and high dimensionality of scene representation. Processing such content would result in a tremendous increase in terms of memory storage, memory access rate, and processing power.
  • an object of the present invention is to propose an intra prediction method for improving prediction performance and reducing residual signals.
  • An aspect of the present invention provides a method of processing an image based on an intra prediction mode, comprising: generating a prediction sample by performing the intra prediction on a processing block in the image, the prediction Sub-sampling a prediction sample to generate a sub-sampled prediction sample and up-sampling a sub-sampled reconstructed sample up-sampling to generate an up-sampled prediction sample.
  • An aspect of the present invention provides an apparatus for processing an image based on an intra prediction mode, the apparatus comprising: an intra prediction processor configured to generate a prediction sample by performing the intra prediction on a processing block in the image; A sub-sampling section and a sub-sampled reconstruction sample that sub-samples a prediction sample to produce a sub-sampled prediction sample It may include an up-sampling unit for up-sampling a -sampled reconstructed sample to generate an up-sampled prediction sample.
  • the sub-sampled reconstructed sample is a sum of a reconstructed sub-sampled residual sample and the sub-sampled prediction sample. Can be generated.
  • the reconstructed sub-sampled residual sample may be generated through inverse quantization and inverse transform from residual coefficients for the processing block. .
  • a full-sampled reconstructed sample for said processing block is a full-sampled residual sample and said up-sampled prediction sample. sample) can be generated.
  • said reconstructed full-sampled residual sample is generated through inverse quantization and inverse transform from residual coefficients from residual coefficients for said processing block.
  • the intra prediction may be performed in a planar or DC mode.
  • the method further includes deriving an intra prediction mode for the processing block, wherein the intra prediction may be performed in the derived intra prediction mode.
  • the ratio of sub-sampling and up-sampling may be predefined or derived from a bitstream for the image.
  • Predictive performance can be improved rather than generating based on reference samples around them.
  • the residual signal may be reduced, thereby improving the compression ratio of the image.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an encoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a decoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 3 is a diagram for describing a partition structure of a coding unit that may be applied to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a prediction unit applicable to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an intra prediction method.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating directional prediction in an intra prediction mode.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating non-directional prediction in intra prediction mode.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a problem in conventional intra mode prediction.
  • FIG. 9 illustrates an intra prediction mode based image processing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates an intra prediction mode based image processing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a sub-sampling or downsampling process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining an up-sampling process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram for describing sub-sampling (or down-sampling and up-sampling) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an intra prediction unit according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a diagram illustrating a method of processing an image based on an intra prediction mode according to an embodiment of the present invention.
  • the 'processing unit' refers to a unit in which a process of encoding / decoding such as prediction, transformation, and / or quantization is performed.
  • the processing unit may be referred to as a 'processing block' or 'block'.
  • the processing unit may be interpreted to include a unit for the luma component and a unit for the chroma component.
  • the processing unit may correspond to a Coding Tree Unit (CTU), a Coding Unit (CU), a Prediction Unit (PU), or a Transform Unit (TU).
  • CTU Coding Tree Unit
  • CU Coding Unit
  • PU Prediction Unit
  • TU Transform Unit
  • the processing unit may be interpreted as a unit for a luma component or a unit for a chroma component.
  • the processing unit may be a coding tree block (CTB), a coding block (CB), a prediction block (PU), or a transform block (TB) for a luma component. May correspond to. Or, it may correspond to a coding tree block (CTB), a coding block (CB), a prediction block (PU), or a transform block (TB) for a chroma component.
  • CTB coding tree block
  • CB coding block
  • PU prediction block
  • TB transform block
  • the present invention is not limited thereto, and the processing unit may be interpreted to include a unit for a luma component and a unit for a chroma component.
  • processing unit is not necessarily limited to square blocks, but may also be configured in a polygonal form having three or more vertices.
  • a pixel, a pixel, and the like are referred to collectively as samples.
  • using a sample may mean using a pixel value or a pixel value.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an encoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the encoder 100 may include an image divider 110, a subtractor 115, a transform unit 120, a quantizer 130, an inverse quantizer 140, an inverse transform unit 150, and an adder ( 155, a filtering unit 160, a decoded picture buffer (DPB) 170, a prediction unit 180, and an entropy encoding unit 190.
  • the predictor 180 may include an inter predictor 181 and an intra predictor 182.
  • the image divider 110 divides an input video signal (or a picture or a frame) input to the encoder 100 into one or more processing units.
  • the subtractor 115 subtracts the difference from the prediction signal (or prediction block) output from the prediction unit 180 (that is, the inter prediction unit 181 or the intra prediction unit 182) in the input image signal. Generate a residual signal (or difference block). The generated difference signal (or difference block) is transmitted to the converter 120.
  • the transform unit 120 may convert a differential signal (or a differential block) into a transform scheme (eg, a discrete cosine transform (DCT), a discrete sine transform (DST), a graph-based transform (GBT), and a karhunen-loeve transform (KLT)). Etc.) to generate transform coefficients.
  • a transform scheme eg, a discrete cosine transform (DCT), a discrete sine transform (DST), a graph-based transform (GBT), and a karhunen-loeve transform (KLT)
  • the quantization unit 130 quantizes the transform coefficients and transmits the transform coefficients to the entropy encoding unit 190, and the entropy encoding unit 190 entropy codes the quantized signals and outputs them as bit streams.
  • the quantized signal output from the quantization unit 130 may be used to generate a prediction signal.
  • the quantized signal may recover the differential signal by applying inverse quantization and inverse transformation through an inverse quantization unit 140 and an inverse transformation unit 150 in a loop.
  • the adder 155 may generate a reconstructed signal by adding the reconstructed difference signal to a prediction signal output from the inter predictor 181 or the intra predictor 182.
  • the filtering unit 160 applies filtering to the reconstruction signal and outputs it to the reproduction apparatus or transmits the decoded picture buffer to the decoding picture buffer 170.
  • the filtered signal transmitted to the decoded picture buffer 170 may be used as the reference picture in the inter prediction unit 181. As such, by using the filtered picture as a reference picture in the inter prediction mode, not only image quality but also encoding efficiency may be improved.
  • the decoded picture buffer 170 may store the filtered picture for use as a reference picture in the inter prediction unit 181.
  • the inter prediction unit 181 performs temporal prediction and / or spatial prediction to remove temporal redundancy and / or spatial redundancy with reference to a reconstructed picture.
  • the reference picture used to perform the prediction is a transformed signal that has been quantized and dequantized in units of blocks at the time of encoding / decoding in the previous time, blocking artifacts or ringing artifacts may exist. have.
  • the inter prediction unit 181 may interpolate the signals between pixels in sub-pixel units by applying a lowpass filter to solve performance degradation due to discontinuity or quantization of such signals.
  • the sub-pixels mean virtual pixels generated by applying an interpolation filter
  • the integer pixels mean actual pixels existing in the reconstructed picture.
  • the interpolation method linear interpolation, bi-linear interpolation, wiener filter, or the like may be applied.
  • the interpolation filter may be applied to a reconstructed picture to improve the precision of prediction.
  • the inter prediction unit 181 generates an interpolation pixel by applying an interpolation filter to integer pixels, and uses an interpolated block composed of interpolated pixels as a prediction block. You can make predictions.
  • the intra predictor 182 predicts the current block by referring to samples in the vicinity of the block to which the current encoding is to be performed.
  • the intra prediction unit 182 may perform the following process to perform intra prediction. First, reference samples necessary for generating a prediction signal may be prepared. The prediction signal may be generated using the prepared reference sample. Then, the prediction mode is encoded. In this case, the reference sample may be prepared through reference sample padding and / or reference sample filtering. Since the reference sample has been predicted and reconstructed, there may be a quantization error. Accordingly, the reference sample filtering process may be performed for each prediction mode used for intra prediction to reduce such an error.
  • the intra prediction unit 182 performs a prediction on the processing block in the image to generate a prediction sample, and sub-sampling the prediction sample to sub Generate a sub-sampled prediction sample, and up-sample the sub-sampled reconstructed sample to up-sampled prediction sample ) Can be generated.
  • a detailed description of the intra predictor 182 will be described later.
  • the prediction signal (or prediction block) generated by the inter prediction unit 181 or the intra prediction unit 182 is used to generate a reconstruction signal (or reconstruction block) or a differential signal (or differential block). It can be used to generate.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a decoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the decoder 200 includes an entropy decoding unit 210, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 230, an adder 235, a filtering unit 240, and a decoded picture buffer (DPB).
  • Buffer Unit (250) the prediction unit 260 may be configured.
  • the predictor 260 may include an inter predictor 261 and an intra predictor 262.
  • the reconstructed video signal output through the decoder 200 may be reproduced through the reproducing apparatus.
  • the decoder 200 receives a signal (ie, a bit stream) output from the encoder 100 of FIG. 1, and the received signal is entropy decoded through the entropy decoding unit 210.
  • the inverse quantization unit 220 obtains a transform coefficient from the entropy decoded signal using the quantization step size information.
  • the inverse transform unit 230 applies an inverse transform scheme to inverse transform the transform coefficients to obtain a residual signal (or a differential block).
  • the adder 235 outputs the obtained difference signal (or difference block) from the prediction unit 260 (that is, the prediction signal (or prediction block) output from the inter prediction unit 261 or the intra prediction unit 262. ) Generates a reconstructed signal (or a reconstruction block).
  • the filtering unit 240 applies filtering to the reconstructed signal (or the reconstructed block) and outputs the filtering to the reproduction device or transmits the decoded picture buffer unit 250 to the reproduction device.
  • the filtered signal transmitted to the decoded picture buffer unit 250 may be used as a reference picture in the inter predictor 261.
  • the embodiments described by the filtering unit 160, the inter prediction unit 181, and the intra prediction unit 182 of the encoder 100 are respectively the filtering unit 240, the inter prediction unit 261, and the decoder of the decoder. The same may be applied to the intra predictor 262.
  • the intra prediction unit 262 performs a prediction on the processing block in the image to generate a prediction sample, and sub-sampling the prediction sample to sub Generate a sub-sampled prediction sample, and up-sample the sub-sampled reconstructed sample to up-sampled prediction sample ) Can be generated.
  • a detailed description of the intra predictor 262 will be described later.
  • a still image or video compression technique uses a block-based image compression method.
  • the block-based image compression method is a method of processing an image by dividing the image into specific block units, and may reduce memory usage and calculation amount.
  • FIG. 3 is a diagram for describing a partition structure of a coding unit that may be applied to the present invention.
  • the encoder splits one image (or picture) into units of a coding tree unit (CTU) in a rectangular shape.
  • CTU coding tree unit
  • one CTU is sequentially encoded according to a raster scan order.
  • the size of the CTU may be set to any one of 64 ⁇ 64, 32 ⁇ 32, and 16 ⁇ 16.
  • the encoder may select and use the size of the CTU according to the resolution of the input video or the characteristics of the input video.
  • the CTU includes a coding tree block (CTB) for luma components and a CTB for two chroma components corresponding thereto.
  • CTB coding tree block
  • One CTU may be divided into a quad-tree structure. That is, one CTU has a square shape and is divided into four units having a half horizontal size and a half vertical size to generate a coding unit (CU). have. This partitioning of the quad-tree structure can be performed recursively. That is, a CU is hierarchically divided into quad-tree structures from one CTU.
  • CU coding unit
  • the CU refers to a basic unit of coding in which an input image is processed, for example, intra / inter prediction is performed.
  • the CU includes a coding block (CB) for a luma component and a CB for two chroma components corresponding thereto.
  • CB coding block
  • the size of a CU may be set to any one of 64 ⁇ 64, 32 ⁇ 32, 16 ⁇ 16, and 8 ⁇ 8.
  • the root node of the quad-tree is associated with the CTU.
  • the quad-tree is split until it reaches a leaf node, which corresponds to a CU.
  • the CTU may not be divided according to the characteristics of the input image.
  • the CTU corresponds to a CU.
  • a node that is no longer divided ie, a leaf node
  • CU a node that is no longer divided
  • CU a node that is no longer divided
  • CU a node corresponding to nodes a, b, and j are divided once in the CTU and have a depth of one.
  • a node (ie, a leaf node) that is no longer divided in a lower node having a depth of 2 corresponds to a CU.
  • CU (c), CU (h) and CU (i) corresponding to nodes c, h and i are divided twice in the CTU and have a depth of two.
  • a node that is no longer partitioned (ie, a leaf node) in a lower node having a depth of 3 corresponds to a CU.
  • CU (d), CU (e), CU (f), and CU (g) corresponding to nodes d, e, f, and g are divided three times in the CTU, Has depth.
  • the maximum size or the minimum size of the CU may be determined according to characteristics (eg, resolution) of the video image or in consideration of encoding efficiency. Information about this or information capable of deriving the information may be included in the bitstream.
  • a CU having a maximum size may be referred to as a largest coding unit (LCU), and a CU having a minimum size may be referred to as a smallest coding unit (SCU).
  • LCU largest coding unit
  • SCU smallest coding unit
  • a CU having a tree structure may be hierarchically divided with predetermined maximum depth information (or maximum level information).
  • Each partitioned CU may have depth information. Since the depth information indicates the number and / or degree of division of the CU, the depth information may include information about the size of the CU.
