WO2016153146A1 - 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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WO2016153146A1
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prediction mode
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전용준
유선미
손은용
남정학
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    • H04N19/91—Entropy coding, e.g. variable length coding [VLC] or arithmetic coding

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.
  • block-based image compression technology compresses the image by dividing the image into a fixed shape in a square, so that the characteristics of the image are appropriately
  • the prediction accuracy decreases as the distance from the reference sample increases.
  • an object of the present invention is to propose a method for segmenting an image based on the direction of an intra prediction mode.
  • an object of the present invention is to propose a method of performing encoding / decoding on a divided block based on a direction of an intra prediction mode.
  • An aspect of the present invention provides a method of processing an image based on an intra prediction mode, comprising: dividing the processing block based on an intra prediction mode of a processing block and intra targeting the split processing block. And performing prediction, wherein the division direction of the divided processing block is perpendicular to the prediction direction of the intra prediction mode of the processing block.
  • An aspect of the present invention is an apparatus for processing an image based on an intra prediction mode, comprising: a splitter for dividing the processing block based on an intra prediction mode of a processing block and a target of the divided processing block; And an intra prediction processor configured to perform intra prediction, wherein the division direction of the divided processing block may be perpendicular to the prediction direction of the intra prediction mode of the processing block.
  • the processing block may be divided.
  • the processing block may be determined whether the processing block is divided in a quadrangle quadrature or perpendicular to the prediction direction.
  • the processing block when the intra prediction mode of the processing block is an intra planar or intra DC, the processing block is partitioned in a quadrangle quadrangle manner, otherwise, the processing block is It can be split perpendicular to the prediction direction.
  • the method may further include reconstructing the divided processing block into a square block and performing transform / inverse transform on the reconstructed processing block.
  • the divided processing block is 2N ⁇ N / 2
  • the divided processing block is divided into two blocks having a half horizontal size, and the two blocks are rearranged in the vertical direction to form an N ⁇ N square.
  • the block can be reconstructed.
  • the divided processing block is N / 2 x 2N
  • the divided processing block is divided into two blocks having a half vertical size, and the two blocks are rearranged in a horizontal direction so that the N x N square The block can be reconstructed.
  • the square blocks may be reconstructed by rearranging the samples included in the divided processing blocks in a predetermined order.
  • the method may further include constructing a reference sample for the divided processing block.
  • the reference sample is a sample adjacent to a left boundary of the divided processing block, on a top boundary of the divided processing block. It may consist of an adjacent sample and a sample neighboring the top-left of the divided processing block.
  • the reference sample is a sample adjacent to a left boundary of the divided processing block, a sample adjacent to a top boundary of the divided processing block and the It may consist of samples neighboring the top-left of the divided processing block.
  • the reference sample is a sample adjacent to a top-left boundary, a sample adjacent to a right boundary, and a bottom of the divided processing block. It may consist of samples adjacent to the boundary.
  • the prediction accuracy may be increased by reducing the distance between the reference sample and the prediction sample when applying the intra prediction.
  • the transform / inverse transform may be performed using a previously defined transform / inverse transform technique.
  • 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 as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 6 illustrates a prediction direction according to an intra prediction mode.
  • FIG. 7 and 8 are diagrams for explaining a problem in conventional intra mode prediction.
  • FIG. 9 illustrates an intra prediction mode based partitioning method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates a method of constructing a reference sample for an intra prediction mode based partitioned block according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram for comparing and comparing an existing block division scheme and an intra prediction mode based block division scheme according to the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram more specifically illustrating an intra predictor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 and 14 illustrate an intra prediction mode based video signal processing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram for describing a method of relocating (or reconfiguring) a transform unit according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a conventional transform block partitioning method and a transform block reconstruction method according to the present invention.
  • 17 is a view for explaining a method of relocating (or reconfiguring) a transform unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram for describing a method of relocating (or reconfiguring) a transform unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram more specifically illustrating a transform unit / inverse transform unit according to an embodiment of the present invention.
  • 20 is a diagram illustrating an intra prediction mode based image signal processing method 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 a filtering unit. 160, a decoded picture buffer (DPB) 170, a predictor 180, and an entropy encoder 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 transform unit 120 may perform the transformation by reconstructing the processing block into a square block. A more detailed description of the converter 120 will be described later.
  • 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.
  • a reconstructed signal may be generated 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 subpixel refers to a virtual pixel generated by applying an interpolation filter
  • the integer pixel refers to an actual pixel 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 may divide a processing block according to a division direction determined based on an intra prediction mode, and perform intra prediction on the divided processing block. 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 inverse transform unit 230 may perform inverse transformation by reconfiguring the processing block into a square block.
  • the inverse transform unit 230 will be described in detail later.
  • 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 may divide a processing block according to a division direction determined based on an intra prediction mode, and perform intra prediction on the divided processing block. 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 as an embodiment to which the present invention is applied.
  • 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 an intra prediction mode and related names
  • FIG. 6 illustrates a prediction direction according to the intra prediction mode.
  • 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.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a problem in conventional intra mode prediction.
  • a 4 ⁇ 4 TU is encoded in a vertical intra prediction mode in a vertical direction, and an arrow indicates a prediction direction.
  • a predicted sample value is derived using a reference sample located in the vertical direction.
  • the prediction sample 702 located at the top boundary in the TU has high prediction accuracy because it is close to the reference sample 701, but the prediction sample 703 located at the bottom boundary in the TU is referred to.
  • the prediction accuracy is low because the distance from the sample 701 is far.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a problem in conventional intra mode prediction.
  • the CU In intra prediction encoding of HEVC, as shown in FIG. 8, the CU is divided into TUs in a square shape, and actual prediction and reconstruction is performed on each divided square TU. Therefore, as shown in Figure 4, when the size of the PU is 2N ⁇ 2N and the TU depth is 1, the lower right side of the TU for the intra prediction mode in all directions as well as the intra prediction mode in the vertical direction and the intra prediction mode in the horizontal direction, respectively In the case of the sample 802, the prediction accuracy is lowered by the distance N between the reference sample 801 and the prediction sample.
  • the present invention proposes a method for increasing the accuracy of intra prediction by minimizing the distance between the reference sample and the prediction sample in intra prediction.
  • the present invention proposes a method of performing intra prediction by dividing a processing unit into various forms based on each intra prediction mode.
  • the processing unit may be divided in a form orthogonal to the prediction direction of each intra prediction mode.
  • a unit for performing intra prediction and transformation is a transform unit (TU) (or transform block), and the transform unit is a coding unit (CU) (or coding block).
  • the unit of which the intra prediction mode is divided and is determined is assumed on the assumption of a prediction unit (PU) (or prediction block), but this is merely an example and the present invention is not limited thereto.
  • the transform unit / coding unit / prediction unit may be replaced by a processing unit (or a processing block) or the like having any size or shape.
  • FIG. 9 illustrates an intra prediction mode based partitioning method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 a 2N ⁇ 2N size PU (ie, same as a CU) and a TU having a depth of 1 are illustrated.
  • FIG. 9 (a) illustrates a method of partitioning a TU in an intra prediction mode in a vertical direction
  • FIG. 9 (b) illustrates a method of partitioning a TU in an intra prediction mode in a horizontal direction
  • FIG. 9 (c) shows a lower right side.
  • a division method of a TU in the intra prediction mode of the direction ie, 135 °
  • a coding sequence of a TU is performed as TU_0, TU_1, TU_2, and TU_3, and after one TU is encoded and decoded, it is used as a reference sample for encoding the next TU.
  • the TU may be split in the horizontal direction from the CU. As such, by dividing the TU in a direction perpendicular to the direction of the intra prediction mode and performing prediction, the distance between the reference sample 901a and the far right lower prediction sample 902a at TU_0 may be reduced to N / 2. .
  • TU_1 when TU_0 is encoded and decoded and used as a reference pixel, the distance between the reference sample and the right lowermost prediction sample in TU_1 may be reduced to N / 2.
  • the same method can be used for TU_2 and TU_3 to reduce the distance between the reference sample and the farthest prediction sample to N / 2.
  • the TU may be split from the CU in the vertical direction. As such, by dividing the TU in a direction perpendicular to the direction of the intra prediction mode and performing prediction, the distance between the reference sample 901b and the far right lower prediction sample 902b at TU_0 may be reduced to N / 2. .
  • TU_1 when TU0 is encoded and decoded and used as a reference pixel, the distance between the reference sample and the right lowermost prediction sample in TU_1 may be reduced to N / 2.
  • the same method can be used for TU_2 and TU_3 to reduce the distance between the reference sample and the farthest prediction sample to N / 2.
  • the TU may be split from the CU in the 45 ° direction. As such, by dividing the TU in a direction perpendicular to the direction of the intra prediction mode and performing prediction, the distance between the reference sample 901c and the far right lower prediction sample 902c farthest from TU_0 may be reduced.
  • TU_1 when TU_0 is encoded and decoded and used as a reference pixel, the distance between the reference sample and the right lowermost prediction sample in TU_1 may be reduced to N / 2.
  • the same method can be used for TU_2 and TU_3 to reduce the distance between the reference sample and the farthest prediction sample to N / 2.
  • the TU is split from the CU in a direction orthogonal to the prediction direction of the intra prediction mode, but may be split in a quad-tree similarly to the conventional method. That is, one CU may be divided into four TUs of depth one.
  • a TU having a depth of 1 is illustrated for convenience of description, but the present invention is not limited thereto. That is, the TU may be divided by applying the same method as the example of FIG. 9 to the TU having a depth of 2 or more.
  • the TU of depth 2 may be divided from each TU of depth 1 in the intra prediction mode in the vertical direction, so that each TU of depth 2 has a vertical height. All may be N / 8. That is, the division scheme may be equally applied to a method in which a TU having a depth of 1 is divided from a CU.
  • each of the TUs of the same depth divided from one CU may be divided so that the area is the same.
  • each of the TUs of the same depth divided from one CU may be divided to include the same number of samples.
  • TU 0, TU 1, TU 2, and TU 3 may all be divided to have the same area or to include the same number of samples.
