WO2016200234A1 - 영상의 부호화/복호화 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

영상의 부호화/복호화 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2016200234A1
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coefficient group
coefficients
last
block
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PCT/KR2016/006242
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유선미
허진
남정학
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엘지전자(주)
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Definitions

  • the present invention relates to a still image or video processing method, and more particularly, to a method for encoding / decoding a transformed residual signal and an apparatus supporting the same.
  • Compression coding refers to a series of signal processing techniques for transmitting digitized information through a communication line or for storing in a form suitable for a storage medium.
  • Media such as an image, an image, an audio, and the like may be a target of compression encoding.
  • a technique of performing compression encoding on an image is called video image compression.
  • Next-generation video content will be characterized by high spatial resolution, high frame rate and high dimensionality of scene representation. Processing such content would result in a tremendous increase in terms of memory storage, memory access rate, and processing power.
  • An object of the present invention is to propose a method of encoding / decoding a transformed residual signal.
  • An object of the present invention is to propose a method of dividing a block in which a residual signal is converted into subblocks of small units and then dividing the block into effective coefficient regions.
  • An object of the present invention is to propose a method of encoding / decoding a predetermined subblock by rearranging a significant coefficient.
  • a method of encoding an image by an encoding apparatus comprising: dividing a block of quantized coefficients into coefficient groups having a predetermined size, and a predetermined inverse within the quantized coefficient block.
  • the step and the encoder may comprise entropy encoding according to a predetermined scanning order.
  • An aspect of the present invention provides a coding apparatus for encoding an image, comprising: a coefficient group dividing unit for dividing a block of quantized coefficients into coefficient groups having a predetermined size, and an inverse predetermined in the quantized coefficient block Search for a first coefficient group that is a last coefficient group containing nonzero coefficients according to an inverse-scanning order, and then search for a last coefficient group within the first coefficient group according to the inverse-scanning order.
  • a scanning unit for searching for a last non-zero coefficient, and relocating non-zero coefficients of the first coefficient group to a second coefficient group that is a previous coefficient group of the last coefficient group in the reverse-scanning order A coefficient rearrangement unit and an entropy encoding unit for entropy encoding according to a predetermined scanning order may be included.
  • the scanning order may be rearranged after the last non-zero coefficient in the second coefficient group.
  • a method of decoding an image by a decoding apparatus includes: deriving a quantized transform coefficient by entropy decoding a bit stream output from an encoder, and scanning a quantized transform coefficient by a predetermined scanning order order), rearranging the shifted quantized transform coefficients in the block of the quantized transform coefficients to their original positions, and dequantizing the rearranged quantized transform coefficients to derive transform coefficients.
  • Another aspect of the present invention provides a decoding apparatus for decoding an image, comprising: an entropy decoding unit for deriving a quantized transform coefficient by entropy decoding a bit stream output from an encoder, and scanning a quantized transform coefficient in a predetermined scanning order an inverse quantization process for deriving transform coefficients by dequantizing the rearranged quantized transform coefficients and a repositioning unit for rearranging the shifted quantized transform coefficients in a block of the quantized transform coefficients It may include wealth.
  • the number information of the shifted quantized transform coefficients may be parsed from the bit stream.
  • a second coefficient group may be searched for in a block of the quantized transform coefficients, which is a last coefficient group including non-zero coefficients according to a predetermined inverse-scanning order. have.
  • the last non-zero coefficient may be searched in the second coefficient group according to the inverse-scanning order.
  • the shifted quantized transform coefficients may be relocated to a first coefficient group that is a coefficient group after the second coefficient group according to the inverse-scanning order.
  • said shifted quantized transform coefficients may be sequentially rearranged from the first coefficient position of said first coefficient group according to said inverse-scanning order.
  • the encoding / decoding efficiency can be improved by saving the amount of the residual signal.
  • 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 illustrates a method of encoding a residual signal as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 6 illustrates a method of decoding a residual signal as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an 8x8 transform block as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a division and scanning sequence of a subblock for an 8x8 transform block as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a method of determining an effective level in a subblock of a transform block according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a method of relocating a coefficient according to an embodiment of the present invention.
  • 11 and 12 are diagrams illustrating an encoding method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a quantization unit according to an embodiment of the present invention.
  • 14 and 15 are diagrams illustrating a decoding method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 illustrates an inverse quantization unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining an up-right disgonal scan order array initialization process according to an embodiment to which the present invention may be applied.
  • the term 'block' or 'unit' refers to a unit in which a process of encoding / decoding such as prediction, transformation, and / or quantization is performed, and may be configured as a multidimensional array of samples (or pixels, pixels).
  • 'Block' or 'unit' may mean a multi-dimensional array of samples for luma components, or may mean a multi-dimensional array of samples for chroma components.
  • the multi-dimensional arrangement of the sample for the luma component and the multi-dimensional arrangement of the sample for the chroma component may also be included.
  • 'block' or 'unit' refers to a coding block (CB) that represents an array of samples to be encoded / decoded, and a coding tree block composed of a plurality of coding blocks (CTB).
  • CB coding block
  • CB coding block
  • CB coding tree block composed of a plurality of coding blocks
  • PB Prediction Block
  • PU Prediction Unit
  • TB Transform Block
  • a 'block' or 'unit' is a syntax structure used in encoding / decoding an array of samples for a luma component and / or a chroma component. can be interpreted to include a sturcture.
  • the syntax structure refers to zero or more syntax elements existing in the bitstream in a specific order, and the syntax element refers to an element of data represented in the bitstream.
  • a 'block' or 'unit' includes a coding unit (CU) including a coding block (CB) and a syntax structure used for encoding the coding block (CB), and a plurality of coding units.
  • TUs transform units
  • the 'block' or 'unit' is not necessarily limited to an array of square or rectangular samples (or pixels or pixels), and polygonal samples having three or more vertices (or pixels or pixels). It can also mean an array of. In this case, it may also be referred to as a polygon block or a polygon unit.
  • 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 blocks.
  • the subtractor 115 outputs a predicted signal (or a predicted block) output from the predictor 180 (that is, the inter predictor 181 or the intra predictor 182) in the input image signal. ) To generate a residual signal (or differential block). The generated difference signal (or difference block) is transmitted to the converter 120.
  • the transform unit 120 may convert a differential signal (or a differential block) into a transform scheme (eg, a discrete cosine transform (DCT), a discrete sine transform (DST), a graph-based transform (GBT), and a karhunen-loeve transform (KLT)). Etc.) to generate transform coefficients.
  • a transform scheme eg, a discrete cosine transform (DCT), a discrete sine transform (DST), a graph-based transform (GBT), and a karhunen-loeve transform (KLT)
  • the quantization unit 130 quantizes the transform coefficients and transmits the transform coefficients to the entropy encoding unit 190, and the entropy encoding unit 190 entropy codes the quantized signals and outputs them as bit streams.
  • the quantized signal output from the quantization unit 130 may be used to generate a prediction signal.
  • the quantized signal may recover the differential signal by applying inverse quantization and inverse transformation through an inverse quantization unit 140 and an inverse transformation unit 150 in a loop.
  • a reconstructed signal (or a reconstruction block) 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 sub-pixels mean virtual pixels generated by applying an interpolation filter
  • the integer pixels mean actual pixels existing in the reconstructed picture.
  • the interpolation method linear interpolation, bi-linear interpolation, wiener filter, or the like may be applied.
  • the interpolation filter may be applied to a reconstructed picture to improve the precision of prediction.
  • the inter prediction unit 181 may generate an interpolation pixel by applying an interpolation filter to an integer pixel and perform prediction using an interpolated block composed of interpolated pixels.
  • 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 predicted signal (predicted block) 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 predicted signal (or predicted block) generated by the inter predictor 181 or the intra predictor 182 is used to generate a reconstruction signal (or reconstruction block) or a differential signal (or differential). Block).
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a decoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the decoder 200 includes an entropy decoding unit 210, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 230, an adder 235, a filtering unit 240, and a decoded picture buffer (DPB).
  • Buffer Unit (250) the prediction unit 260 may be configured.
  • the predictor 260 may include an inter predictor 261 and an intra predictor 262.
  • the reconstructed video signal output through the decoder 200 may be reproduced through the reproducing apparatus.
  • the decoder 200 receives a signal (ie, a bit stream) output from the encoder 100 of FIG. 1, and the received signal is entropy decoded through the entropy decoding unit 210.
  • the inverse quantization unit 220 obtains a transform coefficient from the entropy decoded signal using the quantization step size information.
  • the inverse transform unit 230 applies an inverse transform scheme to inverse transform the transform coefficients to obtain a residual signal (or a differential block).
  • the adder 235 outputs the obtained difference signal (or difference block) from the predictor 260 (that is, the predicted signal (or prediction) output from the predictor 260 (that is, the inter predictor 261 or the intra predictor 262). By adding to the generated block), a reconstructed signal (or a restored block) is generated.
  • 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.
  • 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 split mode 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.
  • the input image is differentiated from the intra predictor or the inter predictor, and may be reconstructed by the decoder by transmitting information about the prediction and a residual signal for the difference. This will be described in more detail with reference to the drawings below.
  • FIG. 5 illustrates a method of encoding a residual signal as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • an encoder transforms a residual signal (or residual block) (S501).
  • the residual signal refers to a signal that is different from a signal predicted by the intra predictor or the inter predictor in the input image.
  • the residual signal is a signal in the spatial domain, and by converting it to the frequency domain, the correlation between the signals can be eliminated and energy can be concentrated in the low frequency domain.
  • the encoder may generate a transform coefficient by applying a transform technique such as DCT, DST, GBT, KLT, or the like.
  • the encoder quantizes the transform coefficient (S502).
  • the transformed signal is scaled and / or quantized to reduce the magnitude of the signal.
  • the encoder divides the transform block into subblocks (S503).
  • the encoder may split the transform block into sub-blocks of a predetermined size (eg, 4 ⁇ 4 subblocks).
  • the encoder scans the quantized transform coefficients and encodes the coefficients according to a scanning order (S504).
  • the quantized transform coefficients are entropy coded in a predetermined order and transmitted to the decoder.
  • the scan order may correspond to an up-right disgonal scan order, a horizontal scan order, a vertical scan order, or the like.
  • the encoder can scan in the reverse direction starting from the position of the last significant coefficient (ie, nonzero coefficient) and reaching a (0,0) coordinate, referred to as a so-called DC coefficient.
  • the quantized transform coefficients in each subblock may be scanned according to the up-right diagonal scan order, and each subblock may be scanned according to the up-right disgonal scan. Can be.
  • information for identifying the position of the last significant coefficient (that is, the position of the column and the position of the row) in the transform block may be encoded.
  • the decoder may obtain a reconstructed image by performing a reverse process in the encoder. This will be described in more detail with reference to the drawings below.
  • FIG. 6 illustrates a method of decoding a residual signal as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • a decoder decodes coefficients (S601).
  • the decoder may entropy decode a signal (ie, a bit stream) output from the encoder to obtain a quantized transform coefficient.
  • the decoder (decoding device) positions the quantized transform coefficients in a scan order and inverse-quantizes (S602).
  • the decoder may place each quantized transform coefficient reconstructed through entropy decoding in the residual signal array in a predetermined order.
  • the scan order may correspond to an up-right disgonal scan order, a horizontal scan order, a vertical scan order, or the like. .
  • information indicating the position of the last significant coefficient (ie, nonzero coefficient) according to a scan order in the transform block may be signaled in the bit stream.
  • the decoder parses the above information to derive the position of the column and the row of the last significant coefficient (i.e. nonzero) according to the scan order in the transform block. can do.
  • the decoder may scan backwards starting at the position of the last significant coefficient (ie, nonzero coefficient) and reaching a (0,0) coordinate, referred to as a DC coefficient.
  • the quantized transform coefficients in each subblock may be scanned according to the up-right diagonal scan order, and each subblock may be scanned according to the up-right disgonal scan. Can be.
  • the decoder may dequantize the quantized transform coefficients according to the scan order as described above.
  • the decoder (decoding device) inverse-transforms the transform coefficients (S603).
  • the decoder may obtain a residual signal by inversely transforming a transform coefficient by applying an inverse transform technique.
  • the coefficients reconstructed through entropy decoding are arranged in the residual signal array in a promised order, and may be reconstructed into the residual signal in the spatial domain through inverse quantization and inverse transformation.
  • the reconstructed residual signal is combined with the prediction signal and then filtered to output the reconstructed image.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an 8x8 transform block as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 7 illustrates a distribution diagram of 8x8 DCT transform coefficients.
  • non-zero transform coefficients are entropy coded according to a predefined scanning order and transmitted to the decoder.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a division and scanning sequence of a subblock for an 8x8 transform block as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 8 illustrates a partitioning and scanning order of subblocks for the 8 ⁇ 8 DCT transform block illustrated in FIG. 7.
  • the scanning order of the coefficients may be defined based on the order illustrated in FIG. 8. This may be referred to as an up-right disgonal scan.
  • the scanning order may be defined according to the frequency distribution, and the position of the last significant coefficient (that is, the nonzero coefficient) may be transmitted to the decoder through the bitstream.
  • the transformed coefficient block may be divided into a plurality of small subblocks of a specific size. Each subblock may also be scanned and encoded / decoded in an order according to a predefined scanning order.
  • each subblock may be scanned according to the up-right diagonal scan order, and each subblock may also be scanned in the same up-right disgonal scan order. Can be scanned according to.
  • the present invention proposes a method of encoding / decoding an image more efficiently by saving the amount of the residual signal generated at the time of still image or video encoding.
  • the present invention after dividing the block in which the residual signal is converted into sub-blocks of small units, there is one effective coefficient region (that is, one of the coefficient efficient whose coefficient level is not 0).
  • an embodiment of the present invention proposes a method of encoding / decoding a significant coefficient. More specifically, the present invention proposes a method of re-positioning an effective coefficient determined in a subblock according to a significant level. Also, a method of encoding / decoding coefficients relocated by an effective level in units of subblocks is proposed.
  • any predetermined scan order e.g., horizontal scan order, vertical scan order, etc.
  • reverse-scanning e.g., reverse-scanning
  • the last subblock / coefficient group before the transform coefficients are rearranged by the encoder i.e., the subblock including the effective coefficients other than the actual last zero before the transform coefficients are rearranged.
  • / Coefficient group is referred to as the first subblock / coefficient group
  • the last subblock / coefficient group i.e., the last non-zero effective coefficient after the transform coefficients are relocated by the encoder
  • Block / counting group is referred to as a second subblock / counting group.
  • a block in which a residual signal is converted (that is, a transform block) may be divided into subblocks of smaller units, and then divided into a significant coefficient region.
  • An embodiment of the present invention proposes a method of determining an effective level of each subblock after dividing the transformed block into subblocks.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a method of determining an effective level in a subblock of a transform block according to an embodiment of the present invention.