  • the size of the SCU can be obtained by using the size and maximum depth information of the LCU. Or conversely, using the size of the SCU and the maximum depth information of the tree, the size of the LCU can be obtained.
  • information indicating whether the corresponding CU is split may be transmitted to the decoder.
  • This partitioning information is included in all CUs except the SCU. For example, if the flag indicating whether to split or not is '1', the CU is divided into 4 CUs again. If the flag indicating whether to split or not is '0', the CU is not divided further. Processing may be performed.
  • a CU is a basic unit of coding in which intra prediction or inter prediction is performed.
  • HEVC divides a CU into prediction units (PUs) in order to code an input image more effectively.
  • the PU is a basic unit for generating a prediction block, and may generate different prediction blocks in PU units within one CU. However, PUs belonging to one CU are not mixed with intra prediction and inter prediction, and PUs belonging to one CU are coded by the same prediction method (ie, intra prediction or inter prediction).
  • the PU is not divided into quad-tree structures, but is divided once in a predetermined form in one CU. This will be described with reference to the drawings below.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a prediction unit applicable to the present invention.
  • the PU is divided differently according to whether an intra prediction mode or an inter prediction mode is used as a coding mode of a CU to which the PU belongs.
  • FIG. 4A illustrates a PU when an intra prediction mode is used
  • FIG. 4B illustrates a PU when an inter prediction mode is used.
  • N ⁇ N type PU when divided into N ⁇ N type PU, one CU is divided into four PUs, and different prediction blocks are generated for each PU unit.
  • the division of the PU may be performed only when the size of the CB for the luminance component of the CU is the minimum size (that is, the CU is the SCU).
  • one CU has 8 PU types (ie, 2N ⁇ 2N). , N ⁇ N, 2N ⁇ N, N ⁇ 2N, nL ⁇ 2N, nR ⁇ 2N, 2N ⁇ nU, 2N ⁇ nD).
  • PU partitioning in the form of N ⁇ N may be performed only when the size of the CB for the luminance component of the CU is the minimum size (that is, the CU is the SCU).
  • AMP Asymmetric Motion Partition
  • 'n' means a 1/4 value of 2N.
  • AMP cannot be used when the CU to which the PU belongs is a CU of the minimum size.
  • an optimal partitioning structure of a coding unit (CU), a prediction unit (PU), and a transformation unit (TU) is subjected to the following process to perform a minimum rate-distortion. It can be determined based on the value. For example, looking at the optimal CU partitioning process in 64 ⁇ 64 CTU, rate-distortion cost can be calculated while partitioning from a 64 ⁇ 64 CU to an 8 ⁇ 8 CU.
  • the specific process is as follows.
  • the partition structure of the optimal PU and TU that generates the minimum rate-distortion value is determined by performing inter / intra prediction, transform / quantization, inverse quantization / inverse transform, and entropy encoding for a 64 ⁇ 64 CU.
  • the 32 ⁇ 32 CU is subdivided into four 16 ⁇ 16 CUs, and a partition structure of an optimal PU and TU that generates a minimum rate-distortion value for each 16 ⁇ 16 CU is determined.
  • 16 ⁇ 16 blocks by comparing the sum of the rate-distortion values of the 16 ⁇ 16 CUs calculated in 3) above with the rate-distortion values of the four 8 ⁇ 8 CUs calculated in 4) above. Determine the partition structure of the optimal CU within. This process is similarly performed for the remaining three 16 ⁇ 16 CUs.
  • a prediction mode is selected in units of PUs, and prediction and reconstruction are performed in units of actual TUs for the selected prediction mode.
  • the TU means a basic unit in which actual prediction and reconstruction are performed.
  • the TU includes a transform block (TB) for a luma component and a TB for two chroma components corresponding thereto.
  • TB transform block
  • the TUs are hierarchically divided into quad-tree structures from one CU to be coded.
  • the TU divided from the CU can be further divided into smaller lower TUs.
  • the size of the TU may be set to any one of 32 ⁇ 32, 16 ⁇ 16, 8 ⁇ 8, and 4 ⁇ 4.
  • a root node of the quad-tree is associated with a CU.
  • the quad-tree is split until it reaches a leaf node, which corresponds to a TU.
  • the CU may not be divided according to the characteristics of the input image.
  • the CU corresponds to a TU.
  • a node ie, a leaf node
  • TU (a), TU (b), and TU (j) corresponding to nodes a, b, and j are divided once in a CU and have a depth of 1.
  • FIG. 3B TU (a), TU (b), and TU (j) corresponding to nodes a, b, and j are divided once in a CU and have a depth of 1.
  • a node (ie, a leaf node) that is no longer divided in a lower node having a depth of 2 corresponds to a TU.
  • TU (c), TU (h), and TU (i) corresponding to nodes c, h, and i are divided twice in a CU and have a depth of two.
  • a node that is no longer partitioned (ie, a leaf node) in a lower node having a depth of 3 corresponds to a CU.
  • TU (d), TU (e), TU (f), and TU (g) corresponding to nodes d, e, f, and g are divided three times in a CU. Has depth.
  • a TU having a tree structure may be hierarchically divided with predetermined maximum depth information (or maximum level information). Each divided TU may have depth information. Since the depth information indicates the number and / or degree of division of the TU, it may include information about the size of the TU.
  • information indicating whether the corresponding TU is split may be delivered to the decoder.
  • This partitioning information is included in all TUs except the smallest TU. For example, if the value of the flag indicating whether to split is '1', the corresponding TU is divided into four TUs again. If the value of the flag indicating whether to split is '0', the corresponding TU is no longer divided.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an intra prediction method.
  • the decoder derives the intra prediction mode of the current processing block (S501).
  • the prediction direction may have a prediction direction with respect to the position of the reference sample used for the prediction according to the prediction mode.
  • An intra prediction mode having a prediction direction is referred to as an intra directional prediction mode.
  • an intra prediction mode having no prediction direction there are an intra planner (INTRA_PLANAR) prediction mode and an intra DC (INTRA_DC) prediction mode.
  • Table 1 illustrates the intra prediction mode and related names.
  • Intra prediction performs prediction on the current processing block based on the derived prediction mode. Since the reference sample used for prediction and the specific prediction method vary according to the prediction mode, when the current block is encoded in the intra prediction mode, the decoder derives the prediction mode of the current block to perform the prediction.
  • the decoder checks whether neighboring samples of the current processing block can be used for prediction and constructs reference samples to be used for prediction (S502).
  • the neighboring samples of the current processing block are the samples adjacent to the left boundary of the current processing block of size nS ⁇ nS and the total 2 ⁇ nS samples neighboring the bottom-left, It means a total of 2 x nS samples adjacent to the top border and a sample adjacent to the top-right and one sample neighboring the top-left of the current processing block.
  • the decoder can construct reference samples for use in prediction by substituting samples that are not available with the available samples.
  • the decoder may perform filtering of the reference sample based on the intra prediction mode (S503).
  • Whether filtering of the reference sample is performed may be determined based on the size of the current processing block.
  • the filtering method of the reference sample may be determined by the filtering flag transmitted from the encoder.
  • the decoder generates a prediction block for the current processing block based on the intra prediction mode and the reference samples (S504). That is, the decoder predicts the current processing block based on the intra prediction mode derived in the intra prediction mode derivation step S501 and the reference samples obtained through the reference sample configuration step S502 and the reference sample filtering step S503. Generate a block (ie, generate a predictive sample).
  • the left boundary sample ie, the sample in the prediction block adjacent to the left boundary
  • the upper side of the prediction block in step S504.
  • (top) boundary samples i.e., samples in prediction blocks adjacent to the upper boundary
  • filtering may be applied to the left boundary sample or the upper boundary sample in the vertical direction mode and the horizontal mode among the intra directional prediction modes similarly to the INTRA_DC mode.
  • the value of the prediction sample may be derived based on a reference sample located in the prediction direction.
  • a boundary sample which is not located in the prediction direction among the left boundary sample or the upper boundary sample of the prediction block may be adjacent to a reference sample which is not used for prediction. That is, the distance from the reference sample not used for prediction may be much closer than the distance from the reference sample used for prediction.
  • the decoder may adaptively apply filtering to left boundary samples or upper boundary samples depending on whether the intra prediction direction is vertical or horizontal. That is, when the intra prediction direction is the vertical direction, the filtering may be applied to the left boundary samples, and when the intra prediction direction is the horizontal direction, the filtering may be applied to the upper boundary samples.
  • the intra prediction mode can be largely divided into directional prediction and non-directional prediction.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating directional prediction in an intra prediction mode.
  • Directional prediction is mainly used when making a prediction signal of a directional texture.
  • FIG. 6 (a) illustrates 34 angular directions defined in HEVC
  • FIG. 6 (b) illustrates patterns of prediction signals along each direction.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating non-directional prediction in intra prediction mode.
  • Non-directional prediction is used when creating a prediction signal with a smooth texture, but without a specific directionality.
  • FIG. 7A illustrates a planar prediction method
  • FIG. 7B illustrates a pattern of a prediction signal according to a planar mode and a DC mode.
  • the prediction value p_h [x] [y] in the horizontal direction and the prediction value p_v in the vertical direction with respect to the current prediction sample p [x] [y]. [x] [y]) is derived as a sum.
  • the predicted values p_h [x] [y] in the horizontal direction are the peripheral samples (p [-1] [y]) located on the left and the right samples (p [N], respectively, given a constant weight. ] [-1]).
  • the predicted values p_v [x] [y] in the vertical direction are each a peripheral sample p [x] [-1] positioned above a predetermined weight and a peripheral sample p positioned below. Derived from the sum of [-1] [N]).
  • modes other than DC mode and planar mode are directional. If the block to be predicted has a pattern in a certain direction, the accuracy of the prediction signal is increased, but if the random patterns (sand, leaves, clouds, etc.) exist in the block or the objects in the block, the prediction accuracy may be lowered. .
  • the prediction accuracy can be increased in the smooth region without the direction, but the accuracy is low in predicting the region having the pattern without the direction.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a problem in conventional intra mode prediction.
  • the biggest problem of the existing technology is that when the reference sample used to make the prediction signal is very different from the signal of the block to be predicted, the prediction performance is greatly degraded, resulting in a large number of residual signals. ), The compression rate is greatly reduced.
  • the present invention proposes an efficient non-directional intra prediction method.
  • reduce the size of the current block ie, sub-sampling or down-scaling.
  • a method of upsampling the size of the reconstructed small block is used as a prediction block for the current block.
  • the residual signal for the current block may consist of a first order residual signal based on the sub-sampled prediction sample and a second order residual signal based on the full sampling prediction sample upsampled from the sub-sampled reconstruction sample.
  • the residual signal for the samples that are not included in the primary residual signal of the secondary residual signal is obtained from the sub-sampled reconstructed sample. Since it is generated, it can be significantly reduced than the residual signal generated based on the existing intra prediction, thereby improving the compression ratio of the image.
  • FIG. 9 illustrates an intra prediction mode based image processing method according to an embodiment of the present invention.
  • 9 (a) to 9 (d) illustrate the first to fourth steps of the intra prediction method according to the present invention sequentially from the encoder side to the encoder side.
  • FIG. 9 illustrates a case in which the current processing block is 8 ⁇ 8 in size, this is only one example for convenience of description and the present invention is not limited thereto.
  • the encoder by using an existing intra prediction scheme in a first step, the encoder generates (or derives) a prediction signal / block 910a for the current processing block. That is, the encoder may generate (or derive) a prediction signal / block 910a according to steps S502 to S504 in FIG. 5.
  • the encoder may apply an optimal intra prediction mode through rate-distortion (RD) optimization.
  • RD rate-distortion
  • the encoder may use a specific intra prediction mode, for example, a HEVC planar mode or a DC mode, among the intra prediction modes illustrated in Table 1 above by default.
  • the intra prediction mode used by the encoder as a default may be predefined, and since the encoder is known in advance, the encoder may not transmit the intra prediction mode applied to the current processing block to the decoder.
  • the encoder in a second step, the encoder generates (or derives) sub-sampled residual samples 930b.
  • the encoder sub-samples or downsamples the prediction samples 910a obtained in the first step, thereby sub-sampled prediction samples ( 920b) (or derive).
  • sub-sampling and down-sampling can be interpreted in the same sense, meaning that the resolution of the processing block is lowered.
  • Detailed examples of sub-sampling and downsampling are described below, but the present invention is not limited thereto, and various sub-sampling and downsampling schemes are used. Can be.
  • the ratio of sub-sampling or downsampling may be any ratio, and if the ratio is not predefined, the encoder should transmit the ratio to the decoder.
  • the ratio refers to the ratio between the resolution of the processing block before applying sub-sampling (or down-sampling) and the resolution of the processing block after applying sub-sampling (or down-sampling).
  • the encoder selects the sub-sampled residual samples 930b, which is the difference between the original samples 910b and the sub-sampled prediction samples 920b. After obtaining, the residual coefficients generated through transform and quantization are stored in a bitstream through entropy coding.
  • the encoder in a third step, is configured to reconstructed sub-sampled residual samples and subconstructed through inverse quantization and inverse transform.