  • the TU may be divided in a direction perpendicular to the intra prediction direction with respect to various intra prediction directions.
  • intra prediction uses a total of 35 prediction modes, and when the present invention is applied to 33 prediction modes having bidirectionality, 33 kinds of intra prediction modes are used according to directions according to 33 intra prediction modes.
  • the division direction (eg, perpendicular to the intra prediction direction) of the TU of may be determined.
  • FIG. 10 illustrates a method of constructing a reference sample for an intra prediction mode based partitioned block according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates only reference samples for TU 0 and TU 2 for each intra prediction mode for convenience of description, but reference samples for TU 1 and TU 3 may be configured in the same manner.
  • FIG. 10 (a) illustrates a reference sample for a TU split in the horizontal direction according to the intra prediction mode in the vertical direction
  • FIG. 10 (b) illustrates a TU split in the vertical direction according to the intra prediction mode in the horizontal direction
  • 10C illustrates a reference sample for a TU divided in a 45 ° direction according to an intra prediction mode in the 135 ° direction (eg, INTRA_ANGULAR18 in the example of FIG. 6 above).
  • reference samples 1001a and 1002a for TUs divided in the horizontal direction are left boundaries of the TUs for each TU (TU 1, TU 2, TU 3, and TU 4). It may consist of a sample adjacent to, a sample adjacent to the top boundary of the TU, and a sample neighboring the top-left of the TU.
  • the number of reference samples may be determined based on the size of the TU and / or the partition type of the TU.
  • the total number of reference samples 1001a and 1002a of the TU is divided by a conventional quad-tree method. And a different number from the TU having the same depth. That is, in the case of an N ⁇ N-sized TU divided into square quad-trees, the reference samples 1001a and 1002a consist of 4N + 1 in total, whereas 2N ⁇ N as shown in FIG.
  • the top-left (N-top) sample can be composed of a total of (3N) + (N / 2) + one.
  • the reference samples 1001a and 1002a are samples adjacent to the left boundary of the TU and bottom-left.
  • the number of samples neighboring to is N
  • the number of samples adjacent to the top boundary of the TU and the number of samples neighboring to the top-right are (2N) + (N / 2)
  • the top left may be configured as a total of (3N) + (N / 2) +1.
  • reference samples 1001b and 1002b for TUs divided in the vertical direction are left boundaries of the TUs for each TU (TU 1, TU 2, TU 3, and TU 4). It may consist of a sample adjacent to, a sample adjacent to the top boundary of the TU, and a sample neighboring the top-left of the TU.
  • the number of reference samples may be determined based on the size of the TU and / or the partition type of the TU.
  • the total number of reference samples 1001b and 1002b of the TU is divided by a quad-tree method of square and the same. It may be configured with a different number from the TU having a depth. That is, in the case of an N ⁇ N-sized TU divided into square quad-trees, reference samples 1001b and 1002b are composed of 4N + 1 in total, whereas N / 2 as shown in FIG. 10 (b).
  • 3N samples adjacent to the left boundary and bottom-left neighbors of the corresponding TU of the TU, 3N samples adjacent to the top boundary, and right upper side N ⁇ 2 samples that are adjacent to (top-right) may be configured as a total of (3N) + (N / 2) +1 which is one sample that is adjacent to the top-left.
  • the reference samples 1001b and 1002b are samples adjacent to the left boundary of the TU and bottom-left.
  • the number of samples neighboring to is (2N) + (N / 2)
  • the number of samples adjacent to the top boundary of the TU and the number of samples neighboring to the top-right are N and the upper left (
  • One number of samples neighboring the top-left) may be configured as a total of (3N) + (N / 2) +1.
  • a reference sample for a TU divided in a 45 ° direction may include neighboring samples adjacent to a boundary of the corresponding TU for each TU.
  • the reference sample 1001c is a sample adjacent to the left boundary of the TU, a sample adjacent to the top boundary, and samples neighboring to the top-left. Can be configured.
  • the reference sample 1002c is a sample adjacent to the top-left boundary, the sample adjacent to the right boundary, and the sample adjacent to the bottom boundary of the TU. Can be configured.
  • FIG. 10 (c) only the TU divided in the 45 ° direction is illustrated, but in the case of the prediction direction other than the vertical and horizontal directions, the reference sample may be configured in the same manner as in FIG. 10 (c). have.
  • the number of reference samples may be determined based on the size of the TU and / or the partition type of the TU.
  • the total number of reference samples 1001c and 1002c of the TU is divided in a quad-tree manner in a square and is different from a TU having the same depth.
  • Other numbers can be configured. That is, the total number of reference samples 1001c and 1002c may be configured to be different from the N ⁇ N-sized TU divided into square quad-trees.
  • the reference sample may have a boundary (eg, a boundary of an adjacent TU).
  • the number of reference samples may be determined according to the length).
  • FIG. 11 is a diagram for comparing and comparing an existing block division scheme and an intra prediction mode based block division scheme according to the present invention.
  • a split form of a TU is illustrated according to a split depth of the TU.
  • FIG. 11 (a) illustrates a case in which a TU is divided by a conventional quad-tree scheme
  • FIG. 11 (b) illustrates a case in which a TU is divided based on an intra prediction mode according to the present invention.
  • the intra prediction mode may be determined in units of PUs in the intra prediction mode, and prediction and reconstruction may be performed in units of TUs.
  • the TUs included in the PU are all predicted and reconstructed according to the same intra prediction mode.
  • the prediction mode (PredMode) of the PU is A as shown in FIG. 11, regardless of whether the TU is partitioned from the CU in a conventional quad quadtree or whether the TU is split in a direction perpendicular to the intra prediction direction according to the present invention. Both TUs perform prediction and reconstruction according to the same prediction mode A. In FIG. 11, it is assumed that the prediction mode A is the intra mode prediction mode in the horizontal direction.
  • the splitting direction is determined according to the direction of the intra prediction mode, but the number of splitting of the TUs may be the same as that of a conventional quad-tree. That is, in the case of a TU of depth 1, one CU is divided into 4 TUs, and in the case of a TU of depth 2, one CU is divided into 16 TUs.
  • one CU (or TU) may be divided into four TUs of lower levels.
  • FIG. 12 is a diagram more specifically illustrating an intra predictor according to an embodiment of the present invention.
  • the intra predictor 182 (see FIG. 1, 262; FIG. 2) implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 7 to 11.
  • the intra prediction units 182 and 262 may include a TU splitter 1202 and an intra prediction processor 1203.
  • intra prediction units 182 and 262 may further include a TU division scheme determination unit 1201.
  • the TU partitioning scheme determination unit 1201 determines whether the current TU (or TB) partitioning scheme is a conventional quad-tree partitioning scheme or a partitioning scheme based on an intra prediction mode.
  • the partitioning scheme of the current TU (or TB) may be determined based on the intra prediction mode.
  • the intra prediction mode is defined as shown in Table 1 above
  • the partitioning method of the TU (or TB) to which the non-directional intra prediction mode (ie, 0 and 1) is applied is determined as a square quad-tree partitioning method.
  • the division scheme of the TU (or TB) to which the directional intra prediction mode (ie, 2 to 34) is applied may be determined as the intra prediction mode based division scheme.
  • the TU division scheme determination unit 1201 performs intra prediction. It may not be included in the portions 182 and 262.
  • the TU splitter 1202 may split the current TU (or TB) based on the intra prediction mode. In this case, the TU splitter 1202 divides the current TU (or TB) in a quad-tree manner in a direction orthogonal to the prediction direction of the intra prediction mode of the current TU (or TB) as illustrated in FIGS. 9 to 11. can do.
  • the decoder may determine whether to divide the current TU (or TB) by using the division flag provided from the encoder.
  • the TU splitter 1202 may split the current TU (or TB) in a conventional quad-tree splitting scheme.
  • the intra prediction processor 1203 performs intra prediction for each TU (or TB).
  • the intra prediction processor 1203 may perform intra prediction on the current TU (or TB) by using the process according to the example of FIG. 5.
  • the reference sample may be configured according to the example of FIG. 10.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an intra prediction mode based image signal processing method according to an embodiment of the present invention.
  • the decoder determines whether the split flag of the current TU (or TB) is 1 (S1301).
  • the position value (eg, coordinate value) for specifying the current TU (or TB) is set to the position value of the top-left sample of the current TU (or TB), whereby the current TU (or TB) ) Can be specified.
  • the division flag may be provided as a syntax element from the encoder.
  • step S1301 if the splitting flag is 1, the decoder splits the current TU (or TB) based on the intra prediction mode (S1302).
  • the decoder may split the data into a form orthogonal to the prediction direction of the intra prediction mode of the current TU (or TB).
  • dividing the current TU (or TB) means that a position value (eg, coordinate value) for specifying the current TU (or TB) is obtained from a specific sample of the TU (or TB) divided based on the intra prediction mode. It may mean that it is set to a position value (eg, a position value of a top-left sample).
  • the divided TU (or TB) corresponds to the current TU (or TB), and step S1301 is performed again. Then, steps S1301 and S1302 are repeated until the current flag of the TU (or TB) is not 1.
  • step S1301 if the splitting flag is 0, the decoder performs intra prediction on the current TU (or TB) based on the intra prediction mode (S1303).
  • the decoder may perform intra prediction on the current TU (or TB) by using the process according to the example of FIG. 5.
  • the reference sample may be configured according to the example of FIG. 10.
  • the same operation may be performed except for the step S1301 in the step of FIG. 13. That is, the current TU (or TB) may be divided and intra prediction may be performed based on the intra prediction mode.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an intra prediction mode based image signal processing method according to an embodiment of the present invention.
  • a decoder determines a division scheme of a current TU (or TB) (S1401).
  • the partitioning scheme of the current TU (or TB) may be determined based on the intra prediction mode.
  • the intra prediction mode is defined as shown in Table 1 above
  • the partitioning method of the TU (or TB) to which the non-directional intra prediction mode (ie, 0 and 1) is applied is determined as a square quad-tree partitioning method.
  • the division scheme of the TU (or TB) to which the directional intra prediction mode (ie, 2 to 34) is applied may be determined as the intra prediction mode based division scheme.