  • the order of subblocks may be given in the order of the upper left subblock, the lower left subblock, the upper right subblock, and the lower right subblock (that is, the reverse scanning order). That is, 0 may indicate an upper left subblock, 1 may indicate a lower left subblock, 2 may indicate a right upper subblock, and 3 may indicate a right lower subblock.
  • the subblocks may also be encoded / decoded in the order of scanning order.
  • the coefficients 920 and the upper right block (the coefficients 920 at the shaded position in the lower right block (ie, sub-block 3))
  • the coefficients 910 at the shaded location in sub-block 2 have a lower priority even if they have a relatively high effective level coefficient component.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a method of relocating a coefficient according to an embodiment of the present invention.
  • the order of the subblocks may be given in the order of the upper left subblock, the lower left subblock, the upper right subblock, and the lower right subblock (ie, reverse scanning order). That is, 0 may indicate an upper left subblock, 1 may indicate a lower left subblock, 2 may indicate a right upper subblock, and 3 may indicate a right lower subblock.
  • FIG. 10 (a) there is a coefficient having a relatively high coefficient level (ie, 2-0, 2-1, 2-2 coefficients) in subblock 2, and the last significant coefficient of subblock 1 is last significant. It is assumed that the position of the coefficient 1011 is the same as that of FIG.
  • the coefficient information includes a last non-zero coefficient flag, coefficient level information (whether the coefficient is greater than 1 or greater than 2, sign information, etc.), trail, etc. Ring 0 information, and the like.
  • the effective coefficients of subblock 2 are placed next to the position of the last significant coefficient 1011 of subblock 1 in the reverse-scanning order (ie, according to the scanning order). Prior to the position of the last valid coefficient) can be rearranged in the reverse order of the scanning order.
  • the reverse scanning order may be placed after the position of the last significant coefficient 1011 in the order of 2-0 samples, 2-1 samples, and 2-2 samples.
  • subblock # 2 information indicating whether subblock # 2 includes one or more non-zero quantized transform coefficient levels may be transmitted from the encoder to the decoder.
  • cbf may be used, and if the cbf value is 1, it may indicate that the transform block includes one or more transform coefficient levels other than zero.
  • cbf may be transmitted from the encoder to the decoder for each subblock.
  • the number of coefficients whose positions are rearranged may be predefined or determined by the encoder and signaled to the decoder.
  • the number of coefficients relocated to subblock 1 may be predefined or determined by an encoder and signaled to a decoder.
  • the decoder may reconstruct (ie, decode) the coefficients based on the number of coefficients which are predefined or signaled from the encoder.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an encoding method according to an embodiment of the present invention.
  • the encoder divides a coefficient block (that is, a block composed of quantized coefficients) into subblocks of a predetermined size (that is, coefficient groups (CGs)). (S1101).
  • the encoder searches for the last coefficient group (ie, the first coefficient group) including nonzero coefficients according to a predetermined order (eg, an inverse-scanning order) (S1102). ).
  • a predetermined order eg, an inverse-scanning order
  • last CG corresponds to CG 2.
  • the encoder may use the last non-zero coefficient according to a predetermined order (eg, an inverse-scanning order) within the last coefficient group (i.e., the first coefficient group). coefficient) is searched (S1103).
  • a predetermined order e.g, an inverse-scanning order
  • non-zero coefficients correspond to 2-0, 2-1, and 2-2.
  • the encoder re-positions the coefficients according to an inverse-scanning order (S1104).
  • the encoder may relocate nonzero coefficients of the last coefficient group (first coefficient group) to previous coefficient groups of the last coefficient group (ie, second coefficient group) according to an inverse-scanning order.
  • the encoder may use the last non-zero coefficient according to a predetermined order (e.g., inverse-scanning order) within the previous coefficient group (i.e., the second coefficient group) of the last coefficient group. coefficients). The encoder then selects the last non-zero coefficient of the second coefficient group according to a predetermined order (eg, an inverse-scanning order) of the second coefficient group. coefficient) can be rearranged next.
  • a predetermined order e.g., inverse-scanning order
  • a predetermined order e.g., an inverse-scanning order
  • the encoder entropy encodes the rearranged coefficients according to a predetermined order (eg, scanning order) (S1105).
  • a predetermined order eg, scanning order
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an encoding method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 illustrates a more detailed method with respect to step S1104 of FIG. 11.
  • the encoder determines whether the total number NGCG-1 of the CGs in the coefficient block is different from the index lastCGIdx (ie, the index of the first coefficient group) of the last CG (S1201).
  • lastCGIdx represents the index of the last CG (ie, the index of the first coefficient group) having a non-zero coefficient searched according to the inverse-scanning order in step S1102 of FIG. 11. That is, it corresponds to '2' in the example of FIG.
  • the CG index (ie, subblock index) for each CG may be assigned according to an inverse-scanning order.
  • S1201 refers to a process of determining whether the last CG corresponds to the last CG according to an inverse-scanning order in the corresponding coefficient block. That is, in the example of FIG. 10, it is determined whether the last CG index is '3'.
  • step S1201 when NumCG-1 is equal to lastCGIdx (that is, when last CG corresponds to the last CG according to an inverse-scanning order in the corresponding transform block), the encoder relocates coefficients ( re-position) process.
  • step S1201 If it is determined in step S1201 that NumCG-1 is different from lastCGIdx (that is, the last CG does not correspond to the last CG according to the inverse-scanning order in the corresponding transform block), the encoder is in the last CG. Counts the number of non-zero coefficients to the last non-zero coefficient at, and counts the number of coefficients from zero after the last non-zero coefficient within last-1 CG before last CG. Counting (S1202).
  • NumCoeffCodeInLast represents the number of nonzero coefficients counted to the last coefficient in last CG
  • NumCoeffCodeInLastMinus1 represents the number of coefficients that are counted from the coefficient after last coefficient in last-1 CG.
  • NumCoeffCodeInLast corresponds to '3' (ie, 2-0, 2-1, and 2-2), and NumCoeffCodeInLastMinus1 corresponds to '7' (after the last coefficient 1011).
  • the encoder determines whether NumCoeffCodeInLast is less than NumCoeffCodeInLastMinus1 (S1203).
  • step S1203 If it is determined in step S1203 that NumCoeffCodeInLast is not less than (or greater than) NumCoeffCodeInLastMinus1, the encoder terminates the coefficient repositioning process.
  • the encoder last-adds the non-zero coefficients in the last CG (i.e., the first coefficient group) searched in step S1103 according to an inverse-scanning order.
  • the first CG ie, the second coefficient group
  • the last coefficient is repositioned after the last coefficient (S1204).
  • the encoder reads nonzero coefficients in the last CG (ie, the first coefficient group) according to the inverse-scanning order, and last-1 CG according to the inverse-scanning order. (I.e., the second coefficient group), and then rearrange next to the last coefficient.
  • the last coefficient 1011 in the last-1 CG (ie, the second coefficient group) in the order of 2-0, 2-1, and 2-2 coefficients in the last CG (ie, the first coefficient group).
  • FIG. 13 illustrates a quantization unit according to an embodiment of the present invention.
  • the quantization unit 130 may be implemented by being included in the encoder device illustrated in FIG. 1 and implement the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 7 to 12.
  • the quantization unit 130 may include a quantization unit 1301, a subblock (coefficient group) divider 1302, a scanning unit 1303, an effective level determination unit 1304, and a coefficient rearrangement unit ( 1305).
  • the detailed configuration of the quantization unit 130 illustrated in FIG. 13 is just one example, and some of the detailed configurations of the illustrated quantization unit 130 may be included in other detailed configurations and implemented together, and other exemplary embodiments are not illustrated. Configurations may be added and implemented together.
  • the quantization performing unit 1301 quantizes the transform coefficients.
  • the quantization method may use a known technique, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the sub block (coefficient group) dividing unit 1302 divides a coefficient block (ie, a transform block) into subblocks (that is, coefficient groups CG) of a predetermined size.
  • the sub-block (coefficient group) divider 1302 may divide the coefficient block into 4 ⁇ 4 subblocks (ie, CGs).
  • the scanning unit 1303 scans the quantized transform coefficient coefficients in a predetermined order. That is, the quantized transform coefficients may be transmitted as input values of the significant level determiner 1304 in a predetermined order.
  • the effective level determination unit 1304 determines the quantized transform coefficient level of the coefficient scanned by the scanning unit 1303.
  • the significant level determination unit 1304 may include a last non-zero sub-block (coefficient group) including a last non-zero coefficient and a last non-zero coefficient according to an inverse scan order. (last CG) can be identified.
  • the effective level determination unit 1304 may be performed by the scanning unit 1303. In this case, the effective level determination unit ( 1304 may not be included in the quantization unit 130.
  • the coefficient rearrangement unit 1305 rearranges the transform coefficients.
  • the coefficient rearrangement unit 1305 may rearrange coefficients as in the process of FIG. 12.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a decoding method according to an embodiment of the present invention.
  • the decoder entropy decodes a signal (ie, a bit stream) output from an encoder (S1401).
  • the decoder may entropy decode the signal output from the encoder to obtain a quantized transform coefficient.
  • the decoder positions the quantized transform coefficients in a predetermined order (eg, scan order) and fills empty positions with zeros (S1402).
  • a predetermined order eg, scan order
  • the transform coefficients are filled with zeros before the last coefficient 1021 according to a scan order, and the quantized transform coefficients are arranged from the last coefficient 1021.
  • the decoder rearranges the transform coefficients moved (relocated) by the encoder to the original position (S1403).
  • the decoder relocates the shifted (relocated) transform coefficients moved from the first coefficient group to the second coefficient group by the encoder in a block of quantized transform coefficients to their original positions (ie, the first coefficient group).
  • the coefficients 2-0, 2-1, and 2-2 which have been moved by the encoder in the example of FIG. 10, are rearranged to their original positions, that is, subblock 2.
  • the decoder dequantizes the quantized transform coefficients according to a predetermined order (eg, scan order) (S1404).
  • a predetermined order eg, scan order
  • the decoder can obtain the transform coefficients by inverse quantization of the quantized transform coefficients.
  • 15 is a diagram illustrating a decoding method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 illustrates a more detailed method with respect to step S1403 of FIG. 14.
  • the decoder determines whether the position of the quantized transform coefficients is moved (that is, whether or not relocation of the quantized transform coefficients according to the present invention is applied) (S1501).
  • Whether the position of the quantized transform coefficient is shifted may be determined in block units (eg, transform blocks, coding blocks, etc.), slice units, picture units, and the like.
  • block units eg, transform blocks, coding blocks, etc.
  • slice units e.g., picture units, and the like.
  • coeff_move_flag which is a flag indicating whether the position of the quantized transform coefficient is moved
  • SPS sequence parameter set
  • PPS picture parameter set
  • slice header a slice header
  • step S1501 If it is determined in step S1501 that the position of the quantized transform coefficients is not moved, the process of relocating the transform coefficients to the original position is terminated.
  • the decoder parses or derives the number of quantized transform coefficients (NumModPos) to be rearranged (or moved by the encoder). (S1502).
  • NumModPos may be defined in a sequence parameter set (SPS), a picture parameter set (PPS), a slice header, and the like, and may be signaled from an encoder.
  • SPS sequence parameter set
  • PPS picture parameter set
  • slice header a slice header
  • the number of quantized transform coefficients to be rearranged (or moved by the encoder) may be predefined and known to both the encoder and the decoder, in which case step S1502 may be skipped.
  • the decoder sets the current last CG index (CurrLastCGIdx) to the last CG index (LastCGIdx, A), and sets the last CG index (LastCGIdx, B) to the last CG index (LastCGIdx, A) + 1 (S1503).
  • the decoder finds the position of the last CG (ie, LastCGIdx (A) or lastSubBlkPos) and the position of the last coefficient (ie, LastPos or lastSigPos) after the transform coefficients are rearranged by the encoder.
  • the index of the last CG found by the decoder corresponds to lastCGIdx (A).
  • the current last CG index (CurrLastCGIdx) represents the index of the CG containing the last coefficient (ie, the index of the second coefficient group) after the relocation of the transform coefficients is performed by the encoder, so it is set to lastCGIdx (A) derived above. do.
  • CurrLastCGIdx is set to 1 and LastCGIdx (B) is set to 2.
  • the decoder uses the inverse-scanning order in the CG (i.e., the second coefficient group) with CurrLastCGIdx to convert the coefficients starting from the last coefficient by NumModPos -1 to the last coefficient (ie, "Coeff [CurrLastCGIdx] [ LastPos-n] ") is placed sequentially from the first counting position according to the inverse-scanning order within the CG (i.e., the first coefficient group) with LastCGIdx (B) (ie,” Coeff [LastCGIdx] [i] "). (S1504).
  • Equation 1 This is represented by Equation 1 below.
  • LastPos represents the position of the last coefficient after the rearrangement of the transform coefficients is performed by the encoder.
  • FIG. 16 illustrates an inverse quantization unit according to an embodiment of the present invention.
  • the inverse quantization unit 140 (see FIG. 1; see 220 and FIG. 2) is shown as one block for convenience of description, but the inverse quantization units 140 and 220 are included in the encoder and / or the decoder. It can be implemented as.
  • the inverse quantization units 140 and 220 implement the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 7 to 10 and 14 to 15, and also perform the scaling and transformation process described below. .
  • the inverse quantization unit 140 or 220 may include a scanning unit 1601, a coefficient rearrangement unit 1602, and an inverse quantization performing unit 1603.
  • the detailed configuration of the inverse quantizers 140 and 220 illustrated in FIG. 16 is just one example, and some of the detailed configurations of the illustrated inverse quantization units 140 and 220 may be included in other detailed configurations and implemented together. In addition, other components not illustrated may be added and implemented together.
  • the scanning unit 1603 places the quantized transform coefficient coefficients in a predetermined order (for example, scan order) and fills empty positions with zeros.
  • the relocator 1602 relocates the transform coefficients moved (relocated) by the encoder to their original positions.
  • the coefficient rearrangement unit 1602 may rearrange coefficients as in the process of FIG. 15.
  • the inverse quantization performing unit 1603 dequantizes the quantized coefficients to obtain a transform coefficient.
  • the method of inverse quantization may use a known technique, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the transform block may be divided into a predetermined size different from the 4 ⁇ 4 size. have.
  • the input to this process is the block size (blkSize).
  • the output of this process is the array diagScan [sPos] [sComp].
  • the array index sPos is a scan position and ranges from 0 to (blkSize * blkSize) -1. If the array index sComp value is 0, a horizontal component is specified. If the array index sComp value is 1, a vertical component is specified.