  • -Sub-sampled prediction samples 920b are added to generate (or derive) sub-sampled reconstructed samples.
  • the encoder then sub-sampled reconstructed samples taking into account the sub-sampling ratio or downsampling ratio used in the second step (ie, reverse application). Generate (or derive) up-sampled prediction samples 910c by up-sampling.
  • up-sampling means increasing the resolution of a processing block. Detailed examples of up-sampling will be described later, but the present invention is not limited thereto, and various up-sampling schemes may be used.
  • the encoder performs a full-sampled residual through the difference between the original samples 910d and the upsampled prediction samples 920d. Generate (or derive) full-sampled residual samples 930d.
  • the encoder then entropy codes the full-sampled residual samples 930d through transform, quantization, and stores them in the bitstream.
  • FIG. 10 illustrates an intra prediction mode based image processing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 sequentially illustrate the first to fourth steps of the intra prediction method according to the present invention in terms of a decoder.
  • FIG. 10 illustrates a case in which the current processing block is 8 ⁇ 8 size, this is only one example for convenience of description and the present invention is not limited thereto.
  • the decoder performs conventional prediction in the same intra prediction mode. That is, the decoder may generate (or derive) a prediction signal / block 1010a according to steps S501 to S504 in FIG. 5.
  • the decoder may generate (or derive) a prediction signal / block 1010a according to steps S502 to S504 in FIG. 5.
  • the decoder sub-sampled prediction samples using the same sub-sampling or downsampling scheme as the encoder.
  • Generate (or derive) 1020b That is, the decoder sub-samples or downsamples the prediction samples 1010a obtained in the first step to sub-sampled prediction samples 1020b.
  • a predefined ratio may be used; otherwise, a ratio provided from an encoder may be used.
  • the decoder then subconstructs the sub-sampled residual sample reconstructed through inverse quantization and inverse transform from the residual coefficient obtained through bitstream parsing on the image. generate (or derive) a sampled residual samples 1010a.
  • the decoder then performs sub-sampled reconstructed samples, which is the sum of the sub-sampled prediction samples 1020b and the sub-sampled residual samples 1010a. 1030b) (or derivation).
  • the decoder obtains upsampled prediction samples 1010c using the same upsampling scheme used in the encoder.
  • the decoder up-samples the sub-sampled reconstructed samples 1030b in consideration of the sub-sampling ratio or downsampling ratio used in the second step. generate (or derive) upsampled prediction samples 1010c by upsampling.
  • the decoder performs a full-sampled residual sample on the residual coefficients obtained through bitstream parsing through inverse quantization and inverse transform. Generate (or derive) sampled residual samples (1010d).
  • the decoder uses the sum of the upsampled prediction samples 1020d (ie, the upsampled prediction samples) to obtain the full pel reconstructed samples. Acquire 1030d.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a sub-sampling or downsampling process according to an embodiment of the present invention.
  • the encoder / decoder is configured to apply sub-sampled prediction samples by applying a multi tap filter to a horizontal direction and a vertical direction, respectively. Can be generated. At this time, sub-sampling or downsampling may be performed by padding values at the boundary of the current processing block.
  • FIG. 11 illustrates a case in which sub-sampling or downsampling is performed using a 4 tap filter.
  • the current processing block is 8 ⁇ 8 in size, and sub-sampling is performed.
  • 11 (a) illustrates the current processing block.
  • the encoder / decoder is located around the current processing block through padding with values of samples located at the top and left boundaries of the current processing block, as shown in FIGS. 11 (b) and 11 (c).
  • the value of the sample can be derived.
  • the encoder / decoder pads peripheral sample values in the vertical direction with sample values located at the upper boundary of the current processing block as shown in FIG. 11 (b), and as shown in FIG. 11 (c). Padding may be performed in a horizontal direction with a sample value located at a left boundary.
  • 11 illustrates an example in which padding is performed in a horizontal direction following a vertical direction, but the present invention is not limited thereto and the order may be changed.
  • the encoder / decoder performs sub-sampling or downsampling through 4 tap filtering to perform sub-sampling located at the top and left boundaries of the current processing block.
  • Sub-sampled predictioin samples can be derived.
  • the encoder / decoder derives a sample value located at the top boundary of the current processing block through the 4 tap filter in the vertical direction as shown in FIG. 11 (d), and FIG. 11.
  • a sample value located at the left boundary of the current processing block may be derived through a four tap filter in the horizontal direction.
  • 11 illustrates an example in which filtering is performed in a horizontal direction after a vertical direction, but the present invention is not limited thereto and the order may be changed.
  • a value predefined as a multi tap filter coefficient may be used in the encoder / decoder equally, and the encoder may transmit the filter coefficient value to the decoder.
  • the encoder / decoder may derive sub-sampled predictioin samples for the current processing block through 4 tap filtering as shown in FIG. 11 (f).
  • FIG. 12 is a diagram for explaining an up-sampling process according to an embodiment of the present invention.
  • the encoder / decoder applies up-sampled prediction samples by applying a multi tap filter to a horizontal direction and a vertical direction, respectively. Can be generated.
  • up-sampling may be performed by using the samples as they are if there are samples available around the current processing block, or padding the values of the current processing block boundary.
  • FIG. 12 illustrates a case in which up-sampling is performed using a 4 tap filter.
  • the current processing block is 8 ⁇ 8 in size, and sub-sampling or downsampling is performed.
  • 12 (a) illustrates sub-sampled predictioin samples for the current processing block.
  • the encoder / decoder is located around the current processing block through padding with values of samples located at the top and left boundaries of the current processing block, as shown in FIGS. 12 (b) and 12 (c).
  • the value of the sample can be derived. That is, the encoder / decoder pads peripheral sample values in a vertical direction with sample values located at an upper boundary of the current processing block as shown in FIG. 12 (b), and leftwards the current processing block as shown in FIG. 12 (c). Padding may be performed in a horizontal direction with a sample value located at a boundary.
  • 12 illustrates an example in which padding is performed in a horizontal direction following a vertical direction, but the present invention is not limited thereto and the order may be changed.
  • the encoder / decoder performs up-sampling through four tap filtering so that samples in new vertical and new horizontal directions (ie, sub-sampling or downsampling) are performed. Sample not present by down-sampling).
  • the encoder / decoder derives a new vertical sample value through a four tap filter in the horizontal direction as shown in FIG. 12 (d), and as shown in FIG. 12 (e).
  • a four tap filter in the vertical direction can derive a new horizontal sample value.
  • 12 illustrates an example in which filtering is performed in a vertical direction after the horizontal direction, but the present invention is not limited thereto and the order may be changed.
  • a value predefined as a multi tap filter coefficient may be used in the encoder / decoder equally, and the encoder may transmit the filter coefficient value to the decoder.
  • the encoder / decoder may derive up-sampled predictioin samples for the current processing block through 4 tap filtering as shown in FIG. 12 (f).
  • FIGS. 11 and 12 when sub-sampling (or down-sampling and up-sampling) are performed through multi tap filtering.
  • the present invention is not limited thereto, which will be described below with reference to the accompanying drawings.
  • FIG. 13 is a diagram for describing sub-sampling (or down-sampling and up-sampling) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13A illustrates sub-sampling (or down-sampling), and FIG. 13B illustrates up-sampling.
  • the encoder / decoder sub-samples (or down-) s the prediction block (see FIGS. 9 (a) and 10 (a)) derived by the existing intra prediction.
  • Sub-sampling by dividing into squares according to the down-sampling ratio and using specific sample values as sub-sampled prediction sampled values within each region. Down-sampling, for example, for each region, the top-left sample 1311 remains unsub-sampled prediction sampled in the current processing block. It can be used as.
  • the encoder / decoder may sub-sample by using the medium or average value of the samples 1312 belonging to each region as the sub-sampled prediction sampled value. sampling (or down-sampling) may be performed.
  • the encoder / decoder is sub-sampled in a square region divided according to sub-sampling (or down-sampling ratio) in the current processing block. Up-sampling may be performed by padding the remaining sample values 1322 with sub-sampled prediction sampled values 1321.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an intra prediction unit according to an embodiment of the present invention.
  • the intra predictor 182 (see FIG. 1; see 262 and FIG. 2) is illustrated as one block for convenience of description, but the intra predictor 182 is implemented in a configuration included in the encoder and / or the decoder. Can be.
  • the intra prediction units 182 and 262 implement the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 9 to 13.
  • the intra prediction units 182 and 262 may include an intra prediction processor 1401, a sub-sampling / down-sampling unit 1402, and an up-sampling unit. It can be configured to include.
  • the intra prediction processor 1401 generates a prediction block (ie, a prediction sample) for the current processing block by using an existing intra prediction method. For example, the method illustrated in FIGS. 5 to 7 may be used.
  • the sub-sampling / down-sampling unit 1402 sub-samples or downsamples the prediction samples output from the intra prediction processing unit 1401. downsampling to generate (or derive) sub-sampled prediction samples.
  • the encoder (especially subtractor 115, see Figure 1) is a sub-sampling / down-sampling section in the original samples (original samples)
  • Sub-sampled prediction samples output from 1402 may be subtracted to generate (derive) sub-sampled residual samples.
  • the encoder (particularly, the transformer 120 (see FIG. 1)) generates transform coefficients by applying a transform technique to sub-sampled residuals, and generates an encoder (particularly, quantization).
  • the unit 130 (see FIG. 1) may quantize the transform coefficients to generate residual coefficients.
  • the encoder (in particular, the entropy encoding unit 190 (see FIG. 1)) may entropy-code a residual coefficient and output the entropy coded bit stream.
  • the encoder (in particular, inverse quantization unit 140, see FIG. 1) inverse quantizes the residual coefficient
  • the encoder in particular, inverse transformer, 150, see FIG. 1) inversely transforms the inverse quantized signal. Applying can restore the sub-sampled residuals.
  • the encoder (especially adder 155, see FIG. 1) may be configured with reconstructed sub-sampled residuals and sub-sampling / down-sampling.
  • the sub-sampled prediction samples output from the unit 1402 may be summed to generate (or derive) sub-sampled reconstructed samples.
  • the decoder (especially, the entropy decoding unit 210 (see FIG. 2)) parses a bitstream of an image to generate (or derive) a residual coefficient. )can do.
  • the decoder (in particular, inverse quantizer 220, see FIG. 2) applies inverse quantization to the residual coefficient, and the decoder (in particular, inverse transformer 230, see FIG. 2) reconstructs through inverse transform. Reconstructed sub-sampled residual samples may be generated (or derived).
  • the decoder (especially adder 235, see FIG. 2) may be used to reconstructed sub-sampled residual samples and sub-sampling / down-sampling.
  • Sub-sampled reconstructed samples may be generated by combining the sub-sampled prediction samples output from the unit 1402.
  • the up-samling unit 1403 may include sub-sampled reconstructed samples in consideration of the sub-sampling ratio (or downsampling ratio). Generate (or derive) up-sampled prediction samples by up-sampling.
  • the encoder (particularly, the subtractor 115, see FIG. 1) is the up-sampling output from the up-sampling unit 1403 in the original samples. Up-sampled prediction samples may be subtracted to produce (derived) full-sampled residuals.
  • the encoder (particularly, the transform unit 120 (see FIG. 1)) may generate a transform coefficient by applying a transform technique to full-sampled residuals.
  • the encoder (particularly, the quantization unit 130, see FIG. 1) may quantize the transform coefficient to generate a residual coefficient.
  • the encoder (in particular, the entropy encoding unit 190 (see FIG. 1)) may entropy-code a residual coefficient and output the entropy coded bit stream.
  • the decoder (especially, the entropy decoding unit 210 (see FIG. 2)) parses a bitstream of an image to generate (or derive) a residual coefficient. )can do.
  • the decoder (in particular, inverse quantizer 220, see FIG. 2) inverse quantizes the residual coefficient, and the decoder (in particular, inverse transformer 230, see FIG. 2) is reconstructed through an inverse transform ( reconstructed full-sampled residual samples may be generated (or derived).
  • the decoder (particularly, adder 235, see FIG. 2) includes up-sampled prediction samples and reconstructed full-sampling output from up-sampling section 1403.
  • the sum of the full-sampled residual samples may be used to generate (or derive) full-sampled reconstructed samples.
  • 15 is a diagram illustrating a method of processing an image based on an intra prediction mode according to an embodiment of the present invention.
  • the encoder / decoder generates a prediction block (ie, a prediction sample) for the current processing block by using an existing intra prediction method (S1501).
  • the intra prediction may be performed in a predefined intra prediction mode (eg, planar or DC mode).
  • a predefined intra prediction mode eg, planar or DC mode.
  • intra prediction may be performed in an intra prediction mode derived (or applied) for the corresponding processing block.
  • the encoder / decoder generates (or derives) sub-sampled prediction samples by sub-sampling or downsampling the prediction samples output from step S1501. (S1502).
  • the ratio of sub-sampling may be predefined or derived from a bitstream for the corresponding image.
  • the encoder / decoder ups by up-sampling the sub-sampled reconstructed samples taking into account the sub-sampling ratio (or downsampling ratio).
  • Generate (or derive) sampled prediction samples (S1503).
  • the ratio of up-sampling may be predefined or derived from a bitstream for the corresponding image.