  • the position value (eg, coordinate value) for specifying the current TU (or TB) is set to the position value of the top-left sample of the current TU (or TB), whereby the current TU (or TB) ) Can be specified.
  • step S1404 when the splitting scheme of the current TU (or TB) is a square quad-tree splitting scheme, the decoder determines whether a split flag of the current TU (or TB) is 1 (S1402).
  • the division flag may be provided as a syntax element from the encoder.
  • step S1402 if the splitting flag is 1, the decoder splits the current TU (or TB) in a square quad-tree manner (S1403).
  • the decoder may split the current TU (or TB) in a square quad-tree scheme.
  • dividing the current TU (or TB) means that the position value (for example, the coordinate value) for specifying the current TU (or TB) is the upper left side of the TU (or TB) in which the quadrature is divided in a square quad-tree manner. top-left) may be set to the position value of the sample.
  • the divided TU (or TB) corresponds to the current TU (or TB), and step S1402 is performed again. Then, steps S1402 and S1403 are repeated until the split flag of the current TU (or TB) is not 1.
  • step S1401 when the splitting scheme of the current TU (or TB) is an intra prediction mode based splitting scheme, the decoder determines whether the split flag of the current TU (or TB) is 1 (S1404). ).
  • the division flag may be provided as a syntax element from the encoder.
  • step S1404 if the splitting flag is 1, the decoder splits the current TU (or TB) based on the intra prediction mode (S1302).
  • the decoder may split the data into a form orthogonal to the prediction direction of the intra prediction mode of the current TU (or TB).
  • dividing the current TU (or TB) means that a position value (eg, coordinate value) for specifying the current TU (or TB) is obtained from a specific sample of the TU (or TB) divided based on the intra prediction mode. It may mean that it is set to a position value (eg, a position value of a top-left sample).
  • the divided TU (or TB) corresponds to the current TU (or TB), and step S1404 is performed again. Then, steps S1404 and S1405 are repeated until the current flag of the TU (or TB) is not 1.
  • step S1402 or S1404 if the split flag is 0, the decoder performs intra prediction on the current TU (or TB) based on the intra prediction mode (S1406).
  • the decoder may perform intra prediction on the current TU (or TB) by using the process according to the example of FIG. 5.
  • the reference sample may be configured according to the example of FIG. 10.
  • the same operation may be performed except for the steps S1402 and S1404 in the step of FIG. 14. That is, the division scheme of the current TU (or TB) may be determined, and the intra prediction may be performed after partitioning the current TU (or TB) according to the division scheme.
  • FIG. 15 is a diagram for describing a method of relocating (or reconfiguring) a transform unit according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 15 illustrates a case where an intra mode prediction direction is vertical and is divided into four TUs having a depth of 1 in a horizontal direction from a CU having a size of 2N ⁇ 2N.
  • the TU divided in the form orthogonal to the intra prediction direction is rearranged (or reconstructed) to apply the transform of HEVC.
  • a TU 0 1510 having a size of 2N ⁇ N / 2 is divided into two blocks 1511 and 1512 having a half horizontal size and rearranged in a vertical direction (or Reconstructed) to form a square TU 0 (1520) of size N ⁇ N.
  • the TU may be rearranged according to a predetermined scan order. For example, according to the raster scan order, since the decoding process is performed before the left TU 0 1511 before the right TU 0 1512, when the TU is rearranged for conversion, the upper 1521 is replaced with the left TU 0 1511. And TU 0 1512 on the lower side 1522.
  • the decoder performs the same process for the remaining TU 1, TU 2, and TU 3 in the same manner as above.
  • the decoder performs prediction and reconstruction on the basis of each intra prediction mode in units of divided TUs. Then, the block is rearranged into a square block according to a predefined scan order, and the transform is performed in units of the relocated TUs.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a conventional transform block partitioning method and a transform block reconstruction method according to the present invention.
  • FIG. 16 a division type of a TU having a CU of 2N ⁇ 2N and a division depth of 1 is illustrated.
  • FIG. 16 (a) illustrates a case where a TU is divided by a conventional quad-tree scheme
  • FIG. 16 (b) illustrates a case where a TU is split based on an intra prediction direction according to the present invention.
  • the intra mode prediction direction is vertical and is divided into four TUs in the horizontal direction.
  • the decoder When a TU is partitioned by the existing quad quad-tree method as shown in FIG. 16 (a), the decoder performs prediction and reconstruction for each TU of a square shape according to a predefined scan order, and also performs transformation.
  • a TU when a TU is divided based on an intra prediction mode, prediction and reconstruction are performed according to a predefined scan order in units of the TU divided to be perpendicular to the prediction direction of the intra prediction mode.
  • the decoder performs rearrangement after rearranging (or reconstructing) the divided TUs so as to be perpendicular to the prediction direction, to square-shaped TUs.
  • FIG. 15 and FIG. 16 illustrate the case in which the prediction direction of the intra prediction mode is a vertical direction, the above method may be equally applied even when the prediction direction is different from this.
  • 17 is a view for explaining a method of relocating (or reconfiguring) a transform unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 illustrates a case where an intra mode prediction direction is horizontal and is divided into four TUs having a depth of 1 in a vertical direction from a CU having a size of 2N ⁇ 2N.
  • the TU partition type is determined according to the intra prediction direction, it is difficult to apply the transform provided by the HEVC, and thus, the TU partitioned in the form orthogonal to the intra prediction direction is relocated to apply the transform of the HEVC. (Or reconfigure).
  • a TU 0 1710 having an N / 2 ⁇ 2N size is divided into two blocks 1711 and 1712 having a half vertical size and rearranged in a horizontal direction to form a square. It consists of TU 0 (1720) of the form NxN size.
  • the TU may be rearranged according to a predetermined scan order. For example, according to the raster scan order, since the decoding process is performed before the upper TU 0 (1711) before the lower TU 0 (1712), the upper TU 0 (1711) to the left (1721) when relocating the TU for conversion.
  • the lower TU 0 1712 may be disposed on the right side 1722.
  • the decoder performs the same process for the remaining TU 1, TU 2, and TU 3 in the same manner as above.
  • the decoder performs prediction and reconstruction on the basis of each intra prediction mode in units of divided TUs. Then, the block is rearranged into a square block according to a predefined scan order, and the transform is performed in units of the relocated TUs.
  • FIG. 18 is a diagram for describing a method of relocating (or reconfiguring) a transform unit according to an embodiment of the present invention.
  • the intra mode prediction direction is 135 ° (for example, INTRA_ANGULAR18 in the example of FIG. 6), and is divided into four TUs having a depth of 1 in a 45 ° direction from a 2N ⁇ 2N size CU. Illustrate the case.
  • the decoder configures a square TU 0 1820 by rearranging (or reconstructing) samples included in the divided TU 0 1810 based on the intra prediction mode in a predetermined order.
  • the TU may be rearranged (or reconfigured) according to a predetermined scan order. For example, according to the raster scan order, the samples included in the divided TU 0 1810 based on the intra prediction mode are sequentially started from the top-left sample to the bottom-right sample. It can be placed in the square TU 0 (1820).
  • the square TU may be configured by rearranging (or reconstructing) the samples included in the corresponding TU in a square shape as illustrated in FIG. 18. It may be.
  • FIG. 19 is a diagram more specifically illustrating a transform unit / inverse transform unit according to an embodiment of the present invention.
  • the converter / inverse converter 120/150 (refer to FIG. 1 and 230; FIG. 2) is shown as one block, but the converter / inverse transform unit 120 (see FIG. 1 and 230) is shown. 2) corresponds to a transform unit or an inverse transform, and the transform / inverse transform processor 1093 corresponds to a transform processor or an inverse transform processor.
  • the converters / inverse converters 120 and 230 are included in the decoder, they correspond to inverse converters, and the converter / inverse converter 1093 corresponds to inverse converters.
  • the transform unit / inverse transform unit 120 and 230 implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 15 to 18.
  • the transform unit / inverse transform unit 120 and 230 may include a TU partition identification unit 1901, a TU reconstruction unit 1902, and a transform / inverse transform processing unit 1903.
  • the TU partition identification unit 1901 identifies whether the current TU (or TB) is divided into squares. That is, it identifies whether the current TU (or TB) is partitioned by the existing square quad-tree method or the partitioning method based on the intra prediction mode.
  • the TU partition identification unit 1901 may identify a partition scheme based on the intra prediction mode of the current TU (or TB). For example, when the intra prediction mode is defined as shown in Table 1 above, the partitioning method of the TU (or TB) to which the non-directional intra prediction mode (ie, 0 and 1) is applied is identified as a quadrature quad-tree partitioning method. In addition, the division scheme of the TU (or TB) to which the directional intra prediction mode (ie, 2 to 34) is applied may be identified as an intra prediction mode based division scheme.
  • the TU reconstruction unit 1902 reconstructs (or rearranges) the current TU (or TB) into square blocks.
  • the TU reconstruction unit 1902 may reconstruct (or relocate) the current TU (or TB) into a square block by using the reconstruction (or relocation) method of the TU (or TB) according to FIGS. 15 to 18. have.
  • the transform / inverse transform processing unit 1903 performs a transform / inverse transform process on the current TU (or TB).
  • the transform / inverse transform processing unit 1903 may convert / inverse transform in the manner described above with reference to FIGS. 1 and 2.
  • 20 is a diagram illustrating an intra prediction mode based image signal processing method according to an embodiment of the present invention.
  • the transform / inverse transform step is illustrated as one step for convenience of description, but the encoder may perform the transform or the inverse transform, and the decoder may perform the inverse transform.
  • the decoder / encoder (in particular, the intra prediction unit) identifies whether the current TU (or TB) is a square block (S2001).
  • the decoder / encoder may identify the division scheme based on the intra prediction mode of the current TU (or TB). For example, when the intra prediction mode is defined as shown in Table 1 above, the partitioning method of the TU (or TB) to which the non-directional intra prediction mode (ie, 0 and 1) is applied is identified as a quadrature quad-tree partitioning method. In addition, the division scheme of the TU (or TB) to which the directional intra prediction mode (ie, 2 to 34) is applied may be identified as an intra prediction mode based division scheme.