  • the array diagScan is derived as shown in Table 1 below.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining an up-right disgonal scan order array initialization process according to an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 17A illustrates a 4 ⁇ 4 transform block
  • FIG. 17B illustrates a case where an 8 ⁇ 8 transform block is divided into 4 ⁇ 4 subblocks.
  • the block size blkSize is set to 4 in Table 1, and the values of the array diagScan for each sample may be set as follows.
  • the block size (blkSize) is set to 2 in Table 1, and the array diagScan for each subblock is set.
  • the value can be set as follows:
  • the value of the array diagScan for each sample may be set as shown in FIG. 17 (a).
  • At least one of the following may be input for the scaling and transformation process.
  • a position for specifying a (luminance or chrominance) top-left sample of the current transform block relative to the (luminance or chrominance) top-left sample of the current picture e.g., (xTbY, yTbY)
  • a variable (eg trafoDepth) to specify the hierarchy depth of the current block relative to the coding block
  • a variable for specifying a color component of the current block (eg cIdx)
  • a variable for specifying the size of the current transform block (e.g. nTbS)
  • This process can output an array of residual samples of the size of the transform block (ie, (nTbS) x (nTbS)).
  • the array of residual samples is represented by r [x] [y].
  • the quantization parameter qP may be determined differently according to a variable (eg, cIdx) for specifying a color component of the current block.
  • a variable eg, cIdx
  • the quantization parameter qP can be derived as follows.
  • the (nTbS) x (nTbS) array of residual samples can be derived as follows.
  • the steps can be applied in the following order.
  • coeff_move_flag may indicate whether the position of the quantized transform coefficients has been moved (that is, whether relocation of the quantized transform coefficients according to the present invention is applied). If coeff_move_flag is 1, it may indicate that the position of the coefficient has been moved. If coeff_move_flag is 0, it may indicate that the position of the coefficient has not been moved.
  • the decoder may initialize the position of a last coefficient group (CG) (that is, a subblock) to the number of CGs according to the transform block size.
  • CG last coefficient group
  • Equation 2 This is represented by Equation 2 below.
  • Equation 2 'lastSubBlock' represents a position of the last subblock (ie, CG), and 'log2TrafoSize' represents a value obtained by taking log2 on the size of the current transform block.
  • the position (lastSubBlock) of the last subblock may be initialized to 3 subblocks (ie, 3).
  • the position (lastSubBlock) of the last subblock may be initialized to 15 subblocks (that is, 15).
  • variable xS (the horizontal axis coordinate of the last CG) may be set equal to ScanOrder [log2TrafoSize-2] [scanIdx] [i] [0].
  • variable yS (the vertical axis coordinate of the last CG) may be set equal to ScanOrder [log2TrafoSize-2] [scanIdx] [i] [1].
  • the array ScanOrder [log2BlockSize] [scanIdx] [sPos] [sComp] can specify the mapping of the horizontal and vertical components of the scan position sPos and the scan-order matrix.
  • log2BlockSize is equal to log2TrafoSize-2
  • sPos is equal to i.
  • i lastSubBlock, ..., may have a range of 0.
  • the array index 'scanIdx' may specify a scan order.
  • scanIdx 0 indicates an up-right disgonal scan order
  • scanIdx 1 indicates a horizontal scan order
  • scanIdx 2 vertical scan. order
  • the last subblock position lastSubBlkPos (ie, LastCGIdx or index of the second coefficient group) is set to i. Then, i is set to -1 (If coded_sub_block_flag [[xS] [yS] [cIdx] is equal to 1, lastSubBlkPos is set equal to i and i is set equal to -1).
  • [xS] [yS] specifies the position of the subblock in the transform block.
  • coded_sub_block_flag may indicate whether a valid non-zero coefficient exists in the subblock at the position (xS, yS) in the transform block.
  • coded_sub_block_flag may be signaled from the encoder to the decoder.
  • coded_sub_block_flag 1 indicates that a nonzero valid coefficient exists in the subblock at position (xS, yS);
  • coded_sub_block_flag equals 0 indicates that a nonzero valid coefficient exists within the subblock at position (xS, yS) Can be directed.
  • the decoder may find the position of the last subblock lastSubBlkPos (that is, the index of the LastCGIdx or the second coefficient group) while sequentially decreasing the value of i from lastSubBlock to 0.
  • the decoder finds a subblock in which a nonzero valid coefficient exists in the subblock (that is, finds a subblock in which coded_sub_block_flag is 1), the decoder sets the position of the last subblock (lastSubBlkPos) to i, and then performs step 2 You can end the process.
  • variable xC (horizontal coordinate of the last coefficient) may be set equal to (xS ⁇ 2) + ScanOrder [2] [scanIdx] [n] [0].
  • variable yC (vertical coordinate of the last coefficient) may be set equal to (yS ⁇ 2) + ScanOrder [2] [scanIdx] [n] [1].
  • variable xC and the variable yC may indicate the positions of transform coefficients in the last subblock (ie, last SubBlkPos or second coefficient group) defined in step 2 above.
  • the array ScanOrder [log2BlockSize] [scanIdx] [sPos] [sComp] can specify the mapping of the horizontal and vertical components of the scan position sPos and the scan-order matrix.
  • log2BlockSize is equal to 2
  • the array index 'scanIdx' may specify a scan order. For example, scanIdx equals 0 indicates an up-right disgonal scan order, scanIdx equals 1 indicates a horizontal scan order, and scanIdx equals 2 vertical scan. order).
  • sig_coeff_flag may indicate whether the transform coefficient level is 0 at the position (xC, yC) in the transform block.
  • sig_coeff_flag may be signaled from the encoder to the decoder. If sig_coeff_flag is 1, it may indicate that the transform coefficient level is not 0 at (xC, yC) and if sig_coeff_flag is 0, it may indicate that the transform coefficient level is 0 at (xC, yC).
  • the decoder can find the position of the last significant coefficient lastSigPos (ie, lastPos) while sequentially decreasing the value of n from 15 to 0 in the subblock.
  • the decoder finds a nonzero valid coefficient within last CG (i.e., a second coefficient group) (i.e., finds a transform coefficient with sig_coeff_flag equal to 1), then the decoder finds the position of the last significant coefficient (lastSigPos or lastPos) n. Can be set, and the three-step process can be completed.
  • the position of the last subblock can be found as follows. .
  • the sig_coeff_flag value is signaled as 1 from coefficient 0 to the 11th coefficient. From the coefficient to the coefficient 15, the sig_coeff_flag value may be signaled as zero.
  • Step 4) The decoder finds the starting position of the coefficient to be shifted within the last CG (ie, subblock).
  • variable xModC (horizontal coordinate of the start position of the coefficient to be moved) can be set equal to (xS ⁇ 2) + ScanOrder [2] [scanIdx] [lastSigPos-NumModPos + 1] [0] .
  • variable yModC (the vertical coordinate of the start position of the coefficient to be moved) may be set equal to (yS ⁇ 2) + ScanOrder [2] [scanIdx] [lastSigPos-NumModPos +1] [1].
  • NumModPos represents the number of transform coefficients to be moved.
  • the coefficient to be shifted in the last CG is defined as the coefficient located before NumModPos-1 from the last coefficient position in the reverse scan direction.
  • Step 5 The decoder finds the coordinates of the last CG (ie, the first coefficient group) before the rearrangement of the transform coefficients by the encoder is performed.
  • variable xNewS (horizontal coordinate of last CG before relocation of transform coefficients) may be set equal to ScanOrder [log2TrafoSize-2] [scanIdx] [lastSubBlkPos + 1] [0].
  • variable yNewS (the vertical axis coordinate of last CG before performing relocation of transform coefficients) may be set in the same manner as ScanOrder [log2TrafoSize-2] [scanIdx] [lastSubBlkPos + 1] [1].
  • the last CG (i.e., the first coefficient group) is defined as the CG located one next from the last CG in the inverse scan direction before the rearrangement of the transform coefficients is performed by the encoder.
  • Step 6) The decoder performs the coefficient placement by the encoder derived in step 2 and then the last CG (ie, the first coefficient group) before performing coefficient placement by the encoder derived in step 5 in the last CG (ie, the second coefficient group). Relocate as many as NumModPos.
  • variable xNewC horizontal coordinate after relocation of coefficients to be relocated by the decoder
  • variable yNewC (the vertical axis coordinate after relocation of the coefficient to be relocated by the decoder) is set equal to (yNewS ⁇ 2) + ScanOrder [2] [scanIdx] [x] [1].
  • the coefficient level is set to the coefficient level of the coefficient to be relocated.
  • TransCoeffLevel [xNewC] [yNewC] [cIdx] is set equal to TransCoeffLevel [xModC + x] [yModC + x] [cIdx].
  • TransCoeffLevel represents a transform coefficient level.
  • the coefficient level after the relocation of the coefficient to be relocated derived in step 6 is set to the coefficient level of the coefficient to be relocated derived in the fourth step.
  • the coefficient level at position (0,0) of subblock 2 is set to a coefficient level of 2-0, and the coefficient level at position (0,1) of subblock 2 is coefficient of 2-1. It is set to the level, the coefficient level at the position (1, 0) of the second sub block is set to the coefficient level of 2-2.
  • the decoder may derive an array of residual samples r of size (nTbs) ⁇ (nTbS) as follows.
  • the decoder sets an array of (nTbS) x (nTbS) size equal to TransCoeffLevel [xTbY] [yTbY] [cIdx], which is an array of transform coefficients of size (nTbS) x (nTbS).
  • cu_transquant_bypass_flag specifies whether to perform the above-described scaling and transformation process. For example, when the value is 1, the above-described scaling and transformation process may not be performed.
  • TransCoeffLevel represents an array specifying the coefficient level of each coefficient included in the transform block.
  • the decoder may start the scaling process for the transform coefficients.
  • a transform block position (xTbY, yTbY), a size nTbS of the transform block, a variable cIdx for specifying a color component and a quantization parameter qP may be input as input values of the scaling process, and (nTbS) x ( An array of scaled transform coefficients d of size nTbS) may be output.
  • transform_skip_flag may specify whether a transform is applied to the corresponding transform block. For example, when the value is 1, the transform_skip_flag may indicate that no transform is applied.
  • the residual sample array value r [x] [y] may be set equal to (d [x] [y] ⁇ 7).
  • d [x] [y] represents the scaled transform coefficient array.
  • the decoder may start the transform process for the scaled transform coefficients.
  • an array of the transform block position (xTbY, yTbY), the size of the transform block nTbS, the variable cIdx for specifying the color component and the scaled transform coefficient d having the size of (nTbS) x (nTbS) are input values. It may be input, and an array of residual samples r of size (nTbS) x (nTbS) may be output.
  • the decoder may derive the variable bdShift as shown in Equation 3.
  • Equation 3 x? y: z is derived as the value y if x is true or nonzero, otherwise it is derived as the value z.
  • BitDepthY represents the bit depth of the luminance component
  • BitDepthC represents the bit depth of the chrominance component
  • 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.

Abstract

본 발명에서는 영상의 부호화/복호화 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 부호화 장치가 영상을 부호화하는 방법에 있어서, 양자화된 계수의 블록을 소정의 크기의 계수 그룹(coefficient group)으로 분할하는 단계, 상기 양자화된 계수 블록 내에서 미리 정해진 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order)에 따라 0이 아닌 계수를 포함하는 마지막 계수 그룹(last coefficient group)인 제1 계수 그룹을 탐색하는 단계, 상기 제1 계수 그룹 내에서 상기 역-스캐닝 순서에 따라 마지막 0이 아닌 계수(last non-zero coefficient)를 탐색하는 단계, 상기 제1 계수 그룹의 0이 아닌 계수를 상기 역-스캐닝 순서에 따라 상기 마지막 계수 그룹의 이전 계수 그룹인 제2 계수 그룹으로 재배치하는 단계 및 인코더는 미리 정해진 스캐닝 순서(scanning order)에 따라 엔트로피 인코딩하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

영상의 부호화/복호화 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 정지 영상 또는 동영상 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 변환(transform)된 잔차 신호를 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.
본 발명의 목적은 변환(transform)된 잔차 신호를 부호화/복호화하는 방법을 제안한다.
본 발명의 목적은 잔차 신호가 변환된 블록을 작은 단위의 서브블록으로 분할한 뒤 유효 계수 영역으로 구분하는 방법을 제안한다.
본 발명의 목적은 유효 계수(significant coefficient)를 부호화/복호화하는 방법을 제안한다.
본 발명의 목적은 유효 계수(significant coefficient)를 재배치하여 일정 서브 블록 단위로 부호화/복호화하는 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, 부호화 장치가 영상을 부호화하는 방법에 있어서, 양자화된 계수의 블록을 소정의 크기의 계수 그룹(coefficient group)으로 분할하는 단계, 상기 양자화된 계수 블록 내에서 미리 정해진 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order)에 따라 0이 아닌 계수를 포함하는 마지막 계수 그룹(last coefficient group)인 제1 계수 그룹을 탐색하는 단계, 상기 제1 계수 그룹 내에서 상기 역-스캐닝 순서에 따라 마지막 0이 아닌 계수(last non-zero coefficient)를 탐색하는 단계, 상기 제1 계수 그룹의 0이 아닌 계수를 상기 역-스캐닝 순서에 따라 상기 마지막 계수 그룹의 이전 계수 그룹인 제2 계수 그룹으로 재배치하는 단계 및 인코더는 미리 정해진 스캐닝 순서(scanning order)에 따라 엔트로피 인코딩하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양상은, 영상을 부호화하는 부호화 장치에 있어서, 양자화된 계수의 블록을 소정의 크기의 계수 그룹(coefficient group)으로 분할하는 계수 그룹 분할부, 상기 양자화된 계수 블록 내에서 미리 정해진 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order)에 따라 0이 아닌 계수를 포함하는 마지막 계수 그룹(last coefficient group)인 제1 계수 그룹을 탐색하고, 상기 제1 계수 그룹 내에서 상기 역-스캐닝 순서에 따라 마지막 0이 아닌 계수(last non-zero coefficient)를 탐색하는 스캐닝부, 상기 제1 계수 그룹의 0이 아닌 계수를 상기 역-스캐닝 순서에 따라 상기 마지막 계수 그룹의 이전 계수 그룹인 제2 계수 그룹으로 재배치하는 계수 재배치부 및 미리 정해진 스캐닝 순서(scanning order)에 따라 엔트로피 인코딩하는 엔트로피 인코딩부를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 계수 그룹 내에서 0이 아닌 계수의 개수 및 상기 제2 계수 그룹 내에서 0인 계수를 카운팅하고, 상기 제1 계수 그룹 내에서 0이 아닌 계수의 개수가 상기 제2 계수 그룹 내에서 0인 계수 보다 작으면, 상기 제1 계수 그룹의 0이 아닌 계수를 상기 제2 계수 그룹으로 재배치할 수 있다.