  • the sub-sampled reconstructed sample may be generated by adding the reconstructed sub-sampled residual sample and the sub-sampled prediction sample.
  • the sub-sampled residual sample may be a difference between an original sample and a sub-sampled prediction sample of the processing block.
  • the reconstructed sub-sampled residual sample may be generated through inverse quantization and inverse transform from residual coefficients for the processing block.
  • the full-sampled reconstructed sample for subsequent processing blocks may include the restored full-sampled residual sample and the up-sampled prediction sample. It can be generated by adding up.
  • the full-sampled residual sample may be a difference between an original sample and an up-sampled prediction sample of the processing block.
  • the restored full-sampled residual sample may be generated through inverse quantization and inverse transform from the residual coefficients from the residual coefficients for the processing block. .
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

본 발명에서는 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 상기 영상 내 처리 블록에 대하여 상기 인트라 예측을 수행하여 예측 샘플(prediction sample)을 생성하는 단계, 상기 예측 샘플(prediction sample)을 서브-샘플링(sub-sampling)하여 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled prediction sample)을 생성하는 단계 및 서브-샘플링된 복원 샘플(sub-sampled reconstructed sample)을 업-샘플링(up-sampling)하여 업-샘플링된 예측 샘플(up-sampled prediction sample)을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 정지 영상 또는 동영상 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 인트라 예측 모드(intra prediction mode) 기반으로 정지 영상 또는 동영상을 인코딩/디코딩하는 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
압축 부호화란 디지털화한 정보를 통신 회선을 통해 전송하거나, 저장 매체에 적합한 형태로 저장하기 위한 일련의 신호 처리 기술을 의미한다. 영상, 이미지, 음성 등의 미디어가 압축 부호화의 대상이 될 수 있으며, 특히 영상을 대상으로 압축 부호화를 수행하는 기술을 비디오 영상 압축이라고 일컫는다.
차세대 비디오 컨텐츠는 고해상도(high spatial resolution), 고프레임율(high frame rate) 및 영상 표현의 고차원화(high dimensionality of scene representation)라는 특징을 갖게 될 것이다. 그러한 컨텐츠를 처리하기 위해서는 메모리 저장(memory storage), 메모리 액세스율(memory access rate) 및 처리 전력(processing power) 측면에서 엄청난 증가를 가져올 것이다.
따라서, 차세대 비디오 컨텐츠를 보다 효율적으로 처리하기 위한 코딩 툴을 디자인할 필요가 있다.
기존의 정지 영상 또는 동영상의 압축 기술에서는 블록 기반으로 영상을 압축하는 방법을 이용한다. 이때, 인트라 예측 모드 적용 시 참조 샘플(reference sample)과 예측하고자 하는 블록의 샘플과의 차이가 매우 상이한 경우, 예측 성능이 크게 떨어지게 되고, 결국 많은 잔차 신호(residual signal)을 전송하게 되므로, 압축률이 크게 떨어지게 된다.
본 발명의 목적은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 예측 성능을 높이며 또한 잔차 신호(residual signal)를 줄이기 위한 인트라 예측 방법을 제안한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상은, 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, 상기 영상 내 처리 블록에 대하여 상기 인트라 예측을 수행하여 예측 샘플(prediction sample)을 생성하는 단계, 상기 예측 샘플(prediction sample)을 서브-샘플링(sub-sampling)하여 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled prediction sample)을 생성하는 단계 및 서브-샘플링된 복원 샘플(sub-sampled reconstructed sample)을 업-샘플링(up-sampling)하여 업-샘플링된 예측 샘플(up-sampled prediction sample)을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양상은, 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서, 상기 영상 내 처리 블록에 대하여 상기 인트라 예측을 수행하여 예측 샘플(prediction sample)을 생성하는 인트라 예측 처리부, 예측 샘플(prediction sample)을 서브-샘플링(sub-sampling)하여 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled prediction sample)을 생성하는 서브-샘플링(sub-sampling)부 및 서브-샘플링된 복원 샘플(sub-sampled reconstructed sample)을 업-샘플링(up-sampling)하여 업-샘플링된 예측 샘플(up-sampled prediction sample)을 생성하는 업-샘플링(up-sampling)부를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 서브-샘플링된 복원 샘플(sub-sampled reconstructed sample)은 복원된 서브-샘플링된 잔차 샘플(sub-sampled residual sample)과 상기 서브-샘플링된 예측 블록(sub-sampled prediction sample)을 합하여 생성될 수 있다.
바람직하게, 상기 복원된 서브-샘플링된 잔차 샘플(sub-sampled residual sample)은 상기 처리 블록에 대한 잔차 계수(residual coefficient)로부터 역양자화(inverse quantization) 및 역변환(inverse transform)을 통해 생성될 수 있다.
바람직하게, 상기 처리 블록에 대한 풀-샘플링된 복원 샘플(full-sampled reconstructed sample)은 복원된 풀-샘플링된 잔차 샘플(full-sampled residual sample)과 상기 업-샘플링된 예측 샘플(up-sampled prediction sample)을 합하여 생성될 수 있다.
바람직하게, 상기 복원된 풀-샘플링된 잔차 샘플(full-sampled residual sample)은 상기 처리 블록에 대한 잔차 계수(residual coefficient)로부터 잔차 계수로부터 역양자화(inverse quantization) 및 역변환(inverse transform)을 통해 생성될 수 있다.
바람직하게, 상기 인트라 예측은 플래너(planar) 또는 DC 모드로 수행될 수 있다.
바람직하게, 상기 처리 블록에 대한 인트라 예측 모드를 도출하는 단계를 더 포함하고, 상기 인트라 예측은 상기 도출된 인트라 예측 모드로 수행될 수 있다.
바람직하게, 상기 서브-샘플링(sub-sampling) 및 상기 업-샘플링(up-sampling)의 비율은 미리 정의되거나 상기 영상에 대한 비트스트림(bitstream)으로부터 도출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 현재 블록에 대한 풀-샘플링된 예측 샘플(full-sampled prediction sample)을 현재 블록 내 서브-샘플링된 복원 샘플(sub-sampled reconstructed sample)을 기반으로 생성함으로써, 현재 블록 주변의 참조 샘플(reference sample)을 기반으로 생성하는 것보다 예측 성능을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 현재 블록에 대한 풀-샘플링된 예측 샘플(full-sampled prediction sample)을 현재 블록 내 서브-샘플링된 복원 샘플(sub-sampled reconstructed sample)을 기반으로 생성함으로써, 특히 랜덤한 텍스처 영역(예를 들어, 블록 내 랜덤한 패턴 또는 객체가 존재하는 영역)에 대한 인트라 예측 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 예측 성능이 높아짐에 따라 잔차 신호(residual signal)를 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 영상의 압축률을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 인트라 예측 방법을 예시하는 도면이다.
도 6은 인트라 예측 모드에서 방향성 예측을 예시하는 도면이다.
도 7은 인트라 예측 모드에서 비-방향성 예측을 예시하는 도면이다.
도 8은 기존의 인트라 모드 예측에서의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법을 예시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법을 예시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브-샘플링(sub-sampling) 또는 다운-샘플링(downsampling) 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 업-샘플링(up-sampling) 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브-샘플링(sub-sampling)(또는 다운-샘플링(down-sampling) 및 업-샘플링(up-sampling)을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측부를 예시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법을 예시하는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용하여 설명한다. 그러한 경우에는 해당 부분의 상세 설명에서 그 의미를 명확히 기재하므로, 본 발명의 설명에서 사용된 용어의 명칭만으로 단순 해석되어서는 안 될 것이며 그 해당 용어의 의미까지 파악하여 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다. 예를 들어, 신호, 데이터, 샘플, 픽쳐, 프레임, 블록 등의 경우 각 코딩 과정에서 적절하게 대체되어 해석될 수 있을 것이다.
이하 본 명세서에서 '처리 유닛'은 예측, 변환 및/또는 양자화 등과 같은 인코딩/디코딩의 처리 과정이 수행되는 단위를 의미한다. 이하, 설명의 편의를 위해 처리 유닛은 '처리 블록' 또는 '블록'으로 지칭될 수도 있다.
처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위와 색차(chroma) 성분에 대한 단위를 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, 처리 유닛은 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit), 코딩 유닛(CU: Coding Unit), 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)에 해당될 수 있다.
또한, 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위 또는 색차(chroma) 성분에 대한 단위로 해석될 수 있다. 예를 들어, 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block), 코딩 블록(CB: Coding Block), 예측 블록(PU: Prediction Block) 또는 변환 블록(TB: Transform Block)에 해당될 수 있다. 또는, 색차(chroma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB), 코딩 블록(CB), 예측 블록(PU) 또는 변환 블록(TB)에 해당될 수 있다. 또한, 이에 한정되는 것은 아니며 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위와 색차(chroma) 성분에 대한 단위를 포함하는 의미로 해석될 수도 있다.
또한, 처리 유닛은 반드시 정사각형의 블록으로 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 꼭지점을 가지는 다각형 형태로 구성될 수도 있다.
또한, 이하 본 명세서에서 픽셀 또는 화소 등을 샘플로 통칭한다. 그리고, 샘플을 이용한다는 것은 픽셀 값 또는 화소 값 등을 이용한다는 것을 의미할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 인코더(100)는 영상 분할부(110), 감산기(115), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 가산기(155), 필터링부(160), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer)(170), 예측부(180) 및 엔트로피 인코딩부(190)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 예측부(180)는 인터 예측부(181), 인트라 예측부(182)을 포함하여 구성될 수 있다.
영상 분할부(110)는 인코더(100)에 입력된 입력 영상 신호(Input video signal)(또는, 픽쳐, 프레임)를 하나 이상의 처리 유닛으로 분할한다.
감산기(115)는 입력 영상 신호에서 예측부(180)로부터(즉, 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182))로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)를 감산하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 생성한다. 생성된 차분 신호(또는 차분 블록)는 변환부(120)로 전송된다.
변환부(120)는 차분 신호(또는 차분 블록)에 변환 기법(예를 들어, DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), GBT(Graph-Based Transform), KLT(Karhunen-Loeve transform) 등)을 적용하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성한다. 이때, 변환부(120)는 차분 블록에 적용된 예측 모드와 차분 블록의 크기에 따라서 결정된 변환 기법을 이용하여 변환을 수행함으로써 변환 계수들을 생성할 수 있다.
양자화부(130)는 변환 계수를 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송하고, 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(quantized signal)를 엔트로피 코딩하여 비트 스트림으로 출력한다.
한편, 양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 신호(quantized signal)는 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 신호(quantized signal)는 루프 내의 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 차분 신호를 복원할 수 있다.
가산기(155)는 복원된 차분 신호를 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)를 생성할 수 있다.
한편, 위와 같은 압축 과정에서 인접한 블록들이 서로 다른 양자화 파라미터에 의해 양자화됨으로써 블록 경계가 보이는 열화가 발생될 수 있다. 이러한 현상을 블록킹 열화(blocking artifacts)라고 하며, 이는 화질을 평가하는 중요한 요소 중의 하나이다. 이러한 열화를 줄이기 위해 필터링 과정을 수행할 수 있다. 이러한 필터링 과정을 통해 블록킹 열화를 제거함과 동시에 현재 픽쳐에 대한 오차를 줄임으로써 화질을 향상시킬 수 있게 된다.
필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(181)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 이처럼, 필터링된 픽쳐를 화면간 예측 모드에서 참조 픽쳐로 이용함으로써 화질 뿐만 아니라 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
복호 픽쳐 버퍼(170)는 필터링된 픽쳐를 인터 예측부(181)에서의 참조 픽쳐으로 사용하기 위해 저장할 수 있다.
인터 예측부(181)는 복원 픽쳐(reconstructed picture)를 참조하여 시간적 중복성 및/또는 공간적 중복성을 제거하기 위해 시간적 예측 및/또는 공간적 예측을 수행한다. 여기서, 예측을 수행하기 위해 이용되는 참조 픽쳐는 이전 시간에 부호화/복호화 시 블록 단위로 양자화와 역양자화를 거친 변환된 신호이기 때문에, 블로킹 아티팩트(blocking artifact)나 링잉 아티팩트(ringing artifact)가 존재할 수 있다.
따라서, 인터 예측부(181)는 이러한 신호의 불연속이나 양자화로 인한 성능 저하를 해결하기 위해, 로우패스 필터(lowpass filter)를 적용함으로써 픽셀들 사이의 신호를 서브-픽셀 단위로 보간할 수 있다. 여기서, 서브-픽셀은 보간 필터를 적용하여 생성된 가상의 화소를 의미하고, 정수 픽셀은 복원된 픽쳐에 존재하는 실제 화소를 의미한다. 보간 방법으로는 선형 보간, 양선형 보간(bi-linear interpolation), 위너 필터(wiener filter) 등이 적용될 수 있다.
보간 필터는 복원 픽쳐(reconstructed picture)에 적용되어 예측의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(181)는 정수 픽셀에 보간 필터를 적용하여 보간 픽셀을 생성하고, 보간 픽셀들(interpolated pixels)로 구성된 보간 블록(interpolated block)을 예측 블록(prediction block)으로 사용하여 예측을 수행할 수 있다.