  • step S2001 the decoder / encoder reconstructs (or rearranges) the current TU (or TB) into a square block if the current TU (or TB) is not a square block (S2002).
  • the decoder / encoder may reconstruct (or reconfigure) the current TU (or TB) into a square block by using the reconstruction (or relocation) method of the TU (or TB) according to FIGS. 15 to 18. Relocation).
  • the decoder / encoder may replace the current TU (or TB).
  • the transformation / inverse transformation is performed on the target (S2003).
  • the decoder / encoder may convert / inverse transform the current TU (or TB) to the target in the manner described above with reference to FIGS. 1 and 2.
  • 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)
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Abstract

본 발명에서는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, 처리 블록의 인트라 예측 모드에 기반하여 상기 처리 블록을 분할하는 단계 및 상기 분할된 처리 블록을 대상으로 인트라 예측을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 분할된 처리 블록의 분할 방향은 상기 처리 블록의 인트라 예측 모드의 예측 방향에 수직할 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 이용하나, 블록 기반의 영상 압축 기술은 영상을 정방형으로 고정된 형태로 분할하여 영상을 압축하게 되므로 영상의 특성을 적절하게 반영하지 못할 수 있으며, 특히 인트라 예측 모드 적용 시 참조 샘플로부터 거리가 멀어짐에 따라 예측 정확도가 떨어지는 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 인트라 예측 모드의 방향에 기반하여 영상을 분할하는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 인트라 예측 모드의 방향에 기반하여 분할된 블록을 대상으로 인코딩/디코딩을 수행하는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 인트라 예측 모드의 방향에 기반하여 분할된 블록을 정방형 블록으로 재구성하는 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, 처리 블록의 인트라 예측 모드에 기반하여 상기 처리 블록을 분할하는 단계 및 상기 분할된 처리 블록을 대상으로 인트라 예측을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 분할된 처리 블록의 분할 방향은 상기 처리 블록의 인트라 예측 모드의 예측 방향에 수직할 수 있다.
본 발명의 일 양상은, 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서, 처리 블록의 인트라 예측 모드에 기반하여 상기 처리 블록을 분할하는 분할부 및 상기 분할된 처리 블록을 대상으로 인트라 예측을 수행하는 인트라 예측 처리부를 포함하고, 상기 분할된 처리 블록의 분할 방향은 상기 처리 블록의 인트라 예측 모드의 예측 방향에 수직할 수 있다.
바람직하게, 상기 처리 블록의 분할 플래그가 1인 경우, 상기 처리 블록이 분할될 수 있다.
바람직하게, 상기 처리 블록의 인트라 예측 모드를 기반으로 상기 처리 블록이 정방형의 쿼드-트리 방식으로 분할되는지 상기 예측 방향에 수직하여 분할되는지 결정될 수 있다.
바람직하게, 상기 처리 블록의 인트라 예측 모드가 인트라 플래너(intra planar) 또는 인트라 DC(intra DC)인 경우, 상기 처리 블록은 정방형의 쿼드-트리 방식으로 분할되고, 그렇지 않은 경우, 상기 처리 블록은 상기 예측 방향에 수직하여 분할될 수 있다.
바람직하게, 상기 분할된 처리 블록을 정방형의 블록으로 재구성하는 단계 및 상기 재구성된 처리 블록을 대상으로 변환/역변환을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 분할된 처리 블록이 2N×N/2인 경우, 절반의 수평 크기(half horizontal size)를 가지는 2개의 블록으로 분할되고, 상기 2개의 블록이 수직 방향으로 재배치됨으로써 N×N 정방형의 블록이 재구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 분할된 처리 블록이 N/2×2N인 경우, 절반의 수직 크기(half vertical size)를 가지는 2개의 블록으로 분할되고, 상기 2개의 블록을 수평 방향으로 재배치됨으로써 N×N 정방형의 블록이 재구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 분할된 처리 블록에 포함된 샘플이 미리 정해진 순서에 따라 재배치됨으로써 정방형의 블록이 재구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 분할된 처리 블록에 대한 참조 샘플을 구성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 분할된 처리 블록의 분할 방향이 수평 또는 수직 방향인 경우, 상기 참조 샘플은 상기 분할된 처리 블록의 좌측(left) 경계에 인접한 샘플, 상기 분할된 처리 블록의 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 상기 분할된 처리 블록의 좌상측(top-left)에 이웃하는 샘플로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 처리 블록의 분할 방향이 45°인 경우, 상기 참조 샘플은 상기 분할된 처리 블록의 좌측(left) 경계에 인접한 샘플, 상기 분할된 처리 블록의 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 상기 분할된 처리 블록의 좌상측(top-left)에 이웃하는 샘플로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 처리 블록의 분할 방향이 45°인 경우, 상기 참조 샘플은 상기 분할된 처리 블록의 좌상측(top-left) 경계에 인접한 샘플, 우측(right) 경계에 인접한 샘플 및 하측(bottom) 경계에 인접한 샘플로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 정지 영상 또는 동영상을 인트라 예측 모드의 방향에 기반하여 분할함으로써, 인트라 예측 적용 시 참조 샘플과 예측 샘플과의 거리를 줄여 예측 정확도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 인트라 예측 모드의 방향에 기반하여 분할된 블록을 정방형 블록으로 재배치(또는 재구성)함으로써 기존에 정의된 변환/역변환 기법을 이용하여 변환/역변환을 수행할 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 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인트라 예측 방법을 예시하는 도면이다.
도 6은 인트라 예측 모드에 따른 예측 방향을 예시한다.
도 7 및 도 8은 기존의 인트라 모드 예측에서의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 기반 분할 방법을 예시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 기반 분할된 블록에 대한 참조 샘플의 구성 방법을 예시한다.
도 11은 기존의 블록 분할 방식과 본 발명에 따른 인트라 예측 모드 기반 블록 분할 방식을 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측부를 보다 구체적으로 예시하는 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 기반 영상 신호 처리 방법을 예시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 유닛을 재배치(또는 재구성) 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 기존의 변환 블록 분할 방식과 본 발명에 따른 변환 블록 재구성 방법을 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 유닛의 재배치(또는 재구성) 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 유닛의 재배치(또는 재구성) 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 변환부/역변환부를 보다 구체적으로 예시하는 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 기반 영상 신호 처리 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), 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.
특히, 본 발명에 따른 변환부(120)는 현재 처리 블록이 정방형 블록이 아닌 경우, 처리 블록을 정방형의 블록으로 재구성하여 변환을 수행할 수 있다. 변환부(120)에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다.
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. 복원된 차분 신호를 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)가 생성될 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 현재 처리 블록을 인트라 예측 모드에 기반하여 결정된 분할 방향에 따라 처리 블록을 분할하고, 분할된 처리 블록에 대하여 인트라 예측을 수행할 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.
특히, 본 발명에 따른 역변환부(230)는 현재 처리 블록이 정방형 블록이 아닌 경우, 처리 블록을 정방형의 블록으로 재구성하여 역변환을 수행할 수 있다. 역변환부(230)에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다.
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 현재 처리 블록을 인트라 예측 모드에 기반하여 결정된 분할 방향에 따라 처리 블록을 분할하고, 분할된 처리 블록에 대하여 인트라 예측을 수행할 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 본 발명이 적용되는 실시예로서, 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 예시하고, 도 6은 인트라 예측 모드에 따른 예측 방향을 예시한다.
Figure PCTKR2015013170-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.
위와 같은 인트라 예측 모드에 따른 인코딩/디코딩에 있어서, 참조 샘플들로부터의 거리가 멀어짐에 따라 예측의 정확도가 떨어지는 문제가 발생된다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 7은 기존의 인트라 모드 예측에서의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에서는 4×4 크기의 TU가 수직 방향(vertical)의 인트라 예측 모드로 인코딩된 경우를 예시하며, 화살표는 예측 방향을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 수직 방향에 위치하는 참조 샘플을 이용하여 예측 샘플 값이 도출된다.
이때, TU 내 상측(top) 경계에 위치하는 예측 샘플(702)은 참조 샘플(701)과 거리가 가까우므로 예측 정확도가 높지만, TU 내 하측(bottom) 경계에 위치하는 예측 샘플(703)은 참조 샘플(701)과 거리가 멀어 예측 정확도가 낮다.
도 8은 기존의 인트라 모드 예측에서의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 8에서는 2N×2N 크기의 PU(즉, CU와 동일)와 N×N 크기의 TU(즉, 깊이=1)를 예시한다.
HEVC의 화면내 예측 부호화는 도 8과 같이 CU를 정사각형 모양으로 TU 분할을 수행하고 각각의 분할된 정사각형 TU에 대해 실제 예측과 재구성(reconstruction)이 수행된다. 따라서 그림 4에서 보듯이 PU의 크기가 2N×2N이고 TU 깊이가 1인 경우, 수직 방향의 인트라 예측 모드와 수평 방향의 인트라 예측 모드 뿐만 아니라 모든 방향에 따른 인트라 예측 모드에 대해 각각 TU의 우하측 샘플(802)의 경우 참조 샘플(801)과 예측 샘플 간의 거리 N 만큼 예측 정확도가 낮아진다.
이에 따라, 본 발명에서는 인트라 예측에서 참조 샘플과 예측 샘플의 거리를 최소화함으로써 인트라 예측의 정확도를 높이기 위한 방법을 제안한다.
특히, 본 발명에서는 각 인트라 예측 모드를 기반으로 다양한 형태로 처리 유닛을 분할하여 인트라 예측을 수행하는 방법을 제안한다.
즉, 인트라 예측 모드를 기반으로 처리 유닛을 분할하고, 인트라 예측을 수행하기 위한 방법을 제안한다. 바람직하게, 처리 유닛은 각 인트라 예측 모드의 예측 방향과 직교하는 형태로 분할될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 설명의 편의를 위해 인트라 예측 및 변환이 수행되는 단위는 변환 유닛(TU)(또는 변환 블록)이고, 변환 유닛은 코딩 유닛(CU)(또는 코딩 블록)로부터 분할되며, 인트라 예측 모드가 정해지는 단위는 예측 유닛(PU)(또는 예측 블록)을 가정하여 설명하나, 이는 하나의 예시에 불과하며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상술한 바와 같이, 변환 유닛/코딩 유닛/예측 유닛은 임의의 크기 또는 형태를 가지는 처리 유닛(또는 처리 블록) 등으로 대체될 수 있음은 물론이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 기반 분할 방법을 예시한다.