바람직하게, 상기 제2 계수 그룹 내에서 상기 역-스캐닝 순서에 따라 마지막 0이 아닌 계수(last non-zero coefficient)를 탐색하고, 상기 제1 계수 그룹 내 0이 아닌 계수는 역 스캐닝 순서(inverse-scanning order)에 따라 상기 제2 계수 그룹 내 마지막 0이 아닌 계수(last non-zero coefficient) 다음으로 재배치될 수 있다.
본 발명의 다른 일 양상은, 복호화 장치가 영상을 복호화하는 방법에 있어서, 인코더로부터 출력된 비트 스트림을 엔트로피 디코딩함으로써 양자화된 변환 계수를 도출하는 단계, 상기 양자화된 변환 계수를 미리 정해진 스캐닝 순서(scanning order)로 배치하는 단계, 상기 양자화된 변환 계수의 블록 내 이동된 양자화된 변환 계수를 원위치로 재배치하는 단계 및 상기 재배치된 양자화된 변환 계수를 역양자화하여 변환 계수를 도출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 양상은, 영상을 복호화하는 복호화 장치에 있어서, 인코더로부터 출력된 비트 스트림을 엔트로피 디코딩함으로써 양자화된 변환 계수를 도출하는 엔트로피 디코딩부, 상기 양자화된 변환 계수를 미리 정해진 스캐닝 순서(scanning order)로 배치하는 스캐닝부, 상기 양자화된 변환 계수의 블록 내 이동된 양자화된 변환 계수를 원위치로 재배치하는 계수 재배치부 및 상기 재배치된 양자화된 변환 계수를 역양자화하여 변환 계수를 도출하는 역양자화 수행부를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 비트 스트림으로부터 상기 이동된 양자화된 변환 계수의 개수 정보를 파싱할 수 있다.
바람직하게, 상기 양자화된 변환 계수의 블록 내에서 미리 정해진 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order)에 따라 0이 아닌 계수를 포함하는 마지막 계수 그룹(last coefficient group)인 제2 계수 그룹을 탐색할 수 있다.
바람직하게, 상기 제2 계수 그룹 내에서 상기 역-스캐닝 순서에 따라 마지막 0이 아닌 계수(last non-zero coefficient)를 탐색할 수 있다.
바람직하게, 상기 역-스캐닝 순서에 따라 상기 제2 계수 그룹 내에서 상기 마지막 0이 아닌 계수(last non-zero coefficient)로부터 상기 개수 정보에 의해 지시된 개수 - 1 이전에 위치하는 계수부터 상기 마지막 0이 아닌 계수(last non-zero coefficient)까지 재배치될 수 있다.
바람직하게, 상기 역-스캐닝 순서에 따라 상기 제2 계수 그룹 다음의 계수 그룹인 제1 계수 그룹으로 상기 이동된 양자화된 변환 계수가 재배치될 수 있다.
바람직하게, 상기 이동된 양자화된 변환 계수는 상기 역-스캐닝 순서에 따라 상기 제1 계수 그룹의 첫 번째 계수 위치부터 순차적으로 재배치될 수 있다.
바람직하게, 상기 비트 스트림으로부터 양자화된 변환 계수의 위치가 이동되었는지 여부를 지시하는 정보를 파싱하고, 상기 정보가 양자화된 변환 계수의 위치가 이동되었음을 지시하는 경우, 상기 이동된 양자화된 변환 계수의 위치가 원위치로 재배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 정지 영상 또는 동영상 부호화 시에 잔차 신호의 양을 절약할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 잔차 신호의 양을 절약함으로써 하여 부호화/복호화 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 잔차 신호를 부호화하는 방법을 예시한다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 잔차 신호를 복호화하는 방법을 예시한다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서 8×8 변환 블록을 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 8×8 변환 블록에 대한 서브블록의 분할 및 스캐닝 순서를 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 블록의 서브블록 내 유효 레벨을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 계수의 위치를 재배치하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 방법을 예시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자화부를 예시한다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 복호화 방법을 예시하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 역양자화부를 예시한다.
도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 위-오른쪽 대각선 스캔 순서(up-right disgonal scan order) 배열 초기화 프로세스를 설명하기 위한 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 '블록' 또는 '유닛'은 예측, 변환 및/또는 양자화 등과 같은 인코딩/디코딩의 과정이 수행되는 단위를 의미하며, 샘플(또는 화소, 픽셀)의 다차원 배열로 구성될 수 있다.
'블록' 또는 '유닛'은 휘도(luma) 성분에 대한 샘플의 다차원 배열을 의미할 수도 있으며, 색차(chroma) 성분에 대한 샘플의 다차원 배열을 의미할 수도 있다. 또한, 휘도(luma) 성분에 대한 샘플의 다차원 배열과 색차(chroma) 성분에 대한 샘플의 다차원 배열을 모두 포함하여 통칭할 수도 있다.
예를 들어, '블록' 또는 '유닛'은 인코딩/디코딩의 수행 대상이 되는 샘플의 배열을 의미하는 코딩 블록(CB: Conding Block), 복수의 코딩 블록으로 구성되는 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block), 동일한 예측이 적용되는 샘플의 배열을 의미하는 예측 블록(PB: Prediction Block)(또는 예측 유닛(PU: Prediction Unit)), 동일한 변환이 적용되는 샘플의 배열을 의미하는 변환 블록(TB: Transform Block)(또는 변환 유닛(TU: Transform Unit))을 모두 포함하는 의미로 해석될 수 있다.
또한, 본 명세서 별도의 언급이 없는 한, '블록' 또는 '유닛'은 휘도(luma) 성분 및/또는 색차(chroma) 성분에 대한 샘플의 배열을 인코딩/디코딩하는 과정에서 이용되는 신택스 구조(syntax sturcture)를 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 여기서, 신택스 구조는 특정한 순서로 비트스트림 내 존재하는 0 또는 그 이상의 신택스 요소(syntax element)를 의미하며, 신택스 요소는 비트스트림 내에서 표현되는 데이터의 요소를 의미한다.
예를 들어, '블록' 또는 '유닛'은 코딩 블록(CB)과 해당 코딩 블록(CB)의 인코딩을 위해 이용되는 신택스 구조를 포함하는 코딩 유닛(CU: Coding Unit), 복수의 코딩 유닛으로 구성되는 코딩 트리 유닛(CU: Coding Tree Unit), 예측 블록(PB)과 해당 예측 블록(PB)의 예측을 위해 이용되는 신택스 구조를 포함하는 예측 유닛(PU: Prediction Unit), 변환 블록(TB)와 해당 변환 블록(TB)의 변환을 위해 이용되는 신택스 구조를 포함하는 변환 유닛(TU: Transform Unit)을 모두 포함하는 의미로 해석될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 '블록' 또는 '유닛'은 반드시 정사각형 또는 직사각형 형태의 샘플(또는 화소, 픽셀)의 배열로 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 꼭지점을 가지는 다각형 형태의 샘플(또는 화소, 픽셀)의 배열을 의미할 수도 있다. 이 경우, 폴리곤(Polygon) 블록 또는 폴리곤 유닛으로 지칭될 수도 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 블록으로 분할한다.
감산기(115)는 입력 영상 신호에서 예측부(180)로부터(즉, 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182))로부터 출력된 예측된 신호(predicted signal)(또는 예측된 블록(predicted block))를 감산하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 생성한다. 생성된 차분 신호(또는 차분 블록)는 변환부(120)로 전송된다.
변환부(120)는 차분 신호(또는 차분 블록)에 변환 기법(예를 들어, DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), GBT(Graph-Based Transform), KLT(Karhunen-Loeve transform) 등)을 적용하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성한다. 이때, 변환부(120)는 차분 블록에 적용된 예측 모드와 차분 블록의 크기에 따라서 결정된 변환 기법을 이용하여 변환을 수행함으로써 변환 계수들을 생성할 수 있다.
양자화부(130)는 변환 계수를 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송하고, 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(quantized signal)를 엔트로피 코딩하여 비트 스트림으로 출력한다.
한편, 양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 신호(quantized signal)는 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 신호(quantized signal)는 루프 내의 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 차분 신호를 복원할 수 있다. 복원된 차분 신호를 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)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 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 예측된 신호(예측된 블록)을 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.
인터 예측부(181) 또는 상기 인트라 예측부(182)를 통해 생성된 예측 신호된(predicted signal)(또는 예측된 블록)는 복원 신호(또는 복원 블록)를 생성하기 위해 이용되거나 차분 신호(또는 차분 블록)를 생성하기 위해 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 디코더(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산기(235), 필터링부(240), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer Unit)(250), 예측부(260)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 예측부(260)는 인터 예측부(261) 및 인트라 예측부(262)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 디코더(200)를 통해 출력된 복원 영상 신호(reconstructed video signal)는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.
디코더(200)는 도 1의 인코더(100)로부터 출력된 신호(즉, 비트 스트림)을 수신하고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 엔트로피 디코딩된다.
역양자화부(220)에서는 양자화 스텝 사이즈 정보를 이용하여 엔트로피 디코딩된 신호로부터 변환 계수(transform coefficient)를 획득한다.
역변환부(230)에서는 역변환 기법을 적용하여 변환 계수를 역변환하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 획득하게 된다.
가산기(235)는 획득된 차분 신호(또는 차분 블록)를 예측부(260)(즉, 인터 예측부(261) 또는 인트라 예측부(262))로부터 출력된 예측된 신호(predicted signal)(또는 예측된 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.
블록 분할 구조
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 모드는 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.
잔차 신호의 부호화/복호화 방법
입력된 영상은 인트라 예측부 또는 인터 예측부와 차분되며, 예측에 대한 정보 및 차분에 대한 잔차 신호를 전송함으로써 디코더에서 복원을 할 수 있다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 보다 상세히 살펴본다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 잔차 신호를 부호화하는 방법을 예시한다.
도 5를 참조하면, 인코더(인코딩 장치)는 잔차 신호(residual signal)(또는 잔차 블록)를 변환(transform)한다(S501).
잔차 신호는 입력된 영상에서 인트라 예측부 또는 인터 예측부에 의해 예측된 신호와 차분된 신호를 의미한다. 잔차 신호는 공간 영역의 신호이며, 이를 주파수 영역으로 변환함으로써 신호간의 상관(correlation)을 제거하고 에너지를 저주파 영역으로 집중사킬 수 있다.
이때, 인코더는 상술한 바와 같이, DCT, DST, GBT, KLT 등과 같은 변환 기법을 적용하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성할 수 있다.
인코더는 변환 계수(transform coefficient)를 양자화(quantization)한다(S502).
변환된 신호는 신호의 크기(magnitude)를 줄이기 위하여 스케일링(scaling) 및/또는 양자화된다.
인코더는 변환 블록을 서브블록(subblock)으로 분할(divide)한다(S503).
인코더는 변환 블록을 미리 정해진 일정 크기의 서브블록(예를 들어, 4×4 크기의 서브블록)으로 분할할 수 있다.
인코더는 양자화된 변환 계수를 스캐닝(scanning)하고, 스캐닝 순서(scan order)에 따라 계수를 부호화한다(S504).
즉, 양자화된 변환 계수들은 미리 정해진 순서에 의해 엔트로피 부호화되어 디코더에게 전송된다.
여기서, 스캔 순서(scan order)는 위-오른쪽 대각선 스캔 순서(up-right disgonal scan order), 수평 스캔 순서(horizontal scan order), 수직 스캔 순서(vertical scan order) 등이 해당될 수 있다.
인코더는 마지막 유효한 계수(last significant coefficient)(즉, 0이 아닌 계수)의 위치에서 시작하여 일명 DC 계수라고 지칭되는 (0,0) 좌표에 도달할 때까지 역방향으로 스캔할 수 있다. 이때, 각 서브블록 내에서 양자화된 변환 계수들은 위-오른쪽 대각선 스캔 순서에 따라 스캔될 수 있으며, 또한 각 서브블록들도 동일하게 위-오른쪽 대각선 스캔 순서(up-right disgonal scan)에 따라 스캔될 수 있다.
이때, 변환 블록 내에서 마지막 유효한 계수(last significant coefficient)의 위치(즉, 열(column)의 위치 및 행(row)의 위치)를 식별하기 위한 정보가 부호화될 수 있다.
디코더에서는 인코더에서의 과정을 역으로 수행함으로써 복원된 영상을 얻어낼 수 있다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 보다 상세히 살펴본다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 잔차 신호를 복호화하는 방법을 예시한다.
도 6을 참조하면, 디코더(디코딩 장치)는 계수를 복호화한다(S601).
즉, 디코더는 인코더로부터 출력된 신호(즉, 비트 스트림)를 엔트로피 복호화하여 양자화된 변환 계수(transform coefficient)를 획득할 수 있다.
디코더(디코딩 장치)는 양자화된 변환 계수를 스캔 순서(scan order)대로 위치시키고, 역양자화(inverse-quantize)한다(S602).
즉, 디코더는 엔트로피 복호화를 통해 복원된 각 양자화된 변환 계수를 미리 정해진 순서에 따라 잔차 신호 배열에 배치할 수 있다.
상술한 바와 같이, 스캔 순서(scan order)는 위-오른쪽 대각선 스캔 순서(up-right disgonal scan order), 수평 스캔 순서(horizontal scan order), 수직 스캔 순서(vertical scan order) 등이 해당될 수 있다.
상술한 바와 같이 변환 블록 내에서 스캔 순서(scan order)에 따른 마지막 유효한 계수(last significant coefficient)(즉, 0이 아닌 계수)의 위치를 지시하는 정보가 비트 스트림에서 시그널링될 수 있다. 디코더는 위 정보를 파싱하여 변환 블록 내 스캔 순서(scan order)에 따른 마지막 유효한 계수(last significant coefficient)(즉, 0이 아닌 계수)의 열(column)의 위치 및 행(row)의 위치를 도출할 수 있다.
디코더는 마지막 유효한 계수(last significant coefficient)(즉, 0이 아닌 계수)의 위치에서 시작하여 일명 DC 계수라고 지칭되는 (0,0) 좌표에 도달할 때까지 역방향으로 스캔할 수 있다. 이때, 각 서브블록 내에서 양자화된 변환 계수들은 위-오른쪽 대각선 스캔 순서에 따라 스캔될 수 있으며, 또한 각 서브블록들도 동일하게 위-오른쪽 대각선 스캔 순서(up-right disgonal scan)에 따라 스캔될 수 있다.
디코더는 위와 같이 스캔 순서에 따라 양자화된 변환 계수를 역양자화할 수 있다.
디코더(디코딩 장치)는 변환 계수를 역변환(inverse-transform)한다(S603).
즉, 디코더는 역변환 기법을 적용하여 변환 계수를 역변환하여 차분 신호(residual signal) 획득할 수 있다.