인트라 예측부(182)는 현재 부호화를 진행하려고 하는 블록의 주변에 있는 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측한다. 인트라 예측부(182)는, 인트라 예측을 수행하기 위해 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다. 먼저, 예측 신호를 생성하기 위해 필요한 참조 샘플을 준비할 수 있다. 그리고, 준비된 참조 샘플을 이용하여 예측 신호를 생성할 수 있다. 이후, 예측 모드를 부호화하게 된다. 이때, 참조 샘플은 참조 샘플 패딩 및/또는 참조 샘플 필터링을 통해 준비될 수 있다. 참조 샘플은 예측 및 복원 과정을 거쳤기 때문에 양자화 에러가 존재할 수 있다. 따라서, 이러한 에러를 줄이기 위해 인트라 예측에 이용되는 각 예측 모드에 대해 참조 샘플 필터링 과정이 수행될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 인트라 예측부(182)는 영상 내 처리 블록에 대하여 인트라 예측을 수행하여 예측 샘플(prediction sample) 생성하고, 예측 샘플(prediction sample)을 서브-샘플링(sub-sampling)하여 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled prediction sample) 생성하며, 서브-샘플링된 복원 샘플(sub-sampled reconstructed sample)을 업-샘플링(up-sampling)하여 업-샘플링된 예측 샘플(up-sampled prediction sample) 생성할 수 있다. 인트라 예측부(182)에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다.
인터 예측부(181) 또는 상기 인트라 예측부(182)를 통해 생성된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)는 복원 신호(또는 복원 블록)를 생성하기 위해 이용되거나 차분 신호(또는 차분 블록)를 생성하기 위해 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 디코더(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산기(235), 필터링부(240), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer Unit)(250), 예측부(260)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 예측부(260)는 인터 예측부(261) 및 인트라 예측부(262)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 디코더(200)를 통해 출력된 복원 영상 신호(reconstructed video signal)는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.
디코더(200)는 도 1의 인코더(100)로부터 출력된 신호(즉, 비트 스트림)을 수신하고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 엔트로피 디코딩된다.
역양자화부(220)에서는 양자화 스텝 사이즈 정보를 이용하여 엔트로피 디코딩된 신호로부터 변환 계수(transform coefficient)를 획득한다.
역변환부(230)에서는 역변환 기법을 적용하여 변환 계수를 역변환하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 획득하게 된다.
가산기(235)는 획득된 차분 신호(또는 차분 블록)를 예측부(260)(즉, 인터 예측부(261) 또는 인트라 예측부(262))로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)가 생성된다.
필터링부(240)는 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(261)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다.
본 명세서에서, 인코더(100)의 필터링부(160), 인터 예측부(181) 및 인트라 예측부(182)에서 설명된 실시예들은 각각 디코더의 필터링부(240), 인터 예측부(261) 및 인트라 예측부(262)에도 동일하게 적용될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 인트라 예측부(262)는 영상 내 처리 블록에 대하여 인트라 예측을 수행하여 예측 샘플(prediction sample) 생성하고, 예측 샘플(prediction sample)을 서브-샘플링(sub-sampling)하여 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled prediction sample) 생성하며, 서브-샘플링된 복원 샘플(sub-sampled reconstructed sample)을 업-샘플링(up-sampling)하여 업-샘플링된 예측 샘플(up-sampled prediction sample) 생성할 수 있다. 인트라 예측부(262)에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다.
일반적으로 정지 영상 또는 동영상 압축 기술(예를 들어, HEVC)에서는 블록 기반의 영상 압축 방법을 이용한다. 블록 기반의 영상 압축 방법은 영상을 특정 블록 단위로 나누어서 처리하는 방법으로서, 메모리 사용과 연산량을 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.
인코더는 하나의 영상(또는 픽쳐)을 사각형 형태의 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit) 단위로 분할한다. 그리고, 래스터 스캔 순서(raster scan order)에 따라 하나의 CTU 씩 순차적으로 인코딩한다.
HEVC에서 CTU의 크기는 64×64, 32×32, 16×16 중 어느 하나로 정해질 수 있다. 인코더는 입력된 영상의 해상도 또는 입력된 영상의 특성 등에 따라 CTU의 크기를 선택하여 사용할 수 있다. CTU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 CTB를 포함한다.
하나의 CTU은 쿼드-트리(Quad-tree) 구조로 분할될 수 있다. 즉, 하나의 CTU은 정사각형 형태를 가지면서 절반의 수평 크기(half horizontal size) 및 절반의 수직 크기(half vertical size)를 가지는 4개의 유닛으로 분할되어 코딩 유닛(CU: Coding Unit)이 생성될 수 있다. 이러한 쿼드-트리 구조의 분할은 재귀적으로 수행될 수 있다. 즉, CU은 하나의 CTU로부터 쿼드-트리 구조로 계층적으로 분할된다.
CU은 입력 영상의 처리 과정, 예컨대 인트라(intra)/인터(inter) 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위를 의미한다. CU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 블록(CB: Coding Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 CB를 포함한다. HEVC에서 CU의 크기는 64×64, 32×32, 16×16, 8×8 중 어느 하나로 정해질 수 있다.
도 3을 참조하면, 쿼드-트리의 루트 노드(root node)는 CTU와 관련된다. 쿼드-트리는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할되고, 리프 노드는 CU에 해당한다.
보다 구체적으로 살펴보면, CTU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, depth=0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CTU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CTU은 CU에 해당한다.
CTU은 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(depth=1)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 CU(a), CU(b), CU(j)는 CTU에서 한 번 분할되었으며, 1의 깊이를 가진다.
1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 퀴드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(즉, depth=2)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 CU(c), CU(h), CU(i)는 CTU에서 두 번 분할되었으며, 2의 깊이를 가진다.
또한, 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 3(즉, depth=3)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 CU(d), CU(e), CU(f), CU(g)는 CTU에서 3번 분할되었으며, 3의 깊이를 가진다.
인코더에서는 비디오 영상의 특성(예를 들어, 해상도)에 따라서 혹은 부호화의 효율을 고려하여 CU의 최대 크기 또는 최소 크기를 결정할 수 있다. 그리고, 이에 대한 정보 또는 이를 유도할 수 있는 정보가 비트스트림에 포함될 수 있다. 최대 크기를 가지는 CU를 최대 코딩 유닛(LCU: Largest Coding Unit)이라고 지칭하며, 최소 크기를 가지는 CU를 최소 코딩 유닛(SCU: Smallest Coding Unit)이라고 지칭할 수 있다.
또한, 트리 구조를 갖는 CU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 CU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 CU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, CU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
LCU가 쿼드 트리 형태로 분할되므로, LCU의 크기 및 최대 깊이 정보를 이용하면 SCU의 크기를 구할 수 있다. 또는 역으로, SCU의 크기 및 트리의 최대 깊이 정보를 이용하면, LCU의 크기를 구할 수 있다.
하나의 CU에 대하여, 해당 CU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 분할 CU 플래그(split_cu_flag))가 디코더에 전달될 수 있다. 이 분할 정보는 SCU을 제외한 모든 CU에 포함되어 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '1'이면 해당 CU은 다시 4개의 CU으로 나누어지고, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '0'이면 해당 CU은 더 이상 나누어지지 않고 해당 CU에 대한 처리 과정이 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, CU는 인트라 예측 또는 인터 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위이다. HEVC는 입력 영상을 보다 효과적으로 코딩하기 위하여 CU를 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 단위로 분할한다.
PU는 예측 블록을 생성하는 기본 단위로서, 하나의 CU 내에서도 PU 단위로 서로 다르게 예측 블록을 생성할 수 있다. 다만, 하나의 CU 내에 속한 PU들은 인트라 예측과 인터 예측이 혼합되어 사용되지 않으며, 하나의 CU 내에 속한 PU들은 동일한 예측 방법(즉, 인트라 예측 혹은 인터 예측)으로 코딩된다.
PU는 쿼드-트리 구조로 분할되지 않으며, 하나의 CU에서 미리 정해진 형태로 한번 분할된다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
PU는 PU가 속하는 CU의 코딩 모드로 인트라 예측 모드가 사용되는지 인터 예측 모드가 사용되는지에 따라 상이하게 분할된다.
도 4(a)는 인트라 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시하고, 도 4(b)는 인터 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시한다.
도 4(a)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2N×2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 2가지 타입(즉, 2N×2N 또는 N×N)으로 분할될 수 있다.
여기서, 2N×2N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU 내에 하나의 PU만이 존재하는 것을 의미한다.
반면, N×N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU는 4개의 PU로 분할되고, 각 PU 단위 별로 서로 다른 예측 블록이 생성된다. 다만, 이러한 PU의 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다.
도 4(b)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2N×2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 8가지의 PU 타입(즉, 2N×2N, N×N, 2N×N, N×2N, nL×2N, nR×2N, 2N×nU, 2N×nD)으로 분할될 수 있다.
인트라 예측과 유사하게, N×N 형태의 PU 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다.
인터 예측에서는 가로 방향으로 분할되는 2N×N 형태 및 세로 방향으로 분할되는 N×2N 형태의 PU 분할을 지원한다.
또한, 비대칭 움직임 분할(AMP: Asymmetric Motion Partition) 형태인 nL×2N, nR×2N, 2N×nU, 2N×nD 형태의 PU 분할을 지원한다. 여기서, 'n'은 2N의 1/4 값을 의미한다. 다만, AMP는 PU가 속한 CU가 최소 크기의 CU인 경우 사용될 수 없다.
하나의 CTU 내의 입력 영상을 효율적으로 부호화하기 위해 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU), 변환 유닛(TU)의 최적의 분할 구조는 아래와 같은 수행 과정을 거쳐 최소 율-왜곡(Rate-Distortion) 값을 기반으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 64×64 CTU 내 최적의 CU 분할 과정을 살펴보면, 64×64 크기의 CU에서 8×8 크기의 CU까지의 분할 과정을 거치면서 율-왜곡 비용을 계산할 수 있다. 구체적인 과정은 다음과 같다.
1) 64×64 크기의 CU에 대해 인터/인트라 예측, 변환/양자화, 역양자화/역변환 및 엔트로피 인코딩 수행을 통해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
2) 64×64 CU를 32×32 크기의 CU 4개로 분할하고 각 32×32 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
3) 32×32 CU를 16×16 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 16×16 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
4) 16×16 CU를 8×8 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 8×8 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
5) 위의 3)의 과정에서 산출한 16×16 CU의 율-왜곡 값과 위의 4)의 과정에서 산출한 4개 8×8 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 16×16 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 16×16 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.
6) 위의 2)의 과정에서 계산된 32×32 CU의 율-왜곡 값과 위의 5)의 과정에서 획득한 4개 16×16 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 32×32 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 32×32 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.
7) 마지막으로, 위의 1)의 과정에서 계산된 64×64 CU의 율-왜곡 값과 위의 6)의 과정에서 획득한 4개 32×32 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 64×64 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다.
인트라 예측 모드에서, PU 단위로 예측 모드가 선택되고, 선택된 예측 모드에 대해 실제 TU 단위로 예측과 재구성이 수행된다.
TU는 실제 예측과 재구성이 수행되는 기본 단위를 의미한다. TU는 휘도(luma) 성분에 대한 변환 블록(TB: Transform Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 TB를 포함한다.
앞서 도 3의 예시에서 하나의 CTU가 쿼드-트리 구조로 분할되어 CU가 생성되는 것과 같이, TU는 코딩하려는 하나의 CU로부터 쿼드-트리 구조로 계층적으로 분할된다.
TU는 쿼드-트리 구조로 분할되므로 CU로부터 분할된 TU는 다시 더 작은 하위 TU로 분할될 수 있다. HEVC에서는 TU의 크기는 32×32, 16×16, 8×8, 4×4 중 어느 하나로 정해질 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 쿼드-트리의 루트 노드(root node)는 CU와 관련된다고 가정한다. 쿼드-트리는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할되고, 리프 노드는 TU에 해당한다.
보다 구체적으로 살펴보면, CU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, depth=0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CU은 TU에 해당한다.
CU은 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(depth=1)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 TU(a), TU(b), TU(j)는 CU에서 한 번 분할되었으며, 1의 깊이를 가진다.
1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 퀴드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(즉, depth=2)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 TU(c), TU(h), TU(i)는 CU에서 두 번 분할되었으며, 2의 깊이를 가진다.
또한, 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 3(즉, depth=3)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 TU(d), TU(e), TU(f), TU(g)는 CU에서 3번 분할되었으며, 3의 깊이를 가진다.
트리 구조를 갖는 TU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 TU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 TU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, TU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
하나의 TU에 대하여, 해당 TU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 분할 TU 플래그(split_transform_flag))가 디코더에 전달될 수 있다. 이 분할 정보는 최소 크기의 TU을 제외한 모든 TU에 포함되어 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '1'이면 해당 TU은 다시 4개의 TU으로 나누어지고, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '0'이면 해당 TU은 더 이상 나누어지지 않는다.
도 5는 인트라 예측 방법을 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 디코더는 현재 처리 블록의 인트라 예측 모드를 도출(derivation)한다(S501).