도 9에서는 2N×2N 크기의 PU(즉, CU와 동일)와 깊이 1의 TU를 예시한다.
도 9(a)는 수직 방향의 인트라 예측 모드에서 TU의 분할 방법을 예시하고, 도 9(b)는 수평 방향의 인트라 예측 모드에서 TU의 분할 방법을 예시하고, 도 9(c)는 우하측 방향(즉, 135°)(예를 들어, 앞서 도 6의 예시에서 INTRA_ANGULAR18)의 인트라 예측 모드에서 TU의 분할 방법을 예시한다.
도 9에서 화살표는 예측 방향을 나타낸다.
도 9에서 TU의 부호화 순서는 TU_0, TU_1, TU_2, TU_3으로 수행되며 하나의 TU가 부호화하고 복호화한 후, 이를 다음 TU의 부호화를 위한 참조 샘플로 사용한다.
도 9(a)와 같이 수직 방향의 인트라 예측 모드에서 TU는 CU로부터 수평 방향으로 분할될 수 있다. 이와 같이, 인트라 예측 모드의 방향과 수직 방향으로 TU를 분할하고 예측을 수행함으로써, TU_0에서 참조 샘플(901a)과 가장 거리가 먼 우하측 예측 샘플(902a) 간의 거리가 N/2로 줄어들 수 있다. TU_1에서도 마찬가지로 TU_0을 부호화하고 복호화한 후, 이를 참조 화소로 사용할 경우 TU_1에서 참조 샘플과 가장 거리가 먼 우하측 예측 샘플 간의 거리가 N/2로 줄어들 수 있다. TU_2, TU_3에서도 동일한 방법을 사용하여 참조 샘플과 가장 거리가 먼 예측 샘플 간의 거리를 N/2로 줄일 수 있다.
도 9(b)와 같이 수평 방향의 인트라 예측에서 TU는 CU로부터 수직 방향으로 분할될 수 있다. 이와 같이, 인트라 예측 모드의 방향과 수직 방향으로 TU를 분할하고 예측을 수행함으로써, TU_0에서 참조 샘플(901b)과 가장 거리가 먼 우하측 예측 샘플(902b) 간의 거리가 N/2로 줄어들 수 있다. TU_1에서도 마찬가지로 TU0을 부호화하고 복호화한 후, 이를 참조 화소로 사용할 경우 TU_1에서 참조 샘플과 가장 거리가 먼 우하측 예측 샘플 간의 거리가 N/2로 줄어들 수 있다. TU_2, TU_3에서도 동일한 방법을 사용하여 참조 샘플과 가장 거리가 먼 예측 샘플 간의 거리를 N/2로 줄일 수 있다.
도 9(c)와 같이 135°방향의 인트라 예측 모드에서 TU는 CU로부터 45° 방향으로 분할될 수 있다. 이와 같이, 인트라 예측 모드의 방향과 수직 방향으로 TU를 분할하고 예측을 수행함으로써, TU_0에서 참조 샘플(901c)과 가장 거리가 먼 우하측 예측 샘플(902c) 간의 거리가 줄어들 수 있다. TU_1에서도 마찬가지로 TU_0을 부호화하고 복호화한 후, 이를 참조 화소로 사용할 경우 TU_1에서 참조 샘플과 가장 거리가 먼 우하측 예측 샘플 간의 거리가 N/2로 줄어들 수 있다. TU_2, TU_3에서도 동일한 방법을 사용하여 참조 샘플과 가장 거리가 먼 예측 샘플 간의 거리를 N/2로 줄일 수 있다.
앞서 도 9(a) 내지 도 9(c)의 예시와 같이 TU는 CU로부터 인트라 예측 모드의 예측 방향에 직교하는 방향으로 분할되나, 기존과 유사하게 쿼드-트리 방식으로 분할될 수 있다. 즉, 하나의 CU는 깊이 1의 4개의 TU로 분할될 수 있다.
도 9에서는 설명의 편의를 위해 깊이 1인 TU를 예시하여 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 깊이 2 이상의 TU에 대해서도 앞서 도 9의 예시와 동일한 방법이 적용되어 TU가 분할될 수 있다. 예를 들어, 앞서 도 9(a)의 예시와 같이, 수직 방향의 인트라 예측 모드에서 깊이 2의 TU는 깊이 1의 각 TU로부터 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 2의 각 TU는 세로 방향 높이가 모두 N/8일 수 있다. 즉, 분할 방식은 깊이 1의 TU가 CU로부터 분할된 방식이 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나의 CU로부터 분할되는 동일한 깊이의 각 TU들은 모두 면적이 동일하도록 분할될 수 있다. 다시 말해, 하나의 CU로부터 분할되는 동일한 깊이의 각 TU들은 모두 동일한 개수의 샘플을 포함하도록 분할될 수 있다. 예를 들어, 도 9(c)의 경우, TU 0, TU 1, TU 2, TU 3는 모두 면적이 동일하도록 또는 동일한 개수의 샘플을 포함하도록 분할될 수 있다.
이와 같이 예측 모드의 방향을 고려하여 TU를 분할함으로써 참조 샘플과 예측 샘플 간의 거리를 줄일 수 있으므로, 인트라 예측의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 9에서는 설명의 편의를 위해 수직 방향, 수평 방향 및 135° 방향의 인트라 예측 방향만을 예시하고 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 다양한 인트라 예측 방향에 대하여 인트라 예측 방향과 수직한 방향으로 TU가 분할될 수 있다. 예를 들어, HEVC의 경우 인트라 예측에서는 총 35가지의 예측 모드를 사용하며, 이중 방향성을 가지고 있는 33가지 예측 모드에 대해 본 발명을 적용하게 되면 33가지의 인트라 예측 모드에 따른 방향에 따라 33가지의 TU의 분할 방향(예를 들어, 인트라 예측 방향과 수직)의 결정될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 기반 분할된 블록에 대한 참조 샘플의 구성 방법을 예시한다.
도 10에서는 설명의 편의를 위해 각 인트라 예측 모드 별로 TU 0 및 TU 2에 대한 참조 샘플만을 예시하고 있으나, 이와 동일한 방식으로 TU 1 및 TU 3에 대한 참조 샘플이 구성될 수 있다.
도 10(a)는 수직 방향의 인트라 예측 모드에 따라 수평 방향으로 분할된 TU에 대한 참조 샘플을 예시하고, 도 10(b)는 수평 방향의 인트라 예측 모드에 따라 수직 방향으로 분할된 TU에 대한 참조 샘플을 예시하고, 도 10(c)는 135° 방향(예를 들어, 앞서 도 6의 예시에서 INTRA_ANGULAR18)의 인트라 예측 모드에 따라 45° 방향으로 분할된 TU에 대한 참조 샘플을 예시한다.
도 10(a)를 참조하면, 수평 방향으로 분할된 TU에 대한 참조 샘플(1001a, 1002a)은 각 TU 별(TU 1, TU 2, TU 3, TU 4)로 해당 TU의 좌측(left) 경계에 인접한 샘플, 해당 TU의 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 해당 TU의 좌상측(top-left)에 이웃하는 샘플들로 구성될 수 있다.
여기서, 참조 샘플의 개수는 TU의 크기 및/또는 TU의 분할 형태에 기반하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 도 10(a)와 같이 2N×N/2 크기의 TU의 경우, TU의 참조 샘플(1001a, 1002a)의 총 개수는 기존의 정방형의 쿼드-트리(quad-tree) 방식으로 분할되고 동일한 깊이를 가지는 TU와는 다른 개수로 구성될 수 있다. 즉, 정방형의 쿼드-트리(quad-tree)로 분할된 N×N 크기의 TU의 경우 참조 샘플(1001a, 1002a)은 총 4N+1개로 구성되는 반면, 도 10(a)와 같이 2N×N/2 크기의 TU의 경우, 해당 TU의 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 우상측(top-right)에 이웃하는 샘플은 3N개, 해당 TU의 좌측(left) 경계에 인접하는 샘플 및 좌하측(bottom-left)에 이웃하는 샘플은 N/2개, 좌상측(top-left)에 이웃하는 샘플은 1개로 총 (3N)+(N/2)+1개로 구성될 수 있다.
다른 일례로, 도 10(a)와 같이 2N×N/2 크기의 TU의 경우, 참조 샘플 (1001a, 1002a)은 해당 TU의 좌측(left) 경계에 인접하는 샘플 및 좌하측(bottom-left)에 이웃하는 샘플의 개수는 N개, 해당 TU의 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 우상측(top-right)에 이웃하는 샘플의 개수는 (2N)+(N/2)개 및 좌상측(top-left)에 이웃하는 샘플의 개수 1개로 총 (3N)+(N/2)+1개로 구성될 수 있다.
도 10(b)를 참조하면, 수직 방향으로 분할된 TU에 대한 참조 샘플(1001b, 1002b)은 각 TU 별(TU 1, TU 2, TU 3, TU 4)로 해당 TU의 좌측(left) 경계에 인접한 샘플, 해당 TU의 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 해당 TU의 좌상측(top-left)에 이웃하는 샘플들로 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 참조 샘플의 개수는 TU의 크기 및/또는 TU의 분할 형태에 기반하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 도 10(b)와 같이 N/2×2N 크기의 TU의 경우, TU의 참조 샘플(1001b, 1002b)의 총 개수는 정방형의 쿼드-트리(quad-tree) 방식으로 분할되고 동일한 깊이를 가지는 TU와는 다른 개수로 구성될 수 있다. 즉, 정방형의 쿼드-트리(quad-tree)로 분할된 N×N 크기의 TU의 경우 참조 샘플(1001b, 1002b)은 총 4N+1개로 구성되는 반면, 도 10(b)와 같이 N/2×2N 크기의 TU의 경우, 해당 TU의 해당 TU의 좌측(left) 경계에 인접하는 샘플 및 좌하측(bottom-left)에 이웃하는 샘플은 3N개, 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 우상측(top-right)에 이웃하는 샘플은 N/2개, 좌상측(top-left)에 이웃하는 샘플은 1개로 총 (3N)+(N/2)+1개로 구성될 수 있다.