위와 같이, 엔트로피 복호화를 통해 복원된 각 계수들은 약속된 순서에 의해 잔차 신호 배열에 배치되며, 역양자화와 역변환을 통해 공간 영역의 잔차 신호로 복원될 수 있다. 그리고, 복원된 잔차 신호는 예측 신호와 합해진 뒤 필터링 과정을 거쳐 복원 영상으로 출력된다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서 8×8 변환 블록을 예시하는 도면이다.
도 7에서는 8×8 DCT 변환 계수의 분포도를 예시한다.
공간 영역의 잔차 신호를 주파수 영역으로 변환하면, 도 7과 같이 왼쪽 위 모서리 저주파 성분을 중심으로 점차 고주파 신호가 퍼져 나가는 분포를 보인다. 인지 시각 시스템(HVS: Human visual system)을 기반으로, 상대적으로 사람이 인지하기 어려운 고주파 신호를 양자화 함으로써 손실 압축을 실현할 수 있다.
이처럼 양자화 후 0이 아닌 변환 계수들은 미리 정의된 스캐닝 순서에 따라 엔트로피 부호화 되어 디코더로 전송된다.
이하, 스캐닝 순서에 대하여 도면을 참조하여 살펴본다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 8×8 변환 블록에 대한 서브블록의 분할 및 스캐닝 순서를 예시하는 도면이다.
도 8에서는 앞서 도 7에서 예시된 8×8 DCT 변환 블록에 대한 서브블록의 분할 및 스캐닝 순서를 예시한다.
도 8에서 예시된 순서를 기반으로 계수들의 스캐닝 순서가 정의될 수 있다. 이를 위-오른쪽 대각선 스캔 순서(up-right disgonal scan)라고 지칭할 수 있다.
도 8의 화살표 방향과 같이 스캐닝 순서를 주파수 분포에 따라 정의하고 마지막 유효 계수(last significant coefficient)(즉, 0인 아닌 계수)의 위치를 디코더에게 비트스트림을 통해 전송할 수 있다.
고주파 영역에 도달할수록 양자화 되어 크기(magnitude)가 없는 계수들이 많기 때문에 마지막 유효 계수(last significant coefficient) 이전의 위치(즉, 스캔 순서 내에서 이전의 위치)는 디코더에게 비트스트림을 통해 전송하지 않을 수 있으므로, 정보(또는 비트)를 절약할 수 있다.
또한, 원활한 하드웨어/단일 명령 다중 데이터 처리(SIMD: Single Instruction Multiple Data) 구현을 위하여, 변환된 계수 블록은 특정 크기의 작은 복수 개의 서브블록으로 분할될 수 있다. 각 서브블록도 미리 정의된 스캐닝 순서에 따른 순서대로 스캐닝되어 부호화/복호화될 수 있다.
즉, 도 8과 같이 각 서브블록 내에서 양자화된 변환 계수들은 위-오른쪽 대각선 스캔 순서에 따라 스캔될 수 있으며, 또한 각 서브블록들도 동일하게 위-오른쪽 대각선 스캔 순서(up-right disgonal scan)에 따라 스캔될 수 있다.
이하, 본 발명에서는 정지 영상 또는 동영상 부호화 시에 발생하는 잔차 신호의 양을 절약함으로써 보다 효율적으로 영상을 부호화/복호화하는 방법을 제안한다.
즉, 본 발명의 일실시예에서는 잔차 신호가 변환된 블록을 작은 단위의 서브 블록으로 분할한 뒤, 유효 계수(significant coefficient) 영역(즉, 계수 레벨이 0이 아닌 유효 계수(significant efficient)가 하나 이상 포함하는 서브 블록)을 구분하는 방법을 제안한다. 보다 구체적으로 변환 블록을 서브 블록으로 분할한 후, 각 서브 블록의 유효 레벨을 결정하는 방법을 제안한다. 또한, 각 서브 블록 내에서 유효 계수의 개수가 암묵적(implicit)으로 혹은 명시적(explicit)으로 결정하는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 일실시예에서는 유효 계수(significant efficient)를 인코딩/디코딩하는 방법을 제안한다. 보다 구체적으로 서브 블록 내에서 결정된 유효 계수를 유효 레벨(significant level)에 따라 재배치(re-positionning)하는 방법을 제안한다. 또한, 유효 레벨(significant)에 의해 재배치된 계수를 서브 블록 단위로 인코딩/디코딩 하는 방법을 제안한다.
이하, 본 발명의 설명에 있어서, 설명의 편의를 위해 스캔 순서(scan order)는 위-오른쪽 대각선 스캔 순서(up-right disgonal scan order)를 가정하여 설명하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 위-오른쪽 대각선 스캔 순서 외에도 미리 정해진 임의의 스캔 순서(예를 들어, 수평 스캔 순서(horizontal scan order), 수직 스캔 순서(vertical scan order) 등)가 적용될 수 있음은 물론이고, 역-스캔 순서(inverse-scan order)는 스캔 순서의 역방향 순서를 의미한다.
또한, 본 발명의 설명에 있어서, 설명의 편의를 위해 인코더에 의해 변환 계수가 재배치되기 전 마지막 서브 블록/계수 그룹(즉, 변환 계수가 재배치되기 전 실제 마지막 0이 아닌 유효 계수를 포함하는 서브 블록/계수 그룹)을 제1 서브블록/계수 그룹으로 지칭하고, 인코더에 의해 변환 계수가 재배치된 후 마지막 서브 블록/계수 그룹(즉, 변환 계수가 재배치된 후 마지막 0이 아닌 유효 계수를 포함하는 서브 블록/계수 그룹)을 제2 서브블록/계수 그룹으로 지칭한다.
본 발명의 일실시예는 잔차 신호가 변환된 블록(즉, 변환 블록)을 더 작은 단위의 서브블록으로 분할한 뒤, 유효 계수(significant coefficient) 영역으로 구분할 수 있다.
1) 계수의 유효 레벨 구분
본 발명의 일실시예는 변환된 블록을 서브블록으로 분할한 뒤, 각 서브블록의 유효 레벨을 결정하는 방법을 제안한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 블록의 서브블록 내 유효 레벨을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9에서 서브블록의 순번은 좌상 서브블록, 좌하 서브블록, 우상 서브블록, 우하 서브블록의 순서(즉, 역스캔 순서)로써 부여될 수 있다. 즉, 0번은 좌상 서브블록, 1번은 좌하 서브블록, 2번은 우상 서브블록, 3번은 우하 서브블록을 나타낼 수 있다.
어떤 변환 블록이 더 작은 크기의 서브블록으로 재분할된다고 가정하였을 때, 서브블록 또한 스캐닝 순서의 순서대로 부호화/복호화될 수 있다.
앞서 도 8의 예시와 같이 우하 -> 우상 -> 좌하 -> 좌상의 순서로 계수가 스캐닝될 때, 우하 블록(즉, 서브브록 3) 내의 음영으로 표시된 위치의 계수들(920) 및 우상 블록(즉, 서브브록 2) 내의 음영으로 표시된 위치의 계수들(910)은 상대적으로 높은 유효 레벨(significant level)의 계수 성분을 가지고 있다고 하더라도 우선 순위가 낮아지게 된다.
이러한 계수들의 위치를 조정함으로써 마지막 유효한 계수(last significant coefficient)의 위치를 앞당기고, 이로 인해 트레일링(trailing) 0(즉, 양자화된 비유효 계수(non-significant coefficients))의 양을 줄일 수 있다.
2) 계수(coefficient)의 재배치
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 계수의 위치를 재배치하는 방법을 예시하는 도면이다.
상술한 바와 같이, 서브블록의 순번은 좌상 서브블록, 좌하 서브블록, 우상 서브블록, 우하 서브블록의 순서(즉, 역스캔 순서)로써 부여될 수 있다. 즉, 0번은 좌상 서브블록, 1번은 좌하 서브블록, 2번은 우상 서브블록, 3번은 우하 서브블록을 나타낼 수 있다.
도 10(a)에서는 2번 서브블록에 상대적으로 높은 계수 레벨을 가지는 계수(즉, 2-0, 2-1, 2-2 계수)가 존재하고, 1번 서브블록의 마지막 유효한 계수(last significant coefficient)(1011)의 위치가 도 10(a)와 같다고 가정한다.
만약, 3번 서브록에 유효한 계수가 존재하지 않는다고 가정하였을 때, 2번 서브블록의 계수 때문에 2번 서브블록에 대한 계수의 정보가 인코더로부터 디코더에게 전송되어야 한다.
이때, 계수의 정보는 마지막 0이 아닌 계수 플래그(last non-zero coefficient flag), 계수 레벨(coefficient level) 정보(계수가 1보다 큰지 여부 또는 2 보다 큰지 여부 또는 부호(sign) 정보 등), 트레일링 0(trailing 0) 정보 등을 포함할 수 있다.
이를 개선하기 위하여, 도 10(b)와 같이 2번 서브블록의 유효 계수의 위치를 재배치할 수 있다.
도 10(b)를 참조하면, 2번 서브블록의 유효 계수를 역-스캐닝 순서에 따라 1번 서브블록의 마지막 유효한 계수(last significant coefficient)(1011)의 위치 다음으로(즉, 스캐닝 순서에 따르면 마지막 유효한 계수의 위치 이전으로) 스캐닝 순서의 역순으로 재배치될 수 있다.
즉, 역스캐닝 순서에 따르면 2-0 샘플, 2-1 샘플, 2-2 샘플의 순서대로 마지막 유효한 계수(last significant coefficient)(1011)의 위치 다음에 배치될 수 있다.
이 경우, 서브블록 2번에 대하여, 서브블록 2번이 하나 또는 그 이상의 0이 아닌 양자화된 변환 계수 레벨을 포함하는지 여부를 지시하는 정보가 인코더로부터 디코더에게 전송될 수 있다. 이를 위해 일례로, cbf가 이용될 수 있으며, cbf 값이 1이면, 변환 블록이 0이 아닌 하나 이상의 변환 계수 레벨을 포함하는 것을 지시할 수 있다. cbf가 이용되는 경우, cbf는 각 서브블록 별로 인코더로부터 디코더에게 전송될 수 있다.
이때, 위치가 재배치되는 계수의 개수는 미리 정의되거나, 인코더에서 정하고 디코더에게 시그널링될 수 있다. 도 10의 경우 1번 서브블록에 재배치되는 계수의 개수가 미리 정의되거나, 인코더에서 정하고 디코더에게 시그널링될 수 있다.
디코더에서는 미리 정의되거나, 또는 인코더로부터 시그널링된 재배치되는 계수의 개수를 기반으로 계수를 복원(즉, 복호화)할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 방법을 예시하는 도면이다.
도 11을 참조하면, 인코더는 계수 블록(coefficient block)(즉, 양자화된 계수로 구성되는 블록)을 소정의 크기의 서브블록(subblock)(즉, 계수 그룹(CG: Coefficient Group))으로 분할한다(S1101).
인코더는 미리 정해진 순서(예를 들어, 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order))에 따라 0이 아닌 계수를 포함하는 마지막 계수 그룹(last CG)(즉, 제1 계수 그룹)를 탐색한다(S1102).
앞서 도 10의 예시에서 last CG는 CG 2에 해당한다.
인코더는 마지막 계수 그룹(last CG)(즉, 제1 계수 그룹) 내에서 미리 정해진 순서(예를 들어, 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order))에 따라 마지막 0이 아닌 계수(last non-zero coefficient)를 탐색한다(S1103).
앞서 도 10의 예시에서 0이 아닌 계수는 2-0, 2-1, 2-2에 해당한다.
인코더는 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order)에 따라 계수를 재배치(re-position)한다(S1104).
인코더는 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order)에 따라 마지막 계수 그룹(제1 계수 그룹)의 0이 아닌 계수를 마지막 계수 그룹의 이전 계수 그룹(즉, 제2 계수 그룹)으로 재배치할 수 있다.
인코더는 마지막 계수 그룹의 이전 계수 그룹(즉, 제2 계수 그룹) 내에서 미리 정해진 순서(예를 들어, 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order))에 따라 마지막 0이 아닌 계수(last non-zero coefficient)를 탐색할 수 있다. 그리고, 인코더는 제2 계수 그룹의 0이 아닌 계수를 미리 정해진 순서(예를 들어, 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order))에 따라 제2 계수 그룹의 마지막 0이 아닌 계수(last non-zero coefficient) 다음으로 재배치할 수 있다.
계수를 재배치하는 과정에 대하여 보다 상세한 설명은 아래 도 12을 참조하여 기술한다.
인코더는 재배치된 계수를 미리 정해진 순서(예를 들어, 스캐닝 순서(scanning order))에 따라 엔트로피 인코딩한다(S1105).
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 방법을 예시하는 도면이다.
도 12에서는 앞서 도 11의 S1104 단계에 대하여 보다 상세한 방법을 예시한다.
도 12를 참조하면, 인코더는 계수 블록 내 CG의 총 개수(NumCG) - 1이 마지막 CG의 인덱스(lastCGIdx)(즉, 제1 계수 그룹의 인덱스)와 상이한지 여부를 판단한다(S1201).
여기서, lastCGIdx는 앞서 도 11의 S1102 단계에서 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order)에 따라 탐색된 0이 아닌 계수를 가지는 last CG의 인덱스(즉, 제1 계수 그룹의 인덱스)를 나타낸다. 즉, 도 10의 예시에서 '2'에 해당한다.
상술한 바와 같이, 각 CG(즉, 서브블록) 별로 CG 인덱스(즉, 서브블록 인덱스)는 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order)에 따라 부여될 수 있다.
즉, S1201은 last CG가 해당 계수 블록 내에서 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order)에 따른 마지막의 CG에 해당하는지 여부를 판단하는 과정을 의미한다. 즉, 도 10의 예시에서 last CG 인덱스가 '3'인지 여부를 판단한다.
S1201 단계에서 판단 결과, NumCG - 1이 lastCGIdx와 동일한 경우(즉, last CG가 해당 변환 블록 내 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order)에 따른 마지막의 CG에 해당하는 경우), 인코더는 계수 재배치(re-position) 과정을 종료한다.
S1201 단계에서 판단한 결과, NumCG - 1이 lastCGIdx와 상이한 경우(즉, last CG가 해당 변환 블록 내 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order)에 따른 마지막 CG에 해당하지 않는 경우), 인코더는 last CG 내에서 마지막 0이 아닌 계수(last coefficient)까지 0이 아닌 계수의 개수를 카운팅하고, last CG 이전 CG(last-1 CG) 내에서 마지막 0이 아닌 계수(last coefficient) 다음부터 0인 계수의 개수를 카운팅한다(S1202).
NumCoeffCodeInLast는 last CG 내에서 last coefficient까지 계수까지 카운팅된 0이 아닌 계수의 개수를 나타내고, NumCoeffCodeInLastMinus1는 last-1 CG 내에서 last coefficient 다음의 계수부터 카운팅된 0인 계수의 개수를 나타낸다.