인트라 예측에서는 예측 모드에 따라 예측에 사용되는 참조 샘플의 위치에 대한 예측 방향을 가질 수 있다. 예측 방향을 가지는 인트라 예측 모드를 인트라 방향성 예측 모드(Intra_Angular prediction mode)라고 지칭한다. 반면, 예측 방향을 가지지 않는 인트라 예측 모드로서, 인트라 플래너(INTRA_PLANAR) 예측 모드, 인트라 DC(INTRA_DC) 예측 모드가 있다.
표 1은 인트라 예측 모드와 관련 명칭에 대하여 예시한다.
Figure PCTKR2016001669-appb-T000001
인트라 예측에서는 도출되는 예측 모드에 기반하여 현재 처리 블록에 대한 예측을 수행한다. 예측 모드에 따라 예측에 사용되는 참조 샘풀과 구체적인 예측 방법이 달라지므로, 현재 블록이 인트라 예측 모드로 인코딩된 경우, 디코더는 예측을 수행하기 위해 현재 블록의 예측 모드를 도출한다.
디코더는 현재 처리 블록의 주변 샘플들(neighboring samples)이 예측에 사용될 수 있는지 확인하고, 예측에 사용할 참조 샘플들을 구성한다(S502).
인트라 예측에서 현재 처리 블록의 주변 샘플들은 nS×nS 크기의 현재 처리 블록의 좌측(left) 경계에 인접한 샘플 및 좌하측(bottom-left)에 이웃하는 총 2×nS 개의 샘플들, 현재 처리 블록의 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 우상측(top-right)에 이웃하는 총 2×nS 개의 샘플들 및 현재 처리 블록의 좌상측(top-left)에 이웃하는 1개의 샘플을 의미한다.
그러나, 현재 처리 블록의 주변 샘플들 중 일부는 아직 디코딩되지 않았거나, 이용 가능하지 않을 수 있다. 이 경우, 디코더는 이용 가능한 샘플들로 이용 가능하지 않은 샘플들을 대체(substitution)하여 예측에 사용할 참조 샘플들을 구성할 수 있다.
디코더는 인트라 예측 모드에 기반하여 참조 샘플의 필터링을 수행할 수 있(S503).
참조 샘플의 필터링 수행 여부는 현재 처리 블록의 크기에 기반하여 결정될 수 있다. 또한, 참조 샘플의 필터링 방법은 인코더로부터 전달되는 필터링 플래그에 의해 결정될 수 있다.
디코더는 인트라 예측 모드와 참조 샘플들에 기반하여 현재 처리 블록에 대한 예측 블록을 생성한다(S504). 즉, 디코더는 인트라 예측 모드 도출 단계(S501)에서 도출된 인트라 예측 모드와 참조 샘플 구성 단계(S502)와 참조 샘플 필터링 단계(S503)를 통해 획득한 참조 샘플들에 기반하여 현재 처리 블록에 대한 예측 블록을 생성(즉, 예측 샘플 생성)한다.
현재 처리 블록이 INTRA_DC 모드로 인코딩된 경우 처리 블록 간의 경계의 불연속성(discontinuity)를 최소화하기 위해, S504 단계에서 예측 블록의 좌측(left) 경계 샘플(즉, 좌측 경계에 인접한 예측 블록 내 샘플)과 상측(top) 경계 샘플(즉, 상측 경계에 인접한 예측 블록 내 샘플)을 필터링할 수 있다.
또한, S504 단계에서 인트라 방향성 예측 모드들 중 수직 방향 모드(vertical mode) 및 수평 방향 모드(horizontal mode)에 대해서도 INTRA_DC 모드와 유사하게 좌측 경계 샘플 또는 상측 경계 샘플에 필터링을 적용할 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 현재 처리 블록이 수직 방향 모드(vertical mode) 또는 수평 방향 모드(horizontal mode)로 인코딩된 경우, 예측 방향에 위치하는 참조 샘플에 기반하여 예측 샘플의 값을 도출할 수 있다. 이때, 예측 블록의 좌측 경계 샘플 또는 상측 경계 샘플 중 예측 방향에 위치하지 않는 경계 샘플이 예측에 사용되지 않는 참조 샘플과 인접할 수 있다. 즉, 예측에 사용되는 참조 샘플과의 거리보다 예측에 사용되지 않는 참조 샘플과의 거리가 훨씬 가까울 수 있다.
따라서, 디코더는 인트라 예측 방향이 수직 방향인지 수평 방향인지에 따라 적응적으로 좌측 경계 샘플들 또는 상측 경계 샘플들에 필터링을 적용할 수 있다. 즉, 인트라 예측 방향이 수직 방향인 경우, 좌측 경계 샘플들에 필터링을 적용하고, 인트라 예측 방향이 수평 방향인 경우, 상측 경계 샘플들에 필터링을 적용할 수 있다.
앞서 표 1과 같이, 인트라 예측 모드는 크게 방향성 예측(directional prediction)과 비-방향성(non-directional prediction)으로 구분될 수 있다.
도 6은 인트라 예측 모드에서 방향성 예측을 예시하는 도면이다.
방향성 예측(directional prediction)은 방향성을 가진 텍스쳐(texture)의 예측 신호를 만들 때 주로 이용된다.
도 6(a)는 HEVC에서 정의하고 있는 34개의 방향성(angular direction)을 예시하고, 도 6(b)는 각 방향(direction)에 따른 예측 신호의 패턴을 예시한다.
도 7은 인트라 예측 모드에서 비-방향성 예측을 예시하는 도면이다.
비-방향성 예측(non-directional prediction)은 특정한 방향성은 없지만 전반적으로 매끄러운(smooth) 텍스쳐(texture)의 예측 신호를 만들 때 이용된다.
도 7(a)는 플래너(planar) 예측 방법을 예시하며, 도 7(b)는 플래너(planar) 모드 및 DC 모드에 따른 예측 신호의 패턴을 예시한다.
도 7(a)와 같이, 현재 예측 샘플(p[x][y])에 대한 수평(horizontal) 방향의 예측 값(p_h[x][y])과 수직(vertical) 방향의 예측 값(p_v[x][y])을 합으로 도출된다.
수평(horizontal) 방향의 예측 값(p_h[x][y])은 각각 일정 가중치를 적용된 좌측에 위치하는 주변 샘플(p[-1][y]) 및 우측에 위치하는 주변 샘플(p[N][-1])의 합으로 도출된다. 또한, 수직(vertical) 방향의 예측 값(p_v[x][y])은 각각 일정 가중치를 적용된 상측에 위치하는 주변 샘플(p[x][-1]) 및 하측에 위치하는 주변 샘플(p[-1][N])의 합으로 도출된다.
화면 내 예측(즉, 인트라 예측) 복호화를 수행할 때, DC 모드와 플래너(planar) 모드 이외의 다른 모드는 방향성을 지니고 있다. 예측하고자 하는 블록이 일정한 방향의 패턴을 가지고 있을 경우 예측 신호의 정확도가 높아지지만, 블록 내에서 랜덤한 패턴 (모래, 나뭇잎, 구름 등)이 존재하거나 블록 내 객체가 존재할 경우 예측 정확도가 떨어질 수 있다.
또한, 비방향성의 DC 모드와 플래너(planar) 모드로 부호화 되었다 할지라도, 방향성이 없는 평활한 영역에서는 예측 정확도가 높아질 수 있으나, 방향성 없이 패턴을 가진 영역을 예측하는 데에는 정확도가 낮다.
도 8은 기존의 인트라 모드 예측에서의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 도 8(a)와 같이 현재 예측 유닛(current prediction unit)에 대한 참조 샘플들(reference samples)들이 현재 예측 블록 내 샘플들과 차이가 큰 경우 도 8의(b)와 같이 예측된 영상은 원본 영상과 차이가 크게 되고, 도 8(c)와 같이 이에 따라 부정확한 예측으로 인하여 발생한 잔차 신호는 원본 영상의 형태가 그대로 남아있게 된다.
다시 말해, 기존 기술의 가장 큰 문제점은 예측 신호를 만들기 위하여 사용하는 참조 샘플(reference sample)이 예측하고자 하는 블록의 신호와 매우 상이할 경우, 예측 성능이 크게 떨어지게 되고, 결국 많은 잔차 신호(residual signal)을 전송하게 되므로, 압축률이 크게 떨어지게 된다.
이러한 문제를 해결하고자 본 발명에서는 효율적인 인트라 예측(non-directional intra prediction) 방법을 제안한다. 특히, 랜덤한 텍스처 영역(예를 들어, 블록 내 랜덤한 패턴 또는 객체가 존재하는 영역)을 보다 정확히 표현하기 위하여, 현재 블록의 크기를 줄여(즉, 서브-샘플링(sub-sampling) 또는 다운-샘플링(downsampling)) 예측 및 복원이 수행된 후, 복원된 작은 블록의 크기를 업샘플링하여 현재 블록에 대한 예측 블록으로 사용하는 방법을 제안한다.
이처럼, 현재 블록에 대한 잔차 신호는 서브-샘플링(sub-sampling)된 예측 샘플 기반의 1차 잔차 신호와 서브-샘플링된 복원 샘플로부터 업샘플링된 풀 샘플링 예측 샘플 기반의 2차 잔차 신호로 구성될 수 있다. 특히, 참조 샘플들(reference samples)들이 현재 예측 블록 내 샘플들과 차이가 큰 경우, 2차 잔차 신호 중 1차 잔차 신호에 포함되지 않은 샘플들에 대한 잔차 신호는 서브-샘프링된 복원 샘플로부터 생성되므로, 기존의 인트라 예측 기반으로 생성된 잔차 신호 보다 현저히 감소될 수 있으며, 이를 통해 영상의 압축률을 향상시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법을 예시한다.
도 9의 (a) 내지 (d)는 인코더 측면에서 순차적으로 인코더 측면에서 본 발명에 따른 인트라 예측 방법의 제1 단계 내지 제4 단계를 예시한다.
도 9에서는 현재 처리 블록이 8×8 크기인 경우를 예시하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 하나의 예시에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 9(a)를 참조하면, 제1 단계에서 기존의 인트라 예측 방식을 활용하여, 인코더는 현재 처리 블록에 대한 예측 신호/블록(prediction signal/block)(910a)를 생성(또는 도출)한다. 즉, 인코더는 앞서 도 5에서 S502 단계 내지 S504 단계에 따라 예측 신호/블록(prediction signal/block)(910a)를 생성(또는 도출)할 수 있다.
이때, 명확한(explicit) 방식으로, 인코더는 율-왜곡(RD: Rate-distortion) 최적화를 통해 최적의 인트라 예측 모드를 적용할 수 있다. 이 경우, 인코더는 현재 처리 블록에 적용된 인트라 예측 모드를 디코더로 전송해야 한다.
또한, 인코더는 기본(default)으로 앞서 표 1에서 예시하고 있는 인트라 예측 모드 중 특정 인트라 예측 모드, 예를 들어, HEVC 플래너(planar) 모드 또는 DC 모드 등을 사용할 수도 있다. 이 경우, 인코더가 기본(default)로 사용하는 인트라 예측 모드가 미리 정의될 수 있으며, 디코더에서도 미리 알고 있으므로 인코더에서는 현재 처리 블록에 적용된 인트라 예측 모드를 디코더로 전송하지 않을 수 있다.
도 9(b)를 참조하면, 제2 단계에서, 인코더는 서브-샘플링된 잔차 샘플(sub-sampled residual samples)(930b)를 생성(또는 도출)한다.
먼저, 인코더는 제1 단계에서 획득한 예측 샘플(prediction samples)(910a)를 서브-샘플링(sub-sampling) 또는 다운-샘플링(downsampling)하여 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled prediction samples)(920b)을 생성(또는 도출)한다.
본 발명에서는 서브-샘플링(sub-sampling) 및 다운-샘플링(downsampling)은 동일한 의미로 해석될 수 있으며, 처리 블록의 해상도는 낮추는 것을 의미한다. 서브-샘플링(sub-sampling) 및 다운-샘플링(downsampling)에 대한 상세한 예시는 후술하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 서브-샘플링(sub-sampling) 및 다운-샘플링(downsampling) 방식이 이용될 수 있다.
이때, 서브-샘플링(sub-sampling) 또는 다운-샘플링(downsampling)의 비율은 어떤 비율도 가능하며, 비율이 미리 정의되지 않을 경우엔 인코더는 비율을 디코더로 전송해야 한다. 여기서, 비율은 서브-샘플링(또는 다운-샘플링)을 적용하기 전 처리 블록의 해상도와 서브-샘플링(또는 다운-샘플링)을 적용한 후 처리 블록의 해상도 간의 비율을 의미한다.
이후, 인코더는 원본 샘플(original samples)(910b)과 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled prediction samples)(920b)의 차이인 서브-샘플링된 잔차 샘플(sub-sampled residual samples)(930b)을 구한 후 변환(transform), 양자화(quantization)를 통해 생성된 잔차 계수(residual coefficient)를 엔트로피 코딩(entropy coding)을 거쳐 비트스트림(bitstream)에 저장한다.
도 9(c)를 참조하면, 제3 단계에서, 인코더는 역양자화(inverse quantization) 및 역변환(inverse transform)을 통해 복원된(reconstructed) 서브-샘플링된 잔차 샘플(sub-sampled residual samples)와 서브-샘플링된 예측 샘플(Sub-sampled prediction samples)(920b)을 더하여 서브-샘플링된 복원 샘플(sub-sampled reconstructed samples)를 생성(또는 도출)한다.