다른 일례로, 도 10(b)와 같이 N/2×2N 크기의 TU의 경우, 참조 샘플 (1001b, 1002b)은 해당 TU의 좌측(left) 경계에 인접하는 샘플 및 좌하측(bottom-left)에 이웃하는 샘플의 개수는 (2N)+(N/2)개, 해당 TU의 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 우상측(top-right)에 이웃하는 샘플의 개수는 N개 및 좌상측(top-left)에 이웃하는 샘플의 개수 1개로 총 (3N)+(N/2)+1개로 구성될 수 있다.
도 10(c)를 참조하면, 45° 방향으로 분할된 TU에 대한 참조 샘플은 각 TU 별로 해당 TU의 경계에 인접하는 이웃 샘플들로 구성될 수 있다.
즉, TU 0, TU 1의 경우, 참조 샘플(1001c)은 해당 TU의 좌측(left) 경계에 인접한 샘플, 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 좌상측(top-left)에 이웃한 샘플들로 구성될 수 있다.
반면, TU 2, TU 3의 경우, 참조 샘플(1002c)은 해당 TU의 좌상측(top-left) 경계에 인접한 샘플, 우측(right) 경계에 인접한 샘플 및 하측(bottom) 경계에 인접한 샘플들로 구성될 수 있다.
도 10(c)에서는 45° 방향으로 분할된 TU만을 예시하고 있으나, 수직 방향(vertical) 및 수평 방향(horizontal)이 아닌 예측 방향의 경우 도 10(c)와 동일한 방식으로 참조 샘플이 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 참조 샘플의 개수는 TU의 크기 및/또는 TU의 분할 형태에 기반하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 도 10(c)와 같이 분할된 TU의 경우, TU의 참조 샘플(1001c, 1002c)의 총 개수는 정방형의 쿼드-트리(quad-tree) 방식으로 분할되고 동일한 깊이를 가지는 TU와는 다른 개수로 구성될 수 있다. 즉, 참조 샘플(1001c, 1002c)의 총 개수는 정방형의 쿼드-트리(quad-tree)로 분할된 N×N 크기의 TU와 다른 개수로 구성될 수 있다.
다른 일례로, 도 10(c)와 같이 분할된 TU의 경우, 참조 샘플의 개수는 해당 TU의 경계에 인접하는 이웃 샘플들로만 구성될 수 있으므로, 참조 샘플이 인접한 TU의 경계(예를 들어, 경계의 길이)에 따라 참조 샘플의 개수가 결정될 수 있다.
도 11은 기존의 블록 분할 방식과 본 발명에 따른 인트라 예측 모드 기반 블록 분할 방식을 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 11에서는 CU의 크기가 2N×2N이고, PU의 크기가 CU와 동일하게 2N×2N인 경우, TU의 분할 깊이(depth)에 따라 TU의 분할 형태를 예시한다.
도 11(a)에서는 기존의 정방형의 쿼드-트리 방식으로 TU가 분할되는 경우를 예시하고, 도 11(b)에서는 본 발명에 따라 인트라 예측 모드에 기반하여 TU가 분할되는 경우를 예시한다.
앞서 설명한 바와 같이, 인트라 예측 모드에서 PU 단위로 인트라 예측 모드가 결정되고, TU 단위로 예측과 재구성이 수행될 수 있다. 이 경우, PU에 포함되는 TU들은 모두 동일한 인트라 예측 모드에 따라 예측과 재구성이 수행된다.
따라서, 도 11과 같이 PU의 예측 모드(PredMode)가 A인 경우, TU가 CU로부터 기존의 정방형의 쿼드-트리 방식으로 분할되는지 본 발명에 따라 인트라 예측 방향에 수직 방향으로 TU가 분할되는지 무관하게 모두 TU는 동일한 예측 모드(PredMode) A에 따라 예측 및 재구성을 수행한다. 도 11에서는 예측 모드(PredMode) A는 수평 방향(horizontal)의 인트라 모드 예측 모드라고 가정한다.
본 발명에 따른 TU 분할 방법을 따르면, 인트라 예측 모드의 방향에 따라 분할 방향이 결정되나, TU의 분할 개수는 기존의 정방형의 쿼드-트리 방식과 동일할 수 있다. 즉, 깊이 1의 TU의 경우 하나의 CU는 4개의 TU로 분할되고, 깊이 2의 TU의 경우, 하나의 CU는 16개의 TU로 분할된다.
즉, 본 발명에 따른 TU 분할 방법에서도 쿼드-트리 방식이 적용되어 깊이가 1 증가할 때마다, 하나의 CU(또는 TU)는 하위 레벨의 4개의 TU로 분할될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측부를 보다 구체적으로 예시하는 도면이다.
도 12를 참조하면, 인트라 예측부(182; 도 1 참조, 262; 도 2 참조)는 앞서 도 7 내지 도 11에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 구체적으로, 인트라 예측부(182, 262)는 TU 분할부(1202) 및 인트라 예측 처리부(1203)을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 이에 추가하여 인트라 예측부(182, 262)는 TU 분할 방식 결정부(1201)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
TU 분할 방식 결정부(1201)는 현재 TU(또는 TB)의 분할 방식이 기존의 정방형의 쿼드-트리 분할 방식인지 인트라 예측 모드에 기반한 분할 방식이 결정한다.
이때, 현재 TU(또는 TB)의 분할 방식은 인트라 예측 모드를 기반으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 앞서 표 1와 같이 인트라 예측 모드가 정의되는 경우, 방향성이 없는 인트라 예측 모드(즉, 0 및 1)가 적용된 TU(또는 TB)의 분할 방식은 정방형의 쿼드-트리 분할 방식으로 결정되고, 방향성이 있는 인트라 예측 모드(즉, 2 내지 34)가 적용된 TU(또는 TB)의 분할 방식은 인트라 예측 모드 기반 분할 방식으로 결정될 수 있다.
만약, TU(또는 TB) 별로 TU 분할 방식이 결정되지 않는 경우(예를 들어, 현재 픽쳐는 모두 인트라 예측 모드 기반 분할 방식만이 적용되는 경우 등), TU 분할 방식 결정부(1201)는 인트라 예측부(182, 262)에 포함되지 않을 수도 있다.
TU 분할부(1202)는 현재 TU(또는 TB)를 인트라 예측 모드에 기반하여 분할할 수 있다. 이때, TU 분할부(1202)는 앞서 도 9 내지 도 11의 예시와 같이 현재 TU(또는 TB)의 인트라 예측 모드의 예측 방향에 직교한 방향으로 현재 TU(또는 TB)를 쿼드-트리 방식으로 분할할 수 있다.
이때, 디코더의 경우, 인코더로부터 제공된 분할 플래그를 이용하여 현재 TU(또는 TB)의 분할 여부를 결정할 수 있다.
또한, TU 분할부(1202)는 기존의 정방형의 쿼드-트리 분할 방식으로 현재 TU(또는 TB)를 분할할 수도 있다.
인트라 예측 처리부(1203)는 각 TU(또는 TB) 별로 인트라 예측을 수행한다.
인트라 예측 처리부(1203)는 앞서 도 5의 예시에 따른 과정을 이용하여 현재 TU(또는 TB)를 대상으로 인트라 예측을 수행할 수 있다. 다만, 참조 샘플은 앞서 도 10의 예시에 따라 구성될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 기반 영상 신호 처리 방법을 예시하는 도면이다.
도 13을 참조하면, 디코더(특히, 인트라 예측부)는 현재 TU(또는 TB)의 분할 플래그(split flag)가 1인지 여부를 판단한다(S1301).
여기서, 현재 TU(또는 TB)를 특정하기 위한 위치 값(예를 들어, 좌표 값)이 현재 TU(또는 TB)의 좌상측(top-left) 샘플의 위치 값으로 설정됨으로써, 현재 TU(또는 TB)가 특정될 수 있다.
여기서, 분할 플래그는 인코더로부터 신택스 요소(syntax element)로 제공될 수 있다.
S1301 단계에서, 분할 플래그가 1이면, 디코더는 인트라 예측 모드에 기반하여 현재 TU(또는 TB)를 분할한다(S1302).
즉, 앞서 도 9 내지 도 11의 예시와 같이 디코더는 현재 TU(또는 TB)의 인트라 예측 모드의 예측 방향과 직교하는 형태로 분할할 수 있다.
여기서, 현재 TU(또는 TB)를 분할한다는 것은 현재 TU(또는 TB)를 특정하기 위한 위치 값(예를 들어, 좌표 값)이 인트라 예측 모드에 기반하여 분할된 TU(또는 TB)의 특정 샘플의 위치 값(예를 들어, 좌상측(top-left) 샘플의 위치 값)으로 설정된다는 것을 의미할 수 있다.
따라서, 분할된 TU(또는 TB)가 현재 TU(또는 TB)에 해당하게 되고, 다시 S1301 단계가 수행된다. 그리고, 현재 TU(또는 TB)의 분할 플래그가 1이 아닌 경우가 될 때까지 S1301 단계 및 S1302 단계가 반복된다.
S1301 단계에서, 분할 플래그가 0이면, 디코더는 인트라 예측 모드에 기반하여 현재 TU(또는 TB)를 대상으로 인트라 예측을 수행한다(S1303).
여기서, 디코더는 앞서 도 5의 예시에 따른 과정을 이용하여 현재 TU(또는 TB)를 대상으로 인트라 예측을 수행할 수 있다. 다만, 참조 샘플은 앞서 도 10의 예시에 따라 구성될 수 있다.