앞서 도 10의 예시에서 NumCoeffCodeInLast는 '3'(즉, 2-0, 2-1, 2-2)이고, NumCoeffCodeInLastMinus1는 '7'(last 계수(1011) 다음부터)에 해당한다.
인코더는 NumCoeffCodeInLast가 NumCoeffCodeInLastMinus1 보다 작은지 여부를 판단한다(S1203).
S1203 단계에서 판단한 결과, NumCoeffCodeInLast가 NumCoeffCodeInLastMinus1 보다 작지 않으면(또는 크면), 인코더는 계수 재배치(re-position) 과정을 종료한다.
S1203 단계에서 판단한 결과, NumCoeffCodeInLast가 NumCoeffCodeInLastMinus1 보다 작으면, 인코더는 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order)에 따라 S1103 단계에서 탐색된 last CG(즉, 제1 계수 그룹) 내 0이 아닌 coefficient를 last-1 CG(즉, 제2 계수 그룹) 내 last coefficient 다음으로 재배치(re-position)한다(S1204).
즉, 인코더는 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order)에 따라 last CG(즉, 제1 계수 그룹) 내 0이 아닌 coefficient를 읽고, 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order)에 따라 last-1 CG(즉, 제2 계수 그룹) 내 last coefficient 다음으로 재배치한다.
앞서 도 10의 예시에서 last CG(즉, 제1 계수 그룹) 내 2-0, 2-1, 2-2 계수 순서로 last-1 CG(즉, 제2 계수 그룹) 내 last coefficient(1011) 다음에 2-0, 2-1, 2-2 계수 순서로 배치된다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자화부를 예시한다.
도 13을 참조하면, 양자화부(130)는 앞서 도 1의 예시된 인코더 장치에 포함되어 구현될 수 있으며, 앞서 도 7 내지 도 12에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다.
구체적으로, 양자화부(130)는 양자화 수행부(1301), 서브 블록(계수 그룹) 분할부(1302), 스캐닝부(1303), 유효 레벨(significant level) 판단부(1304), 계수 재배치부(1305)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 13에서 예시된 양자화부(130)의 세부 구성은 하나의 예시에 불과하며, 예시된 양자화부(130)의 세부 구성 중 일부가 다른 세부 구성에 포함되어 함께 구현될 수도 있으며, 예시되지 않은 다른 구성이 추가되어 함께 구현될 수도 있다.
양자화 수행부(1301)는 변환 계수(transform coefficient)를 양자화(quantization)한다. 양자화하는 방법은 공지된 기술을 이용할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
서브 블록(계수 그룹) 분할부(1302)는 계수 블록(coefficient block)(즉, 변환 블록)을 소정의 크기의 서브블록(subblock)(즉, 계수 그룹(CG))으로 분할한다. 예를 들어, 서브 블록(계수 그룹) 분할부(1302)는 계수 블록을 4×4 크기의 서브블록(즉, CG)로 분할할 수 있다.
스캐닝부(1303)는 미리 정해진 순서에 따라 양자화된 변환 계수 계수를 스캐닝한다. 즉, 양자화된 변환 계수를 미리 정해진 순서에 따라 유효 레벨(significant level) 판단부(1304)의 입력값으로 전달할 수 있다.
유효 레벨(significant level) 판단부(1304)는 스캐닝부(1303)에 의해 스캐닝된 계수의 양자화된 변환 계수 레벨을 판단한다.
또한, 유효 레벨(significant level) 판단부(1304)는 역스캔 순서에 따른 마지막 0이 아닌 계수(last coefficient), 마지막 0이 아닌 계수(last coefficient)가 포함된 마지막 0이 아닌 서브 블록(계수 그룹)(last CG)를 식별할 수 있다.
한편, 스캐닝부(1303) 및 유효 레벨(significant level) 판단부(1304)에서 수행되는 방법, 기능 등은 모두 스캐닝부(1303)에서 수행될 수도 있으며, 이 경우 유효 레벨(significant level) 판단부(1304)는 양자화부(130)에 포함되지 않을 수 있다.
계수 재배치부(1305)는 변환 계수를 재배치한다. 계수 재배치부(1305)는 앞서 도 12의 과정과 같이 계수를 재배치할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 복호화 방법을 예시하는 도면이다.
도 14를 참조하면, 디코더는 인코더로부터 출력된 신호(즉, 비트 스트림)를 엔트로피 디코딩한다(S1401).
즉, 디코더는 인코더로부터 출력된 신호를 엔트로피 디코딩하여 양자화된 변환 계수(transform coefficient)를 획득할 수 있다.
디코더는 양자화된 변환 계수를 미리 정해진 순서(예를 들어, 스캔 순서(scan order))로 위치시키고, 빈 위치(empty position)에는 0를 채운다(S1402).
앞서 도 10의 예시에서 스캔 순서(scan order)에 따라 last coefficient(1021) 이전까지 0으로 채워지다가 last coefficient(1021)부터 양자화된 변환 계수가 배치된다.
디코더는 인코더에 의해 이동된(재배치된) 변환 계수를 원위치로 재배치한다(S1403).
즉, 디코더는 양자화된 변환 계수의 블록 내에서 인코더에 의해 제1 계수 그룹으로부터 제2 계수 그룹으로 이동된 이동된(재배치된) 변환 계수를 원위치(즉, 제1 계수 그룹)로 재배치한다.
앞서 도 10의 예시에서 인코더에 의해 이동되었던 2-0, 2-1, 2-2 계수가 원위치 즉, 서브블록 2로 재배치된다.
디코더는 미리 정해진 순서(예를 들어, 스캔 순서(scan order))에 따라 양자화된 변환 계수를 역양자화한다(S1404).
즉, 디코더는 양자화된 변환 계수를 역양자화함으로써 변환 계수를 획득할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 복호화 방법을 예시하는 도면이다.
도 15에서는 앞서 도 14의 S1403 단계에 대하여 보다 상세한 방법을 예시한다.
도 15를 참조하면, 디코더는 양자화된 변환 계수의 위치가 이동되었는지 여부(즉, 본 발명에 따른 양자화된 변환 계수의 재배치 적용 여부)를 판단한다(S1501).
양자화된 변환 계수의 위치가 이동되었는지 여부는 블록 단위(예를 들어, 변환 블록, 코딩 블록 등), 슬라이스 단위, 픽쳐 단위 등으로 정해질 수 있다.
예를 들어, 도 15와 같이 양자화된 변환 계수의 위치가 이동되었는지 여부를 지시하는 플래그인 coeff_move_flag가 정의될 수 있다. coeff_move_flag는 시퀀스 파라미터 세트(SPS: Sequence Parameter Set), 픽쳐 파라미터 세트(PPS: Picture Parameter Set), 슬라이스 헤더 등에서 정의되어, 인코더로부터 시그널링될 수 있다.
또는, 인코더로부터 coeff_move_flag와 같은 정보가 시그널링되지 않고, 디코더에서 일정 조건이 만족되는 경우, 양자화된 변환 계수의 위치가 이동되었다고 판단할 수도 있다.
만약, S1501 단계에서 판단한 결과, 양자화된 변환 계수의 위치가 이동되지 않은 경우, 변환 계수를 원위치로 재배치하는 과정은 종료된다.
반면, S1501 단계에서 판단한 결과, 양자화된 변환 계수의 위치가 이동된 경우, 디코더는 재배치될(또는 인코더에 의해 이동된) 양자화된 변환 계수의 개수(NumModPos)를 파싱(parsing) 또는 유도(derive)한다(S1502).
이때, NumModPos는 시퀀스 파라미터 세트(SPS: Sequence Parameter Set), 픽쳐 파라미터 세트(PPS: Picture Parameter Set), 슬라이스 헤더 등에서 정의되어, 인코더로부터 시그널링될 수 있다.
한편, 재배치될(또는 인코더에 의해 이동된) 양자화된 변환 계수의 개수는 미리 정의되어 인코더와 디코더 모두 알고 있을 수 있으며, 이 경우 S1502 단계는 스킵(skip)될 수 있다.
디코더는 현재 마지막 CG 인덱스(CurrLastCGIdx)를 마지막 CG 인덱스(LastCGIdx, A)로 셋팅하고, 마지막 CG 인덱스(LastCGIdx, B)를 마지막 CG 인덱스(LastCGIdx, A) + 1로 셋팅한다(S1503).
즉, 디코더에서는 인코더에 의해 변환 계수의 재배치가 된 후, last CG의 위치(즉, LastCGIdx(A) 또는 lastSubBlkPos), last coefficient의 위치(즉, LastPos 또는 lastSigPos)를 찾는다. 여기서, 디코더에 의해 탐색된 last CG의 인덱스가 lastCGIdx(A)에 해당한다. 이 과정에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다.
현재 마지막 CG 인덱스(CurrLastCGIdx)는 인코더에 의해 변환 계수의 재배치된 수행된 후에 last coefficient가 포함된 CG의 인덱스(즉, 제2 계수 그룹의 인덱스)를 나타내므로, 위에서 도출된 lastCGIdx(A)로 셋팅된다.
그리고, 마지막 CG 인덱스(LastCGIdx, B)는 인코더에 의해 변환 계수의 재배치된 수행되기 전 실제 last CG의 인덱스(즉, 제1 계수 그룹의 인덱스)를 나타내어야 하므로, LastCGIdx(A) + 1로 셋팅된다.
도 10의 경우, CurrLastCGIdx는 1로 셋팅되고, LastCGIdx(B)는 2로 셋팅된다.
디코더는 CurrLastCGIdx를 가지는 CG(즉, 제2 계수 그룹) 내 역-스캐닝 순서에 따라 last coefficient로부터 NumModPos -1만큼 이전에 위치한 계수부터 시작하여 last coefficient까지의 변환 계수(즉, "Coeff[CurrLastCGIdx][LastPos-n]")를 LastCGIdx(B)를 가지는 CG(즉, 제1 계수 그룹) 내 역-스캐닝 순서에 따라 첫 번째 계수 위치부터 순차적으로 배치(즉, "Coeff[LastCGIdx][i]")시킨다(S1504).
이를 수학식으로 나타내면, 아래 수학식 1과 같다.
Figure PCTKR2016006242-appb-M000001
수학식 1에서 LastPos는 인코더에 의해 변환 계수의 재배치가 수행된 후 last coefficient의 위치를 나타낸다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 역양자화부를 예시한다.
도 16에서는 설명의 편의를 위해 역양자화부(140, 도 1 참조; 220, 도 2 참조)를 하나의 블록으로 도시하였으나, 역양자화부(140, 220)는 인코더 및/또는 디코더에 포함되는 구성으로 구현될 수 있다.
도 16을 참조하면, 역양자화부(140, 220)는 앞서 도 7 내지 도 10 및 도 14 내지 도 15에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현하며 또한 후술하는 스케일링 및 변환 프로세스를 수행한다.
구체적으로, 역양자화부(140, 220)는 스캐닝부(1601), 계수 재배치부(1602), 역양자화 수행부(1603)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 16에서 예시된 역양자화부(140, 220)의 세부 구성은 하나의 예시에 불과하며, 예시된 역양자화부(140, 220)의 세부 구성 중 일부가 다른 세부 구성에 포함되어 함께 구현될 수도 있으며, 예시되지 않은 다른 구성이 추가되어 함께 구현될 수도 있다.
스캐닝부(1603)는 미리 정해진 순서에 따라 양자화된 변환 계수 계수를 미리 정해진 순서(예를 들어, 스캔 순서(scan order))로 위치시키고, 빈 위치(empty position)에는 0를 채운다.
재배치부(1602)는 인코더에 의해 이동된(재배치된) 변환 계수를 원위치로 재배치한다. 계수 재배치부(1602)는 앞서 도 15의 과정과 같이 계수를 재배치할 수 있다.
역양자화 수행부(1603)는 양자화된 계수는 역양자화하여 변환 계수(transform coefficient)를 획득한다. 역양자화하는 방법은 공지된 기술을 이용할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 스케일링 및 변환 프로세스를 살펴본다. 이하 설명하는 실시예에서는 변환 블록이 4×4 크기의 서브블록으로 분할되는 경우를 가정하여 설명하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 4×4 크기와 상이한 미리 정해진 크기로 변환 블록이 분할될 수도 있다.
스케일링 및 변환 프로세스를 설명하기 전에 먼저, 위-오른쪽 대각선 스캔 순서(up-right disgonal scan order) 배열 초기화 프로세스를 살펴본다.
이 프로세스로의 입력(input)은 블록 크기(blkSize)이다.
이 프로세스의 출력(output)은 배열 diagScan[sPos][sComp]이다. 배열 인덱스 sPos는 스캔 위치이며, 0부터 (blkSize*blkSize)-1 값의 범위를 가진다. 또한, 배열 인덱스 sComp 값이 0이면, 수평 성분(horizontal component)를 특정하고, 배열 인덱스 sComp 값이 1이면, 수직 성분(vertical component)를 특정한다.
블록 크기(blkSize)에 따라, 배열 diagScan은 아래 표 1과 같이 도출된다.
Figure PCTKR2016006242-appb-T000001
표 1에서, while() {}는 () 내 조건이 만족되는 한(즉, 참인 경우), {} 동작이 반복하여 수행된다. x++는 x=x+1을 의미하고, x- - 는 x=x-1을 의미한다.
도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 위-오른쪽 대각선 스캔 순서(up-right disgonal scan order) 배열 초기화 프로세스를 설명하기 위한 도면이다.
도 17(a)는 4×4 크기의 변환 블록을 예시하고, 도 17(b)는 8×8 크기의 변환 블록이 4×4 서브블록으로 분할되는 경우를 예시한다.
도 17(a)을 참조하면, 4×4 크기의 변환 블록이므로, 표 1에 블록 크기(blkSize)는 4로 셋팅되고, 각 샘플에 대한 배열 diagScan의 값은 다음과 같이 셋팅될 수 있다.
0번 샘플: diagScan[0][0] = 0 / diagScan[0][1] = 0 -> (0,0)
1번 샘플: diagScan[1][0] = 0 / diagScan[1][1] = 1 -> (0,1)
2번 샘플: diagScan[2][0] = 1 / diagScan[2][1] = 0 -> (1,0)
3번 샘플: diagScan[3][0] = 0 / diagScan[3][1] = 2 -> (0,2)
4번 샘플: diagScan[4][0] = 1 / diagScan[4][1] = 1 -> (1,1)
5번 샘플: diagScan[5][0] = 2 / diagScan[5][1] = 0 -> (2,0)
...