그리고, 인코더는 제2 단계에서 사용한 서브-샘플링 비율(sub-sampling ratio) 또는 다운-샘플링 비율(downsampling ratio)를 고려하여(즉, 역으로 적용) 서브-샘플링된 복원 샘플(sub-sampled reconstructed samples)을 업-샘플링(upsampling)함으로써 업-샘플링된 예측 샘플(upsampled prediction samples)(910c)을 생성(또는 도출)한다.
본 발명에서는 업-샘플링(up-sampling)은 처리 블록의 해상도를 높이는 것을 의미한다. 업-샘플링(up-sampling)에 대한 상세한 예시는 후술하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 업-샘플링(up-sampling) 방식이 이용될 수 있다.
도 9(d)를 참조하면, 제4 단계에서, 인코더는 원본 샘플(original samples)(910d)과 업-샘플링된 예측 샘플(upsampled prediction samples)(920d)과의 차이를 통해 풀-샘플링된 잔차 샘플(full-sampled residual samples)(930d)을 생성(또는 도출)한다.
그리고, 인코더는 풀-샘플링된 잔차 샘플(full-sampled residual samples)(930d)을 변환(transform), 양자화(quantization)를 거쳐 엔트로피 코딩(entropy coding)하여 비트스트림에 저장한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법을 예시한다.
도 10의 (a) 내지 (d)는 디코더 측면에서 순차적으로 본 발명에 따른 인트라 예측 방법의 제1 단계 내지 제4 단계를 예시한다.
도 10에서는 현재 처리 블록이 8×8 크기인 경우를 예시하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 하나의 예시에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10(a)를 참조하면, 제1 단계에서, 인코더에서 인트라 예측 모드(intra prediction mode)가 코딩되어 제공되었다면, 디코더는 동일한 인트라 예측 모드로 기존 예측(conventional prediction)을 수행한다. 즉, 디코더는 앞서 도 5에서 S501 단계 내지 S504 단계에 따라 예측 신호/블록(prediction signal/block)(1010a)를 생성(또는 도출)할 수 있다.
반면, 인코더에서 예측 모드(Prediction mode)를 코딩되어 제공되지 않았다면, 인코더와 동일하게 미리 정의된 인트라 예측 모드, 예를 들어, 플래너(planar) 또는 DC 모드로 예측을 수행한다. 즉, 디코더는 앞서 도 5에서 S502 단계 내지 S504 단계에 따라 예측 신호/블록(prediction signal/block)(1010a)를 생성(또는 도출)할 수 있다.
도 10(b)를 참조하면, 제2 단계에서, 디코더는 인코더와 동일한 서브-샘플링(sub-sampling) 또는 다운-샘플링(downsampling) 방식을 이용해서 서브-샘플링된 예측 샘플(sub sampled prediction samples)(1020b)을 생성(또는 도출)한다. 즉, 디코더는 제1 단계에서 획득한 예측 샘플(prediction samples)(1010a)를 서브-샘플링(sub-sampling) 또는 다운-샘플링(downsampling)하여 서브-샘플링된 예측 샘플(sub sampled prediction samples)(1020b)을 생성(또는 도출)한다.
이때, 서브-샘플링(sub-sampling) 또는 다운-샘플링(downsampling)의 비율이 미리 정의된 경우 미리 정의된 비율을 이용할 수 있으며, 그렇지 않은 경우 인코더로부터 제공된 비율을 이용할 수 있다.
그리고, 디코더는 영상에 대한 비트스트림 파싱(parsing)을 통해 얻은 잔차 계수(residual coefficient)로부터 역양자화(inverse quantization) 및 역변환(inverse transform)을 통해서 복원된(reconstructed) 서브-샘플링된 잔차 샘플(sub sampled residual samples)(1010a)을 생성(또는 도출)한다.
그리고, 디코더는 서브-샘플링된 예측 샘플(sub sampled prediction samples)(1020b)과 서브-샘플링된 잔차 샘플(sub sampled residual samples)(1010a)의 합인 서브-샘플링된 복원 샘플(sub sampled reconstructed samples)(1030b)을 생성(또는 도출)한다.
도 10(c)를 참조하면, 제3 단계에서, 디코더는 인코더에서 사용한 동일한 업샘플링(upsampling) 방식을 사용하여 업샘플링된 예측 샘플(upsampled prediction samples)(1010c)을 획득한다.
즉, 디코더는 제2 단계에서 사용한 서브-샘플링 비율(sub-sampling ratio) 또는 다운-샘플링 비율(downsampling ratio)를 고려하여 서브-샘플링된 복원 샘플(sub sampled reconstructed samples)(1030b)을 업-플링(upsampling)함으로써 업-샘플링된 예측 샘플(upsampled prediction samples)(1010c)을 생성(또는 도출)한다.
도 10(d)를 참조하면, 제4 단계에서 디코더는 비트스트림 파싱을 통해 얻은 잔차 계수(residual coefficient)를 역양자화(inverse quantization) 및 역변환(inverse transform)을 통해 풀-샘플링된 잔차 샘플(full-sampled residual samples)(1010d)를 생성(또는 도출)한다.
그리고, 디코더는 앞서 구한 풀-샘플링된 예측 샘플(upsampled prediction samples)(1020d)(즉, 업-샘플링된 예측 샘플(upsampled prediction samples))과의 합을 통해 풀 화소 복원 샘플(full pel reconstructed samples)(1030d)을 획득한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브-샘플링(sub-sampling) 또는 다운-샘플링(downsampling) 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인코더/디코더는 멀티 탭(multi tap) 필터를 수평(horizontal) 방향, 수직(vertical) 방향을 각각 적용함으로써 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled prediction samples)을 생성할 수 있다. 이때, 서브-샘플링(sub-sampling) 또는 다운-샘플링(downsampling)은 현재 처리 블록의 경계에 있는 값들을 패딩(padding)함으로써 수행될 수 있다.
도 11에서는 4 탭 필터(4 tap filter)를 이용하여 서브-샘플링(sub-sampling) 또는 다운-샘플링(downsampling)을 수행하는 경우를 예시하며, 현재 처리 블록이 8×8 크기이고, 서브-샘플링(sub-sampling) 또는 다운-샘플링(downsampling)의 비율은 1/2(=서브 샘플링된 블록/현재 처리 블록)인 경우를 예시하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 하나의 예시에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 11(a)는 현재 처리 블록을 예시한다. 인코더/디코더는 도 11(b) 및 도 11(c)와 같이 현재 처리 블록의 상측(top) 및 좌측(left) 경계에 위치하는 샘플들 값들로 패딩(padding)을 통해 현재 처리 블록 주변에 위치하는 샘플의 값을 도출할 수 있다. 다시 말해, 인코더/디코더는 도 11(b)와 같이 현재 처리 블록의 상측 경계에 위치하는 샘플 값으로 수직(vertical) 방향으로 주변 샘플 값을 패딩하고, 도 11(c)와 같이 현재 처리 블록의 좌측 경계에 위치하는 샘플 값으로 수평(horizontal) 방향으로 패딩을 수행할 수 있다. 도 11에서는 수직(vertical) 방향에 이어 수평(horizontal) 방향으로 패딩이 수행되는 예를 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 순서가 서로 바뀔 수 있다.
그리고, 인코더/디코더는 4 탭 필터링을 통한 서브-샘플링(sub-sampling) 또는 다운-샘플링(downsampling)을 수행함으로써 현재 처리 블록의 상측(top) 및 좌측(left) 경계에 위치하는 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled predictioin samples)을 도출할 수 있다. 다시 말해, 인코더/디코더는 도 11(d)와 같이 수직(vertical) 방향으로 4 탭 필터(4 tap filter)를 통해 현재 처리 블록의 상측(top) 경계에 위치하는 샘플 값을 도출하고, 도 11(e)와 같이 수평(horizontal) 방향으로 4 탭 필터(4 tap filter)를 통해 현재 처리 블록의 좌측(left) 경계에 위치하는 샘플 값을 도출할 수 있다. 도 11에서는 수직(vertical) 방향에 이어 수평(horizontal) 방향으로 필터링이 수행되는 예를 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 순서가 서로 바뀔 수 있다.
여기서, 멀티 탭 필터(multi tap filter) 계수로써 미리 정의된 값이 인코더/디코더에서 동일하게 이용될 수도 있으며, 인코더에서 필터 계수 값을 디코더에게 전송할 수도 있다.
그리고, 인코더/디코더는 도 11(f)와 같이, 4 탭 필터링을 통해 현재 처리 블록에 대한 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled predictioin samples)을 도출할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 업-샘플링(up-sampling) 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인코더/디코더는 멀티 탭(multi tap) 필터를 수평(horizontal) 방향, 수직(vertical) 방향을 각각 적용함으로써 업-샘플링된 예측 샘플(up-sampled prediction samples)을 생성할 수 있다. 이때, 업-샘플링(upsampling)은 현재 처리 블록의 주변에 사용할 수 있는 샘플들이 존재할 경우엔 해당 샘플들을 그대로 사용하고, 없을 경우엔 현재 처리 블록 경계의 값들을 패딩함으로써 수행될 수 있다.
도 12에서는 4 탭 필터(4 tap filter)를 이용하여 업-샘플링(up-sampling)을 수행하는 경우를 예시하며, 현재 처리 블록이 8×8 크기이고, 서브-샘플링(sub-sampling) 또는 다운-샘플링(downsampling)의 비율은 1/2(=서브 샘플링된 블록/현재 처리 블록)(즉, 업 샘플링(up-sampling) 비율=2)인 경우를 예시하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 하나의 예시에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 12(a)는 현재 처리 블록에 대한 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled predictioin samples)을 예시한다. 인코더/디코더는 도 12(b) 및 도 12(c)와 같이 현재 처리 블록의 상측(top) 및 좌측(left) 경계에 위치하는 샘플들 값들로 패딩(padding)을 통해 현재 처리 블록 주변에 위치하는 샘플의 값을 도출할 수 있다. 즉, 인코더/디코더는 도 12(b)와 같이 현재 처리 블록의 상측 경계에 위치하는 샘플 값으로 수직(vertical) 방향으로 주변 샘플 값을 패딩하고, 도 12(c)와 같이 현재 처리 블록의 좌측 경계에 위치하는 샘플 값으로 수평(horizontal) 방향으로 패딩을 수행할 수 있다. 도 12에서는 수직(vertical) 방향에 이어 수평(horizontal) 방향으로 패딩이 수행되는 예를 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 순서가 서로 바뀔 수 있다.
그리고, 인코더/디코더는 4 탭 필터링을 통한 업-샘플링(up-sampling)을 수행함으로써 새로운 수직(vertical) 방향 및 새로운 수평(horizontal) 방향의 샘플(즉, 서브-샘플링(sub-sampling) 또는 다운-샘플링(down-sampling)에 의해 존재하지 않은 샘플)을 생성할 수 있다. 다시 말해, 인코더/디코더는 도 12(d)와 같이 수평(horizontal) 방향의 4 탭 필터(4 tap filter)를 통해 새로운 수직(vertical) 방향의 샘플 값을 도출하고, 도 12(e)와 같이 수직(vertical) 방향의 4 탭 필터(4 tap filter)를 통해 새로운 수평(horizontal) 방향의 샘플 값을 도출할 수 있다. 도 12에서는 수평(horizontal) 방향에 이어 수직(vertical) 방향으로 필터링이 수행되는 예를 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 순서가 서로 바뀔 수 있다.
여기서, 멀티 탭 필터(multi tap filter) 계수로써 미리 정의된 값이 인코더/디코더에서 동일하게 이용될 수도 있으며, 인코더에서 필터 계수 값을 디코더에게 전송할 수도 있다.
그리고, 인코더/디코더는 도 12(f)와 같이, 4 탭 필터링을 통해 현재 처리 블록에 대한 업-샘플링된 예측 샘플(up-sampled predictioin samples)을 도출할 수 있다.
한편, 앞서 도 11 및 도 12에서는 멀티 탭 필터링(multi tap filtering)을 통해 서브-샘플링(sub-sampling)(또는 다운-샘플링(down-sampling) 및 업-샘플링(up-sampling)이 수행되는 경우를 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브-샘플링(sub-sampling)(또는 다운-샘플링(down-sampling) 및 업-샘플링(up-sampling)을 설명하기 위한 도면이다.
도 13(a)는 서브-샘플링(sub-sampling)(또는 다운-샘플링(down-sampling))을 예시하고, 도 13(b)는 업-샘플링(up-sampling)을 예시한다.
도 13(a)를 참조하면, 인코더/디코더는 기존의 인트라 예측에 의해 도출된 예측 블록(도 9(a) 및 도 10(a) 참조)을 서브-샘플링(sub-sampling)(또는 다운-샘플링(down-sampling) 비율에 따라 정방형으로 구분하고, 각 영역 내에서 특정 샘플 값을 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled prediction sampled) 값으로 이용함으로써 서브-샘플링(sub-sampling)(또는 다운-샘플링(down-sampling))을 수행할 수 있다. 예를 들어, 각 영역 별로 좌상단(top-left) 샘플(1311)이 그대로 현재 처리 블록 내 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled prediction sampled)로 이용될 수 있다.