한편, 인코더(특히, 인트라 예측부)의 경우, 앞서 도 13의 단계에서 S1301 단계를 제외하고 동일하게 수행할 수 있다. 즉, 인트라 예측 모드에 기반하여 현재 TU(또는 TB)를 분할하고, 인트라 예측을 수행할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 기반 영상 신호 처리 방법을 예시하는 도면이다.
도 14를 참조하면, 디코더(특히, 인트라 예측부)는 현재 TU(또는 TB)의 분할 방식을 판단한다(S1401).
이때, 현재 TU(또는 TB)의 분할 방식은 인트라 예측 모드를 기반으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 앞서 표 1와 같이 인트라 예측 모드가 정의되는 경우, 방향성이 없는 인트라 예측 모드(즉, 0 및 1)가 적용된 TU(또는 TB)의 분할 방식은 정방형의 쿼드-트리 분할 방식으로 결정되고, 방향성이 있는 인트라 예측 모드(즉, 2 내지 34)가 적용된 TU(또는 TB)의 분할 방식은 인트라 예측 모드 기반 분할 방식으로 결정될 수 있다.
여기서, 현재 TU(또는 TB)를 특정하기 위한 위치 값(예를 들어, 좌표 값)이 현재 TU(또는 TB)의 좌상측(top-left) 샘플의 위치 값으로 설정됨으로써, 현재 TU(또는 TB)가 특정될 수 있다.
S1404 단계에서, 현재 TU(또는 TB)의 분할 방식이 정방형 쿼드-트리 분할 방식인 경우, 디코더는 현재 TU(또는 TB)의 분할 플래그(split flag)가 1인지 여부를 판단한다(S1402).
여기서, 분할 플래그는 인코더로부터 신택스 요소(syntax element)로 제공될 수 있다.
S1402 단계에서, 분할 플래그가 1이면, 디코더는 정방형 쿼드-트리 방식으로 현재 TU(또는 TB)를 분할한다(S1403).
즉, 앞서 도 3의 예시와 같이 디코더는 현재 TU(또는 TB)를 정방형 쿼드-트리 방식으로 분할할 수 있다.
여기서, 현재 TU(또는 TB)를 분할한다는 것은 현재 TU(또는 TB)를 특정하기 위한 위치 값(예를 들어, 좌표 값)이 정방형 쿼드-트리 방식으로 분할된 TU(또는 TB)의 좌상측(top-left) 샘플의 위치 값으로 설정된다는 것을 의미할 수 있다.
따라서, 분할된 TU(또는 TB)가 현재 TU(또는 TB)에 해당하게 되고, 다시 S1402 단계가 수행된다. 그리고, 현재 TU(또는 TB)의 분할 플래그가 1이 아닌 경우가 될 때까지 S1402 단계 및 S1403 단계가 반복된다.
반면, 앞서 S1401 단계에서, 현재 TU(또는 TB)의 분할 방식이 인트라 예측 모드 기반 분할 방식인 경우, 디코더는 현재 TU(또는 TB)의 분할 플래그(split flag)가 1인지 여부를 판단한다(S1404).
여기서, 분할 플래그는 인코더로부터 신택스 요소(syntax element)로 제공될 수 있다.
S1404 단계에서, 분할 플래그가 1이면, 디코더는 인트라 예측 모드에 기반하여 현재 TU(또는 TB)를 분할한다(S1302).
즉, 앞서 도 9 내지 도 11의 예시와 같이 디코더는 현재 TU(또는 TB)의 인트라 예측 모드의 예측 방향과 직교하는 형태로 분할할 수 있다.
여기서, 현재 TU(또는 TB)를 분할한다는 것은 현재 TU(또는 TB)를 특정하기 위한 위치 값(예를 들어, 좌표 값)이 인트라 예측 모드에 기반하여 분할된 TU(또는 TB)의 특정 샘플의 위치 값(예를 들어, 좌상측(top-left) 샘플의 위치 값)으로 설정된다는 것을 의미할 수 있다.
따라서, 분할된 TU(또는 TB)가 현재 TU(또는 TB)에 해당하게 되고, 다시 S1404 단계가 수행된다. 그리고, 현재 TU(또는 TB)의 분할 플래그가 1이 아닌 경우가 될 때까지 S1404 단계 및 S1405 단계가 반복된다.
한편, S1402 단계 또는 S1404 단계에서, 분할 플래그가 0이면, 디코더는 인트라 예측 모드에 기반하여 현재 TU(또는 TB)를 대상으로 인트라 예측을 수행한다(S1406).
여기서, 디코더는 앞서 도 5의 예시에 따른 과정을 이용하여 현재 TU(또는 TB)를 대상으로 인트라 예측을 수행할 수 있다.
다만, 현재 현재 TU(또는 TB)가 인트라 예측 모드 기반 분할 방식으로 분할된 경우, 참조 샘플은 앞서 도 10의 예시에 따라 구성될 수 있다.
한편, 인코더(특히, 인트라 예측부)의 경우, 앞서 도 14의 단계에서 S1402 단계 및 S1404 단계를 제외하고 동일하게 수행할 수 있다. 즉, 현재 TU(또는 TB)의 분할 방식을 결정하고, 분할 방식에 따라 현재 TU(또는 TB)를 분할한 후 인트라 예측을 수행할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 유닛을 재배치(또는 재구성) 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15에서는 인트라 모드 예측 방향이 수직 방향이고, 2N×2N 크기의 CU로부터 수평 방향으로 깊이 1을 가지는 4개의 TU로 분할되는 경우를 예시한다.
본 발명에서 제안하는 인트라 예측 모드 기반의 TU의 분할을 수행하는 경우, HEVC에서 제공하는 변환(transform)을 적용하기 어렵다. 즉, HEVC에서는 정사각형 형태의 TU 단위로 변환을 수행하나 본 발명에 따른 TU 분할 방법에 따르면, 인트라 예측 방향에 따라 TU 분할 형태가 결정되므로 HEVC에서 제공하는 변환을 적용하기가 어렵다.
따라서, 인트라 예측 방향과 직교하는 형태로 분할된 TU를 HEVC의 변환을 적용할 수 있도록 재배치(또는 재구성)한다.
도 15를 참조하면, 2N×N/2 크기를 가지는 TU 0(1510)를 절반의 수평 크기(half horizontal size)를 가지는 2개의 블록(1511, 1512)으로 분할하고, 이를 수직 방향으로 재배치(또는 재구성)하여 정사각형 형태의 N×N 크기의 TU 0(1520)로 구성한다.
이때, 미리 정해진 스캔 순서(scan order)에 따라 TU를 재배치할 수 있다. 예를 들어, 래스터 스캔 순서에 따르면, 좌측 TU 0(1511)이 우측 TU 0(1512) 보다 먼저 디코딩 과정이 수행되므로, 변환을 위해 TU를 재배치할 때 좌측 TU 0(1511)를 상측(1521)에 배치하고, 우측 TU 0(1512)를 하측(1522)에 배치할 수 있다.
디코더는 위와 같은 방법으로 나머지 TU 1, TU 2, TU 3에 대해서도 동일한 과정을 수행한다.
이와 같이, 디코더에서는 각 인트라 예측 모드에 기반하여 분할된 TU 단위로 예측 및 재구성을 수행한다. 그리고, 변환을 위해 미리 정의된 스캔(scan) 순서에 따라 정사각형 형태의 블록으로 재배치하고, 재배치된 TU 단위로 변환을 수행한다.
도 16은 기존의 변환 블록 분할 방식과 본 발명에 따른 변환 블록 재구성 방법을 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 16에서는 CU의 크기가 2N×2N이고, 분할 깊이가 1을 가지는 TU의 분할 형태를 예시한다.
도 16(a)에서는 기존의 정방형의 쿼드-트리 방식으로 TU가 분할되는 경우를 예시하고, 도 16(b)에서는 본 발명에 따라 인트라 예측 방향에 기반하여 TU가 분할되는 경우를 예시한다. 특히, 도 16(b)의 경우, 인트라 모드 예측 방향이 수직 방향이고, 수평 방향으로 4개의 TU로 분할된 경우를 예시한다.
도 16(a)와 같이 기존의 정방형의 쿼드-트리 방식으로 TU가 분할되는 경우, 디코더는 미리 정의된 스캔 순서에 따라 정사각형 형태의 TU 별로 예측 및 재구성을 수행하고, 또한 변환을 수행한다.
반면, 도 16(b)와 같이, 인트라 예측 모드에 기반하여 TU가 분할된 경우, 인트라 예측 모드의 예측 방향에 수직하도록 분할된 TU 단위로 미리 정의된 스캔 순서에 따라 예측 및 재구성을 수행한다. 그리고, 디코더는 예측 방향에 수직하도록 분할된 TU를 정사각형 형태의 TU로 재배치(또는 재구성)한 후 변환을 수행한다.
앞서 도 15 및 도 16에서는 인트라 예측 모드의 예측 방향이 수직 방향인 경우를 예시하여 설명하였으나, 예측 방향이 이와 상이한 경우에도 위의 방법이 동일하게 적용될 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 유닛의 재배치(또는 재구성) 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17에서는 인트라 모드 예측 방향이 수평 방향이고, 2N×2N 크기의 CU로부터 수직 방향으로 깊이 1을 가지는 4개의 TU로 분할되는 경우를 예시한다.
앞서 설명한 바와 같이, 인트라 예측 방향에 따라 TU 분할 형태가 결정되므로 HEVC에서 제공하는 변환을 적용하기가 어려우므로 인트라 예측 방향과 직교하는 형태로 분할된 TU를 HEVC의 변환을 변환을 적용할 수 있도록 재배치(또는 재구성)한다.
도 17을 참조하면, N/2×2N 크기를 가지는 TU 0(1710)를 절반의 수직 크기(half vertical size)를 가지는 2개의 블록(1711, 1712)으로 분할하고, 이를 수평 방향으로 재배치하여 정사각형 형태의 N×N 크기의 TU 0(1720)로 구성한다.
이때, 미리 정해진 스캔 순서(scan order)에 따라 TU를 재배치할 수 있다. 예를 들어, 래스터 스캔 순서에 따르면, 상측 TU 0(1711)이 하측 TU 0(1712) 보다 먼저 디코딩 과정이 수행되므로, 변환을 위해 TU를 재배치할 때 상측 TU 0(1711)를 좌측(1721)에 배치하고, 하측 TU 0(1712)를 우측(1722)에 배치할 수 있다.