15번 샘플: diagScan[15][0] = 3 / diagScan[15][1] = 3 -> (3,3)
도 17(b)을 참조하면, 8×8 크기의 변환 블록이 4×4 크기의 서브블록으로 분할되므로, 표 1에 블록 크기(blkSize)는 2로 셋팅되고, 각 서브블록에 대한 배열 diagScan의 값은 다음과 같이 셋팅될 수 있다.
0번 서브블록: diagScan[0][0] = 0 / diagScan[0][1] = 0 -> (0,0)
1번 서브블록: diagScan[1][0] = 0 / diagScan[1][1] = 1 -> (0,1)
2번 서브블록: diagScan[2][0] = 1 / diagScan[2][1] = 0 -> (1,0)
3번 서브블록: diagScan[3][0] = 0 / diagScan[3][1] = 2 -> (0,2)
또한, 각 서브블록에 대하여 앞서 도 17(a)와 같이 각 샘플에 대한 배열 diagScan의 값이 셋팅될 수 있다.
스케일링 및 변환 프로세스를 위하여 다음 중 적어도 어느 하나가 입력(input)될 수 있다.
- 현재 픽쳐의 (휘도 또는 색차) 좌상단 샘플(top-left sample)에 상대적으로 현재 변환 블록의 (휘도 또는 색차) 좌상단 샘플(top-left sample)을 특정하기 위한 위치(예를 들어, (xTbY, yTbY))
- 코딩 블록에 상대적으로 현재 블록의 계층적인 깊이(hierarchy depth)를 특정하기 위한 변수(예를 들어, trafoDepth)
- 현재 블록의 컬러 컴포넌트(colour component)를 특정하기 위한 변수(예를 들어, cIdx)
- 현재 변환 블록의 크기를 특정하기 위한 변수(예를 들어, nTbS)
이 프로세스를 통해 변환 블록의 크기(즉, (nTbS)x(nTbS))의 잔차 샘플의 배열이 출력(output)될 수 있다. 이하, 잔차 샘플의 배열을 r[x][y]라고 나타낸다.
양자화 파라미터(qP)는 현재 블록의 컬러 컴포넌트(colour component)를 특정하기 위한 변수(예를 들어, cIdx)에 따라 서로 다르게 정해질 수 있다.
예를 들어, 양자화 파라미터(qP)는 다음과 같이 도출될 수 있다.
휘도 성분(Y)의 경우(cIdx=0), 양자화 파라미터(qP)는 휘도 양자화 파라미터(Q_p'Y)로 정해질 수 있다(qP=Q_p'Y). 색차 성분(Cb)인 경우(cIdx=1), 양자화 파라미터(qP)는 휘도 양자화 파라미터(Q_p'Cb)로 정해질 수 있다(qP=Q_p'Cb). 색차 성분(Cr)인 경우(cIdx=2), 양자화 파라미터(qP)는 휘도 양자화 파라미터(Q_p'Cr)로 정해질 수 있다(qP=Q_p'Cr).
잔차 샘플의 (nTbS)x(nTbS) 배열은 다음과 같이 도출될 수 있다.
- 만약, 양자화된 변환 계수의 위치가 이동된 경우(즉, 본 발명에 따른 계수의 재배치 적용된 경우), 다음과 같은 순서로 각 단계들이 적용될 수 있다.
예를 들어, coeff_move_flag는 양자화된 변환 계수의 위치가 이동되었는지 여부(즉, 본 발명에 따른 양자화된 변환 계수의 재배치 적용 여부)를 지시할 수 있다. coeff_move_flag가 1이면 계수의 위치가 이동되었음을 지시하고, coeff_move_flag가 0이면 계수의 위치가 이동되지 않았음을 지시할 수 있다.
coeff_move_flag가 1인 경우, 다음과 같은 순서로 각 단계들이 적용될 수 있다(If coeff_move_flag is equal to 1, the following ordered steps apply:)
1 단계) 디코더는 마지막(last) 계수 그룹(CG: Coefficient Group)(즉, 서브블록)의 위치를 변환 블록 크기에 따른 CG 개수로 초기화할 수 있다.
이를 수학식으로 나타내면 아래 수학식 2와 같다.
Figure PCTKR2016006242-appb-M000002
수학식 2에서 'lastSubBlock'은 마지막 서브블록(즉, CG)의 위치를 나타내고, 'log2TrafoSize'는 현재 변환 블록의 크기에 log2를 취한 값을 나타낸다.
예를 들어, 앞서 도 10과 같이 8×8 크기의 변환 블록의 경우, 마지막 서브블록의 위치(lastSubBlock)는 3번의 서브블록(즉, 3)으로 초기화될 수 있다. 마찬가지로 16×16 크기의 변환 블록의 경우에도 마지막 서브블록의 위치(lastSubBlock)는 15번의 서브블록(즉, 15)으로 초기화될 수 있다.
2 단계) 디코더는 마지막 CG(즉, 서브블록)의 위치를 찾는다. 즉, 디코더는 변수 i(i = lastSubBlock, ..., 0)에 대하여, 마지막 CG(즉, 서브블록)의 위치를 찾기 위하여 다음과 같은 방법을 적용할 수 있다(For i with i = lastSubBlock, ..., 0, the followings apply:).
2-1) 변수 xS(마지막 CG의 수평축 좌표)는 ScanOrder[log2TrafoSize - 2][scanIdx][i][0]와 동일하게 셋팅될 수 있다.
2-2) 변수 yS(마지막 CG의 수직축 좌표)는 ScanOrder[log2TrafoSize - 2][scanIdx][i][1]와 동일하게 셋팅될 수 있다.
배열 ScanOrder[log2BlockSize][scanIdx][sPos][sComp]는 스캔 위치 sPos와 스캔 순서 행렬(scan-order matrix)의 수평 성분(horizontal component) 및 수직 성분(vertical component)의 매핑을 특정할 수 있다. 여기서, log2BlockSize는 log2TrafoSize - 2와 동일하고, sPos는 i와 동일하다. 상술한 바와 같이, i = lastSubBlock, ..., 0 범위를 가질 수 있다.
여기서, 배열 인덱스 'scanIdx'는 스캔 순서(scan order)를 특정할 수 있다. 예를 들어, scanIdx가 0이면 위-오른쪽 대각선 스캔 순서(up-right disgonal scan order)를 나타내고, scanIdx가 1이면 수평 스캔 순서(horizontal scan order)를 나타내고, scanIdx가 2이면 수직 스캔 순서(vertical scan order)를 나타낼 수 있다.
2-3) 만약, 서브블록 내 0이 아닌 유효한 계수가 존재하는 경우, 마지막 서브블록 위치(lastSubBlkPos)(즉, LastCGIdx 또는 제2 계수 그룹의 인덱스)를 i로 셋팅한다. 그리고, i는 -1로 셋팅한다(If coded_sub_block_flag[[xS][yS][cIdx] is equal to 1, lastSubBlkPos is set equal to i and i is set equal to -1). 여기서, [xS][yS]는 변환 블록 내 서브블록의 위치를 특정한다.
여기서, coded_sub_block_flag는 변환 블록 내 (xS, yS) 위치의 서브블록 내 0이 아닌 유효한 계수가 존재하는지 여부를 지시할 수 있다. coded_sub_block_flag는 인코더로부터 디코더에게 시그널링될 수 있다. coded_sub_block_flag가 1이면 (xS, yS) 위치의 서브블록 내 0이 아닌 유효한 계수가 존재하는 것을 지시하고, coded_sub_block_flag가 0이면 (xS, yS) 위치의 서브블록 내 0이 아닌 유효한 계수가 존재하지 않는 것을 지시할 수 있다.
즉, 디코더는 i의 값을 lastSubBlock부터 0까지 순차적으로 감소시키면서 마지막 서브블록의 위치(lastSubBlkPos)(즉, LastCGIdx 또는 제2 계수 그룹의 인덱스)를 찾을 수 있다.
이때, 디코더는 서브블록 내 0이 아닌 유효 계수가 존재하는 서브블록을 찾으면(즉, coded_sub_block_flag가 1인 서브블록을 찾으면), 디코더는 마지막 서브블록의 위치(lastSubBlkPos)를 i로 셋팅하고, 2 단계 과정을 종료할 수 있다.
예를 들어, 앞서 도 10 의 예시에서 위-오른쪽 대각선 스캔 순서(up-right disgonal scan order)이 적용되는 경우(즉, lastSubBlock=3, log2TrafoSize=3, scanIdx=0인 경우), 다음과 같이 마지막 서브블록의 위치를 찾을 수 있다.
도 10의 경우, 마지막 유효한 계수(last significant coefficient)(1021)가 1번 서브블록에 위치하므로, 0번 서브블록 및 1번 서브블록에 대한 coded_sub_block_flag 값은 1로 시그널링되고, 2번 서브블록 및 3번 서브블록에 대한 coded_sub_block_flag 값은 0으로 시그널링될 수 있다.
먼저, i=3(=lastSubBlock)일 때, 디코더는 xS=1(=ScanOrder[1][0][3][0]), yS=1(=ScanOrder[1][0][3][1])로 셋팅한다. 3번 서브블록에 대한 coded_sub_block_flag 값은 0이므로, 디코더는 i를 1만큼 감소시킨다.
그리고, i=2일 때, 디코더는 xS=1(=ScanOrder[1][0][2][0]), yS=0(=ScanOrder[1][0][2][1])로 셋팅한다. 2번 서브블록에 대한 coded_sub_block_flag 값은 0이므로, 디코더는 i를 1만큼 감소시킨다.
그리고, i=1일 때, 디코더는 xS=0(=ScanOrder[1][0][1][0]), yS=1(=ScanOrder[1][0][1][1])로 셋팅한다. 1번 서브블록에 대한 coded_sub_block_flag 값은 1이므로, 디코더는 마지막 서브블록의 위치(lastSubBlkPos)를 i(=1)로 셋팅하고, 2 단계 과정은 종료될 수 있다.
3 단계) 디코더는 마지막 계수(last coefficient)의 위치를 찾는다. 즉, 디코더는 변수 n(n = 15, ..., 0)에 대하여, 마지막 계수의 위치를 찾기 위하여 다음과 같은 방법을 적용할 수 있다(For n with n = 15, ..., 0, the following ordered steps apply).
3-1) 변수 xC(last coefficient 의 수평축 좌표)는 (xS << 2) + ScanOrder[2][scanIdx][n][0]와 동일하게 셋팅될 수 있다.
3-2) 변수 yC(last coefficient 의 수직축 좌표)는 (yS << 2) + ScanOrder[2][scanIdx][n][1]와 동일하게 셋팅될 수 있다.
즉, 변수 xC 및 변수 yC는 앞서 2 단계에서 정해진 마지막 서브블록(last CG)(즉, lastSubBlkPos 또는 제2 계수 그룹) 내에서 변환 계수의 위치를 나타낼 수 있다.
배열 ScanOrder[log2BlockSize][scanIdx][sPos][sComp]는 스캔 위치 sPos와 스캔 순서 행렬(scan-order matrix)의 수평 성분(horizontal component) 및 수직 성분(vertical component)의 매핑을 특정할 수 있다. 여기서, log2BlockSize는 2와 동일하고, sPos는 n과 동일하다. 상술한 바와 같이, n = 15, ..., 0 범위를 가질 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 배열 인덱스 'scanIdx'는 스캔 순서(scan order)를 특정할 수 있다. 예를 들어, scanIdx가 0이면 위-오른쪽 대각선 스캔 순서(up-right disgonal scan order)를 나타내고, scanIdx가 1이면 수평 스캔 순서(horizontal scan order)를 나타내고, scanIdx가 2이면 수직 스캔 순서(vertical scan order)를 나타낼 수 있다.
3-3) 만약, 변환 계수 레벨이 0이 아닌 경우, 마지막 유효 계수 위치(lastSigPos)(즉, lastPos)를 n으로 셋팅한다. 그리고, n은 n-1로 셋팅한다(If sig_coeff_flag[xC][yC][cIdx] is equal to 1, lastSigPos is set to n, and n is set equal to -1). 여기서, [xC][yC]는 변환 블록 내 변환 계수의 위치를 특정한다.
여기서, sig_coeff_flag는 변환 블록 내 (xC, yC) 위치에서 변환 계수 레벨이 0인지 여부를 지시할 수 있다. sig_coeff_flag는 인코더로부터 디코더에게 시그널링될 수 있다. sig_coeff_flag가 1이면 (xC, yC) 위치에서 변환 계수 레벨이 0이 아님을 지시하고, sig_coeff_flag가 0이면 (xC, yC) 위치에서 변환 계수 레벨이 0임을 지시할 수 있다.
즉, 디코더는 서브블록 내에서 n의 값을 15부터 0까지 순차적으로 감소시키면서 마지막 유효 계수의 위치(lastSigPos)(즉, lastPos)를 찾을 수 있다.
이때, 디코더는 last CG(즉, 제2 계수 그룹) 내에서 0이 아닌 유효 계수를 찾으면(즉, sig_coeff_flag가 1인 변환 계수를 찾으면), 디코더는 마지막 유효 계수의 위치(lastSigPos 또는 lastPos)를 n으로 셋팅하고, 3 단계 과정을 종료할 수 있다.
예를 들어, 앞서 도 10 의 예시에서 위-오른쪽 대각선 스캔 순서(up-right disgonal scan order)이 적용되는 경우(즉, scanIdx=0인 경우), 다음과 같이 마지막 서브블록의 위치를 찾을 수 있다.
도 10의 경우, 마지막 유효한 계수(last significant coefficient)(1021)가 1번 서브블록의 역스캐닝 순서에 따라 12번째 계수이므로, 0번 계수부터 11번째 계수까지는 sig_coeff_flag 값이 1로 시그널링되고, 12번 계수부터 15번 계수까지는 sig_coeff_flag 값이 0으로 시그널링될 수 있다.
설명의 편의를 위해 last CG 내에서의 좌표를 가정하여 설명하면, i=15일 때, 디코더는 xC=3(=ScanOrder[2][0][15][0]), yS=3(=ScanOrder[2][0][15][1])로 셋팅한다. 15번 계수에 대한 sig_coeff_flag 값은 0이므로, 디코더는 i를 1만큼 감소시킨다.
그리고, i=14일 때, 디코더는 xC=3(=ScanOrder[2][0][14][0]), yS=2(=ScanOrder[2][0][14][1])로 셋팅한다. 14번 계수에 대한 sig_coeff_flag 값은 0이므로, 디코더는 i를 1만큼 감소시킨다.
그리고, i=13일 때, 디코더는 xC=2(=ScanOrder[2][0][13][0]), yS=3(=ScanOrder[2][0][13][1])로 셋팅한다. 13번 계수에 대한 sig_coeff_flag 값은 0이므로, 디코더는 i를 1만큼 감소시킨다.