또는, 인코더/디코더는 각 영역에 속한 샘플들(1312)의 중간값(medium) 또는 평균값(average)을 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled prediction sampled) 값으로 이용함으로써 서브-샘플링(sub-sampling)(또는 다운-샘플링(down-sampling))을 수행할 수도 있다.
도 13(b)를 참조하면, 인코더/디코더는 현재 처리 블록 내에서 서브-샘플링(sub-sampling)(또는 다운-샘플링(down-sampling) 비율에 따라 구분된 정방형의 영역 내에서 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled prediction sampled) 값(1321)으로 나머지 샘플 값(1322)을 패딩함으로써 업-샘플링(up-sampling)을 수행할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측부를 예시하는 도면이다.
도 14에서는 설명의 편의를 위해 인트라 예측부(182, 도 1 참조; 262, 도 2 참조)를 하나의 블록으로 도시하였으나, 인트라 예측부(182)는 인코더 및/또는 디코더에 포함되는 구성으로 구현될 수 있다.
도 14를 참조하면, 인트라 예측부(182, 262)는 앞서 도 9 내지 도 13에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 구체적으로, 인트라 예측부(182, 262)는 인트라 예측 처리부(1401), 서브-샘플링(sub-sampling)/다운-샘플링(down-sampling)부(1402) 및 업-샘플링(up-sampling)부를 포함하여 구성될 수 있다.
인트라 예측 처리부(1401)는 기존의 인트라 예측 방법을 이용하여 현재 처리 블록에 대한 예측 블록(즉, 예측 샘플)을 생성한다. 예를 들어, 앞서 도 5 내지 도 7에서 예시한 방법을 이용할 수 있다.
서브-샘플링(sub-sampling)/다운-샘플링(down-sampling)부(1402)는 인트라 예측 처리부(1401)로부터 출력된 예측 샘플(prediction samples)을 서브-샘플링(sub-sampling) 또는 다운-샘플링(downsampling)하여 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled prediction samples)을 생성(또는 도출)한다.
먼저, 인코더의 측면에서 이후 과정을 살펴보면, 인코더(특히, 감산기(115), 도 1 참조)는 원본 샘플(original samples)에서 서브-샘플링(sub-sampling)/다운-샘플링(down-sampling)부(1402)로부터 출력된 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled prediction samples)을 감산하여 서브-샘플링된 잔차 샘플(sub-sampled residual samples)를 생성(도출)할 수 있다. 그리고, 인코더(특히, 변환부(120), 도 1 참조)에서는 서브-샘플링된 잔차 샘플(sub-sampled residuals)에 변환 기법을 적용하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성하고, 인코더(특히, 양자화부(130), 도 1 참조)는 변환 계수를 양자화하여 잔차 계수(residual coefficient)를 생성할 수 있다. 그리고, 인코더(특히, 엔트로피 인코딩부(190), 도 1 참조)는 잔차 계수(residual coefficient)를 엔트로피 코딩하여 비트 스트림으로 출력할 수 있다.
또한, 인코더(특히, 역양자화부(140), 도 1 참조)는 잔차 계수(residual coefficient)를 역양자화하고, 인코더(특히, 역변환부(150), 도 1 참조)는 역양자화된 신호에 역변환을 적용함으로써 서브-샘플링된 잔차 샘플(sub-sampled residuals)를 복원할 수 있다.
그리고, 인코더(특히, 가산기(155), 도 1 참조)는 복원된(reconstructed) 서브-샘플링된 잔차 샘플(sub-sampled residuals)와 서브-샘플링(sub-sampling)/다운-샘플링(down-sampling)부(1402)로부터 출력된 서브-샘플링된 예측 샘플(Sub-sampled prediction samples)을 합하여 서브-샘플링된 복원 샘플(sub-sampled reconstructed samples)를 생성(또는 도출)할 수 있다.
다음으로, 디코더의 측면에서 이후 과정을 살펴보면, 디코더(특히, 엔트로피 디코딩부(210), 도 2 참조)는 영상에 대한 비트스트림을 파싱(parsing)하여 잔차 계수(residual coefficient)를 생성(또는 도출)할 수 있다. 그리고, 디코더(특히, 역양자화부(220), 도 2 참조)는 잔차 계수에 역양자화를 적용하고, 디코더(특히, 역변환부(230), 도 2 참조)는 역변환(inverse transform)을 통해서 복원된(reconstructed) 서브-샘플링된 잔차 샘플(sub sampled residual samples)을 생성(또는 도출)할 수 있다.
그리고, 디코더(특히, 가산기(235), 도 2 참조)는 복원된(reconstructed) 서브-샘플링된 잔차 샘플(sub sampled residual samples)과 서브-샘플링(sub-sampling)/다운-샘플링(down-sampling)부(1402)로부터 출력된 서브-샘플링된 예측 샘플(sub sampled prediction samples)을 합하여 서브-샘플링된 복원 샘플(sub sampled reconstructed samples)을 생성(또는 도출)할 수 있다.
업-샘플링(up-samling)부(1403)는 서브-샘플링 비율(sub-sampling ratio)(또는 다운-샘플링 비율(downsampling ratio))를 고려하여 서브-샘플링된 복원 샘플(sub-sampled reconstructed samples)을 업-샘플링(upsampling)함으로써 업-샘플링된 예측 샘플(upsampled prediction samples)을 생성(또는 도출)한다.
먼저, 인코더의 측면에서 이후 과정을 살펴보면, 인코더(특히, 감산기(115), 도 1 참조)는 원본 샘플(original samples)에서 업-샘플링(up-samling)부(1403)로부터 출력된 업-샘플링된 예측 샘플(up-sampled prediction samples)을 감산하여 풀-샘플링된 잔차 샘플(full-sampled residuals)를 생성(도출)할 수 있다. 그리고, 인코더(특히, 변환부(120), 도 1 참조)에서는 풀-샘플링된 잔차 샘플(full-sampled residuals)에 변환 기법을 적용하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성할 수 있다. 그리고, 인코더(특히, 양자화부(130), 도 1 참조)는 변환 계수를 양자화하여 잔차 계수(residual coefficient)를 생성할 수 있다. 그리고, 인코더(특히, 엔트로피 인코딩부(190), 도 1 참조)는 잔차 계수(residual coefficient)를 엔트로피 코딩하여 비트 스트림으로 출력할 수 있다.
다음으로, 디코더의 측면에서 이후 과정을 살펴보면, 디코더(특히, 엔트로피 디코딩부(210), 도 2 참조)는 영상에 대한 비트스트림을 파싱(parsing)하여 잔차 계수(residual coefficient)를 생성(또는 도출)할 수 있다. 그리고, 디코더(특히, 역양자화부(220), 도 2 참조)는 잔차 계수를 역양자화하고, 디코더(특히, 역변환부(230), 도 2 참조)는 역변환(inverse transform)을 통해서 복원된(reconstructed) 풀-샘플링된 잔차 샘플(full-sampled residual samples)을 생성(또는 도출)할 수 있다.
그리고, 디코더(특히, 가산기(235), 도 2 참조)는 업-샘플링(up-sampling)부(1403)로부터 출력된 업-샘플링된 예측 샘플(up-sampled prediction samples)과 복원된 풀-샘플링된 잔차 샘플(full-sampled residual samples)의 합하여 풀-샘플링된 복원 샘플(full-sampled reconstructed samples)을 생성(또는 도출)할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 15를 참조하면, 인코더/디코더는 기존의 인트라 예측 방법을 이용하여 현재 처리 블록에 대한 예측 블록(즉, 예측 샘플)을 생성한다(S1501).
여기서, 인트라 예측은 미리 정의된 인트라 예측 모드(예를 들어, 플래너(planar) 또는 DC 모드)로 수행될 수 있다.
또한, 인트라 예측은 해당 처리 블록에 대하여 도출된(혹은 적용된) 인트라 예측 모드로 수행될 수 있다.
인코더/디코더는 S1501 단계로부터 출력된 예측 샘플(prediction samples)을 서브-샘플링(sub-sampling) 또는 다운-샘플링(downsampling)하여 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled prediction samples)을 생성(또는 도출)한다(S1502).
여기서, 서브-샘플링(sub-sampling)(또는 다운-샘플링(downsampling))의 비율은 미리 정의되거나 해당 영상에 대한 비트스트림(bitstream)으로부터 도출될 수 있다.
인코더/디코더는 서브-샘플링 비율(sub-sampling ratio)(또는 다운-샘플링 비율(downsampling ratio))를 고려하여 서브-샘플링된 복원 샘플(sub-sampled reconstructed samples)을 업-샘플링(upsampling)함으로써 업-샘플링된 예측 샘플(upsampled prediction samples)을 생성(또는 도출)한다(S1503).
여기서, 업-샘플링(up-sampling)의 비율은 미리 정의되거나 해당 영상에 대한 비트스트림(bitstream)으로부터 도출될 수 있다.
이때, 서브-샘플링된 복원 샘플(sub-sampled reconstructed sample)은 복원된 서브-샘플링된 잔차 샘플(sub-sampled residual sample)과 서브-샘플링된 예측 블록(sub-sampled prediction sample)을 합하여 생성될 수 있다. 여기서, 서브-샘플링된 잔차 샘플(sub-sampled residual sample)은 처리 블록의 원본 샘플(original sample)과 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled prediction sample)의 차이일 수 있다. 그리고, 복원된 서브-샘플링된 잔차 샘플(sub-sampled residual sample)은 처리 블록에 대한 잔차 계수(residual coefficient)로부터 역양자화(inverse quantization) 및 역변환(inverse transform)을 통해 생성될 수 있다.
또한, 이후 처리 블록에 대한 풀-샘플링된 복원 샘플(full-sampled reconstructed sample)은 복원된 풀-샘플링된 잔차 샘플(full-sampled residual sample)과 업-샘플링된 예측 샘플(up-sampled prediction sample)을 합하여 생성될 수 있다. 여기서, 풀-샘플링된 잔차 샘플(full-sampled residual sample)은 처리 블록의 원본 샘플(original sample)과 업-샘플링된 예측 샘플(up-sampled prediction sample)의 차이일 수 있다. 그리고, 복원된 풀-샘플링된 잔차 샘플(full-sampled residual sample)은 처리 블록에 대한 잔차 계수(residual coefficient)로부터 잔차 계수로부터 역양자화(inverse quantization) 및 역변환(inverse transform)을 통해 생성될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

Claims (9)

  1. 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서,
    상기 영상 내 처리 블록에 대하여 상기 인트라 예측을 수행하여 예측 샘플(prediction sample)을 생성하는 단계;
    상기 예측 샘플(prediction sample)을 서브-샘플링(sub-sampling)하여 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled prediction sample)을 생성하는 단계; 및
    서브-샘플링된 복원 샘플(sub-sampled reconstructed sample)을 업-샘플링(up-sampling)하여 업-샘플링된 예측 샘플(up-sampled prediction sample)을 생성하는 단계를 포함하는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서브-샘플링된 복원 샘플(sub-sampled reconstructed sample)은 복원된 서브-샘플링된 잔차 샘플(sub-sampled residual sample)과 상기 서브-샘플링된 예측 블록(sub-sampled prediction sample)을 합하여 생성되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복원된 서브-샘플링된 잔차 샘플(sub-sampled residual sample)은 상기 처리 블록에 대한 잔차 계수(residual coefficient)로부터 역양자화(inverse quantization) 및 역변환(inverse transform)을 통해 생성되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 처리 블록에 대한 풀-샘플링된 복원 샘플(full-sampled reconstructed sample)은 복원된 풀-샘플링된 잔차 샘플(full-sampled residual sample)과 상기 업-샘플링된 예측 샘플(up-sampled prediction sample)을 합하여 생성되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복원된 풀-샘플링된 잔차 샘플(full-sampled residual sample)은 상기 처리 블록에 대한 잔차 계수(residual coefficient)로부터 잔차 계수로부터 역양자화(inverse quantization) 및 역변환(inverse transform)을 통해 생성되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인트라 예측은 플래너(planar) 또는 DC 모드로 수행되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 처리 블록에 대한 인트라 예측 모드를 도출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 인트라 예측은 상기 도출된 인트라 예측 모드로 수행되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 서브-샘플링(sub-sampling) 및 상기 업-샘플링(up-sampling)의 비율은 미리 정의되거나 상기 영상에 대한 비트스트림(bitstream)으로부터 도출되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  9. 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서,
    상기 영상 내 처리 블록에 대하여 상기 인트라 예측을 수행하여 예측 샘플(prediction sample)을 생성하는 인트라 예측 처리부;
    예측 샘플(prediction sample)을 서브-샘플링(sub-sampling)하여 서브-샘플링된 예측 샘플(sub-sampled prediction sample)을 생성하는 서브-샘플링(sub-sampling)부; 및
    서브-샘플링된 복원 샘플(sub-sampled reconstructed sample)을 업-샘플링(up-sampling)하여 업-샘플링된 예측 샘플(up-sampled prediction sample)을 생성하는 업-샘플링(up-sampling)부를 포함하는 장치.
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