디코더는 위와 같은 방법으로 나머지 TU 1, TU 2, TU 3에 대해서도 동일한 과정을 수행한다.
이와 같이, 디코더에서는 각 인트라 예측 모드에 기반하여 분할된 TU 단위로 예측 및 재구성을 수행한다. 그리고, 변환을 위해 미리 정의된 스캔(scan) 순서에 따라 정사각형 형태의 블록으로 재배치하고, 재배치된 TU 단위로 변환을 수행한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 유닛의 재배치(또는 재구성) 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18(a)에서는 인트라 모드 예측 방향이 135°방향(예를 들어, 앞서 도 6의 예시에서 INTRA_ANGULAR18)이고, 2N×2N 크기의 CU로부터 45° 방향으로 깊이 1을 가지는 4개의 TU로 분할되는 경우를 예시한다.
도 18을 참조하면, 디코더는 인트라 예측 모드에 기반하여 분할된 TU 0(1810)에 포함된 샘플들을 미리 정해진 순서에 따라 재배치(또는 재구성)함으로써 정사각형 형태의 TU 0(1820)를 구성한다.
이때, 미리 정해진 스캔 순서(scan order)에 따라 TU를 재배치(또는 재구성)할 수 있다. 예를 들어, 래스터 스캔 순서에 따르면, 인트라 예측 모드에 기반하여 분할된 TU 0(1810)에 포함된 샘플들을 좌상측(top-left) 샘플부터 시작하여 우하측(bottom-right) 샘플까지 순차적으로 정사각형 형태의 TU 0(1820)에 배치할 수 있다.
한편, 예측 방향이 수직 방향(vertical) 또는 수평 방향(horizontal)인 경우에도, 앞서 도 18의 예시와 같이 해당 TU 내 포함된 샘플들을 정사각형 형태로 재배치(또는 재구성)함으로써 정사각형 형태의 TU를 구성할 수도 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 변환부/역변환부를 보다 구체적으로 예시하는 도면이다.
도 19에서는 설명의 편의를 위해 변환부/역변환부(120/150; 도 1 참조, 230; 도 2 참조)를 하나의 블록으로 도시하였으나, 변환부/역변환부(120; 도 1 참조, 230; 도 2 참조)가 인코더에 포함되는 구성일 때는 변환부 또는 역변환에 해당되고, 변환/역변환 처리부(1093)은 변환 처리부 또는 역변환 처리부에 해당된다. 마찬가지로, 변환부/역변환부(120, 230)가 디코더에 포함되는 구성일 때는 역변환부에 해당되고, 변환/역변환 처리부(1093)은 역변환 처리부에 해당된다.
도 19를 참조하면, 변환부/역변환부(120, 230)는 앞서 도 15 내지 도 18에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 구체적으로, 변환부/역변환부(120, 230)는 TU 분할 식별부(1901), TU 재구성부(1902) 및 변환/역변환 처리부(1903)를 포함하여 구성될 수 있다.
TU 분할 식별부(1901)는 현재 TU(또는 TB)가 정방형으로 분할되었는지 여부를 식별한다. 즉, 현재 TU(또는 TB)가 기존의 정방형 쿼드-트리 방식으로 분할되었는지, 인트라 예측 모드에 기반한 분할 방식으로 분할되었는지 식별한다.
이때, TU 분할 식별부(1901)는 현재 TU(또는 TB)의 인트라 예측 모드를 기반으로 분할 방식을 식별할 수 있다. 예를 들어, 앞서 표 1와 같이 인트라 예측 모드가 정의되는 경우, 방향성이 없는 인트라 예측 모드(즉, 0 및 1)가 적용된 TU(또는 TB)의 분할 방식은 정방형의 쿼드-트리 분할 방식으로 식별되고, 방향성이 있는 인트라 예측 모드(즉, 2 내지 34)가 적용된 TU(또는 TB)의 분할 방식은 인트라 예측 모드 기반 분할 방식으로 식별될 수 있다.
TU 재구성부(1902)는 현재 TU(또는 TB)를 정방형의 블록으로 재구성(또는 재배치)한다. 이때, TU 재구성부(1902)는 앞서 도 15 내지 도 18에 따른 TU(또는 TB)의 재구성(또는 재배치) 방법을 이용하여 현재 TU(또는 TB)를 정방형의 블록으로 재구성(또는 재배치)할 수 있다.
변환/역변환 처리부(1903)는 현재 TU(또는 TB)를 대상으로 변환/역변환 처리한다. 이때, 변환/역변환 처리부(1903)는 앞서 도 1 및 도 2에서 설명한 방식으로 변환/역변환할 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 기반 영상 신호 처리 방법을 예시하는 도면이다.
도 20에서는 설명의 편의를 위해 변환/역변환 단계를 하나의 단계로 도시하였으나, 인코더에서는 변환 또는 역변환을 수행하고, 디코더에서는 역변환을 수행할 수 있다.
도 20을 참조하면, 디코더/인코더(특히, 인트라 예측부)는 현재 TU(또는 TB)가 정방형 블록인지 여부를 식별한다(S2001).
이때, 디코더/인코더는 현재 TU(또는 TB)의 인트라 예측 모드를 기반으로 분할 방식을 식별할 수 있다. 예를 들어, 앞서 표 1와 같이 인트라 예측 모드가 정의되는 경우, 방향성이 없는 인트라 예측 모드(즉, 0 및 1)가 적용된 TU(또는 TB)의 분할 방식은 정방형의 쿼드-트리 분할 방식으로 식별되고, 방향성이 있는 인트라 예측 모드(즉, 2 내지 34)가 적용된 TU(또는 TB)의 분할 방식은 인트라 예측 모드 기반 분할 방식으로 식별될 수 있다.
S2001 단계에서, 디코더/인코더는 현재 TU(또는 TB)가 정방형 블록이 아닌 경우, 현재 TU(또는 TB)를 정방형 블록으로 재구성(또는 재배치)한다(S2002).
이때, 디코더/인코더(특히, 인트라 예측부)는 앞서 도 15 내지 도 18에 따른 TU(또는 TB)의 재구성(또는 재배치) 방법을 이용하여 현재 TU(또는 TB)를 정방형의 블록으로 재구성(또는 재배치)할 수 있다.
반면, S2001 단계에서 현재 TU(또는 TB)가 정방형 블록인 경우, 또한 S2002 단계에서 현재 TU(또는 TB)를 정방형 블록으로 재구성(또는 재배치)한 후, 디코더/인코더는 현재 TU(또는 TB)를 대상으로 변환/역변환을 수행한다(S2003).
디코더/인코더는 앞서 도 1 및 도 2에서 설명한 방식으로 현재 TU(또는 TB)를 대상으로 변환/역변환할 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 (13)

  1. 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서,
    처리 블록의 인트라 예측 모드에 기반하여 상기 처리 블록을 분할하는 단계; 및
    상기 분할된 처리 블록을 대상으로 인트라 예측을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 분할된 처리 블록의 분할 방향은 상기 처리 블록의 인트라 예측 모드의 예측 방향에 수직하는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리 블록의 분할 플래그가 1인 경우, 상기 처리 블록이 분할되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 처리 블록의 인트라 예측 모드를 기반으로 상기 처리 블록이 정방형의 쿼드-트리 방식으로 분할되는지 상기 예측 방향에 수직하여 분할되는지 결정되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 처리 블록의 인트라 예측 모드가 인트라 플래너(intra planar) 또는 인트라 DC(intra DC)인 경우, 상기 처리 블록은 정방형의 쿼드-트리 방식으로 분할되고,
    그렇지 않은 경우, 상기 처리 블록은 상기 예측 방향에 수직하여 분할되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 분할된 처리 블록을 정방형의 블록으로 재구성하는 단계; 및
    상기 재구성된 처리 블록을 대상으로 변환/역변환을 수행하는 단계를 더 포함하는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분할된 처리 블록이 2N×N/2인 경우,
    절반의 수평 크기(half horizontal size)를 가지는 2개의 블록으로 분할되고, 상기 2개의 블록이 수직 방향으로 재배치됨으로써 N×N 정방형의 블록이 재구성되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 분할된 처리 블록이 N/2×2N인 경우,
    절반의 수직 크기(half vertical size)를 가지는 2개의 블록으로 분할되고, 상기 2개의 블록을 수평 방향으로 재배치됨으로써 N×N 정방형의 블록이 재구성되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 분할된 처리 블록에 포함된 샘플이 미리 정해진 순서에 따라 재배치됨으로써 정방형의 블록이 재구성되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 분할된 처리 블록에 대한 참조 샘플을 구성하는 단계를 더 포함하는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 분할된 처리 블록의 분할 방향이 수평 또는 수직 방향인 경우,
    상기 참조 샘플은 상기 분할된 처리 블록의 좌측(left) 경계에 인접한 샘플, 상기 분할된 처리 블록의 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 상기 분할된 처리 블록의 좌상측(top-left)에 이웃하는 샘플로 구성되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 처리 블록의 분할 방향이 45°인 경우,
    상기 참조 샘플은 상기 분할된 처리 블록의 좌측(left) 경계에 인접한 샘플, 상기 분할된 처리 블록의 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 상기 분할된 처리 블록의 좌상측(top-left)에 이웃하는 샘플로 구성되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 처리 블록의 분할 방향이 45°인 경우,
    상기 참조 샘플은 상기 분할된 처리 블록의 좌상측(top-left) 경계에 인접한 샘플, 우측(right) 경계에 인접한 샘플 및 하측(bottom) 경계에 인접한 샘플로 구성되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  13. 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서,
    처리 블록의 인트라 예측 모드에 기반하여 상기 처리 블록을 분할하는 분할부; 및
    상기 분할된 처리 블록을 대상으로 인트라 예측을 수행하는 인트라 예측 처리부를 포함하고,
    상기 분할된 처리 블록의 분할 방향은 상기 처리 블록의 인트라 예측 모드의 예측 방향에 수직하는 장치.
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