그리고, i=12일 때, 디코더는 xC=3(=ScanOrder[2][0][12][0]), yS=1(=ScanOrder[2][0][12][1])로 셋팅한다. 12번 계수에 대한 sig_coeff_flag 값은 0이므로, 디코더는 i를 1만큼 감소시킨다.
그리고, i=11일 때, 디코더는 xC=2(=ScanOrder[2][0][11][0]), yS=2(=ScanOrder[2][0][11][1])로 셋팅한다. 11번 계수에 대한 sig_coeff_flag 값은 1이므로, 디코더는 마지막 유효 계수의 위치(lastSigPos)를 i(=11)로 셋팅하고, 3 단계 과정은 종료될 수 있다.
4 단계) 디코더는 마지막 CG(즉, 서브블록) 내에서 옮겨져야 하는 계수의 시작 위치를 찾는다.
4-1) 변수 xModC(옮겨져야 하는 계수의 시작 위치의 수평축 좌표)는 (xS << 2) + ScanOrder[2][scanIdx][lastSigPos - NumModPos + 1][0]와 동일하게 셋팅될 수 있다.
변수 yModC(옮겨져야 하는 계수의 시작 위치의 수직축 좌표)는 (yS << 2) + ScanOrder[2][scanIdx][lastSigPos - NumModPos +1][1]와 동일하게 셋팅될 수 있다.
여기서, NumModPos는 이동될 변환 계수의 개수를 나타낸다.
즉, 마지막 CG(즉, 서브블록) 내에서 옮겨져야 하는 계수는 역스캔 방향으로 last coefficient 위치로부터 NumModPos - 1 이전에 위치하는 계수로 정해진다.
설명의 편의를 위해 last CG 내에서의 좌표를 가정하면, 도 10의 경우, NumModPos가 3이고, 앞서 3단계에서 lastSigPos는 11이므로, 디코더는 xModC=3(=ScanOrder[2][0][9][0]), yModC=0(=ScanOrder[2][0][9][1])로 셋팅한다. 즉, 9번 계수로 정해진다.
5 단계) 디코더는 인코더에 의한 변환 계수의 재배치가 수행되기 전 last CG(즉, 제1 계수 그룹)의 좌표를 찾는다.
5-1) 변수 xNewS(변환 계수의 재배치 수행 전 last CG의 수평축 좌표)는 ScanOrder[log2TrafoSize - 2][scanIdx][lastSubBlkPos + 1][0]와 동일하게 셋팅될 수 있다.
5-2) 변수 yNewS(변환 계수의 재배치 수행 전 last CG의 수직축 좌표)는 ScanOrder[log2TrafoSize - 2][scanIdx][lastSubBlkPos + 1][1]와 동일하게 셋팅될 수 있다.
즉, 인코더에 의해 변환 계수의 재배치가 수행되기 전 last CG(즉, 제1 계수 그룹)는 역스캔 방향으로 last CG로부터 1개 다음에 위치하는 CG로 정해진다.
도 10의 경우, 앞서 2단계에서 lastSubBlkPos는 1이므로, 디코더는 xNewS=1(=ScanOrder[1][0][2][0]), yNewS=0(=ScanOrder[1][0][2][1])로 셋팅한다. 즉, 2번 서브블록(CG)로 정해진다.
6 단계) 디코더는 2 단계에서 도출한 인코더에 의해 계수 배치 수행 후 last CG(즉, 제2 계수 그룹)에서 5 단계에서 도출한 인코더에 의해 계수 배치 수행 전 last CG(즉, 제1 계수 그룹)으로 이동되어야 하는 계수의 개수(NumModPos)만큼 재배치한다.
즉, 디코더는 변수 x(x = 0, ..., NumModPos)에 대하여 계수를 재배치하기 위하여 다음과 같은 방법을 적용할 수 있다(For x being 0, ..., NumModPos, the followings apply).
6-1) 변수 xNewC(디코더에 의해 재배치될 계수의 재배치 후 수평축 좌표)는 (xNewS << 2) + ScanOrder[2][scanIdx][x][0]와 동일하게 셋팅된다.
6-2) 변수 yNewC(디코더에 의해 재배치될 계수의 재배치 후 수직축 좌표)는 (yNewS << 2) + ScanOrder[2][scanIdx][x][1]와 동일하게 셋팅된다.
설명의 편의를 위해 인코더에 의한 재배치 전 last CG(제1 CG) 내에서의 좌표를 가정하면, 도 10의 경우, NumModPos가 3이므로, 재배치될 계수의 재배치 후 위치는 다음과 같이 정해진다.
xNewS=0(=ScanOrder[2][0][0][0]), yNewC=0(=ScanOrder[2][0][0][1]) -> (0, 0)
xNewS=0(=ScanOrder[2][0][1][0]), yNewC=1(=ScanOrder[2][0][1][1]) -> (0, 1)
xNewS=1(=ScanOrder[2][0][2][0]), yNewC=0(=ScanOrder[2][0][2][1]) -> (1, 0)
6-3) 재배치될 계수의 재배치 후 계수 레벨은 재배치되어야하는 계수의 계수 레벨로 셋팅된다.
TransCoeffLevel[xNewC][yNewC][cIdx]는 TransCoeffLevel [xModC+x][yModC+x][cIdx]와 동일하게 셋팅된다. 여기서, TransCoeffLevel는 변환 계수 레벨을 나타낸다.
즉, 6 단계에서 도출한 재배치될 계수의 재배치 후 계수 레벨은 앞서 4 단계에서 도출된 재배치되어야하는 계수의 계수 레벨로 셋팅된다.
도 10의 경우, 2번 서브 블록의 (0,0) 위치의 계수 레벨은 2-0의 계수 레벨로 셋팅되고, 2번 서브 블록의 (0,1) 위치의 계수 레벨은 2-1의 계수 레벨로 셋팅되고, 2번 서브 블록의 (1,0) 위치의 계수 레벨은 2-2의 계수 레벨로 셋팅된다.
디코더는 (nTbs)×(nTbS) 크기의 잔차 샘플 r의 배열을 다음과 같이 도출할 수 있다.
- cu_transquant_bypass_flag가 1이면, 디코더는 (nTbS)x(nTbS) 크기의 배열을 (nTbS)x(nTbS) 크기의 변환 계수 배열인 TransCoeffLevel[xTbY][yTbY][cIdx]와 동일하게 셋팅한다.
여기서, cu_transquant_bypass_flag는 앞서 설명한 스케일링 및 변환 프로세스를 수행하는지 여부를 특정하고, 일례로 값이 1인 경우 앞서 설명한 스케일링 및 변환 프로세스가 수행되지 않을 수 있다.
TransCoeffLevel은 변환 블록 내 포함된 각 계수들의 계수 레벨을 특정하는 배열을 나타낸다.
- 반면, 그렇지 않은 경우 다음과 같은 단계가 순차적으로 적용된다.
1) 디코더는 변환 계수를 위한 스케일링 프로세스를 시작할 수 있다. 이때, 스케일링 프로세스의 입력값으로 변환 블록 위치 (xTbY, yTbY), 변환 블록의 크기 nTbS, 컬러 컴포넌트(colour component)를 특정하기 위한 변수 cIdx 및 양자화 파라미터 qP가 입력될 수 있으며, (nTbS)x(nTbS) 크기의 스케일링된 변환 계수 d의 배열이 출력될 수 있다.
2) (nTbS)x(nTbS) 크기의 잔차 샘플 r의 배열은 다음과 같이 도출될 수 있다.
- transform_skip_flag[xTbY][yTbY][cIdx]가 1이면, 디코더는 잔차 샘플 배열값 r[x][y] (x = 0, ..., nTbS - 1, y = 0, ..., nTbS - 1)을 다음과 같이 도출할 수 있다.
여기서, transform_skip_flag는 해당 변환 블록에 변환이 적용되는지 여부를 특정하고, 일례로 값이 1인 경우 변환이 적용되지 않았음을 지시할 수 있다.
잔차 샘플 배열값 r[x][y]은 (d[x][y] << 7)와 동일하게 셋팅될 수 있다. d[x][y]는 스케일링된 변환 계수 배열을 나타낸다.
- 반면, 그렇지 않은 경우(transform_skip_flag[xTbY][yTbY][cIdx]가 0이면), 디코더는 스케일된 변환 계수를 위한 변환 프로세스를 시작할 수 있다. 이때, 변환 블록 위치 (xTbY, yTbY), 변환 블록의 크기 nTbS, 컬러 컴포넌트(colour component)를 특정하기 위한 변수 cIdx 및 (nTbS)x(nTbS) 크기의 스케일된 변환 계수 d의 배열이 입력값으로 입력될 수 있으며, (nTbS)x(nTbS) 크기의 잔차 샘플 r의 배열이 출력될 수 있다.
3) 디코더는 변수 bdShift를 수학식 3과 같이 도출할 수 있다.
Figure PCTKR2016006242-appb-M000003
수학식 3에서 x ? y : z는 x가 참(true)이거나 0이 아니면, y 값으로 도출되고, 그렇지 않으면 z 값으로 도출된다.
수학식 3에서 BitDepthY는 휘도 성분의 비트 깊이(bit depth)를 나타내고, BitDepthC는 색차 성분의 비트 깊이(bit depth)를 나타낸다.
4) 잔차 샘플 값 r[x][y] (x = 0, ..., TbS - 1, y = 0, ..., nTbS - 1)은 아래 수학식 4와 같이 수정될 수 있다.
Figure PCTKR2016006242-appb-M000004
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. 부호화 장치가 영상을 부호화하는 방법에 있어서,
    양자화된 계수의 블록을 소정의 크기의 계수 그룹(coefficient group)으로 분할하는 단계;
    상기 양자화된 계수 블록 내에서 미리 정해진 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order)에 따라 0이 아닌 계수를 포함하는 마지막 계수 그룹(last coefficient group)인 제1 계수 그룹을 탐색하는 단계;
    상기 제1 계수 그룹 내에서 상기 역-스캐닝 순서에 따라 마지막 0이 아닌 계수(last non-zero coefficient)를 탐색하는 단계;
    상기 제1 계수 그룹의 0이 아닌 계수를 상기 역-스캐닝 순서에 따라 상기 마지막 계수 그룹의 이전 계수 그룹인 제2 계수 그룹으로 재배치하는 단계; 및
    인코더는 미리 정해진 스캐닝 순서(scanning order)에 따라 엔트로피 인코딩하는 단계를 포함하는 영상 부호화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 재배치하는 단계는,
    상기 제1 계수 그룹 내에서 0이 아닌 계수의 개수 및 상기 제2 계수 그룹 내에서 0인 계수를 카운팅하는 단계;
    상기 제1 계수 그룹 내에서 0이 아닌 계수의 개수가 상기 제2 계수 그룹 내에서 0인 계수 보다 작으면, 상기 제1 계수 그룹의 0이 아닌 계수를 상기 제2 계수 그룹으로 재배치하는 단계를 포함하는 영상 부호화 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 계수 그룹 내에서 상기 역-스캐닝 순서에 따라 마지막 0이 아닌 계수(last non-zero coefficient)를 탐색하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 계수 그룹 내 0이 아닌 계수는 역 스캐닝 순서(inverse-scanning order)에 따라 상기 제2 계수 그룹 내 마지막 0이 아닌 계수(last non-zero coefficient) 다음으로 재배치되는 영상 부호화 방법.
  4. 복호화 장치가 영상을 복호화하는 방법에 있어서,
    인코더로부터 출력된 비트 스트림을 엔트로피 디코딩함으로써 양자화된 변환 계수를 도출하는 단계;
    상기 양자화된 변환 계수를 미리 정해진 스캐닝 순서(scanning order)로 배치하는 단계;
    상기 양자화된 변환 계수의 블록 내 이동된 양자화된 변환 계수를 원위치로 재배치하는 단계; 및
    상기 재배치된 양자화된 변환 계수를 역양자화하여 변환 계수를 도출하는 단계를 포함하는 영상 복호화 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비트 스트림으로부터 상기 이동된 양자화된 변환 계수의 개수 정보를 파싱하는 단계를 더 포함하는 영상 복호화 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 양자화된 변환 계수의 블록 내에서 미리 정해진 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order)에 따라 0이 아닌 계수를 포함하는 마지막 계수 그룹(last coefficient group)인 제2 계수 그룹을 탐색하는 단계를 더 포함하는 영상 복호화 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 계수 그룹 내에서 상기 역-스캐닝 순서에 따라 마지막 0이 아닌 계수(last non-zero coefficient)를 탐색하는 단계를 더 포함하는 영상 복호화 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 역-스캐닝 순서에 따라 상기 제2 계수 그룹 내에서 상기 마지막 0이 아닌 계수(last non-zero coefficient)로부터 상기 개수 정보에 의해 지시된 개수 - 1 이전에 위치하는 계수부터 상기 마지막 0이 아닌 계수(last non-zero coefficient)까지 재배치되는 영상 복호화 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 역-스캐닝 순서에 따라 상기 제2 계수 그룹 다음의 계수 그룹인 제1 계수 그룹으로 상기 이동된 양자화된 변환 계수가 재배치되는 영상 복호화 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이동된 양자화된 변환 계수는 상기 역-스캐닝 순서에 따라 상기 제1 계수 그룹의 첫 번째 계수 위치부터 순차적으로 재배치되는 영상 복호화 방법.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 비트 스트림으로부터 양자화된 변환 계수의 위치가 이동되었는지 여부를 지시하는 정보를 파싱하는 단계를 더 포함하고,
    상기 정보가 양자화된 변환 계수의 위치가 이동되었음을 지시하는 경우, 상기 이동된 양자화된 변환 계수의 위치가 원위치로 재배치되는 영상 복호화 방법.
  12. 영상을 부호화하는 부호화 장치에 있어서,
    양자화된 계수의 블록을 소정의 크기의 계수 그룹(coefficient group)으로 분할하는 계수 그룹 분할부;
    상기 양자화된 계수 블록 내에서 미리 정해진 역-스캐닝 순서(inverse-scanning order)에 따라 0이 아닌 계수를 포함하는 마지막 계수 그룹(last coefficient group)인 제1 계수 그룹을 탐색하고, 상기 제1 계수 그룹 내에서 상기 역-스캐닝 순서에 따라 마지막 0이 아닌 계수(last non-zero coefficient)를 탐색하는 스캐닝부;
    상기 제1 계수 그룹의 0이 아닌 계수를 상기 역-스캐닝 순서에 따라 상기 마지막 계수 그룹의 이전 계수 그룹인 제2 계수 그룹으로 재배치하는 계수 재배치부; 및
    미리 정해진 스캐닝 순서(scanning order)에 따라 엔트로피 인코딩하는 엔트로피 인코딩부를 포함하는 부호화 장치.
  13. 영상을 복호화하는 복호화 장치에 있어서,
    인코더로부터 출력된 비트 스트림을 엔트로피 디코딩함으로써 양자화된 변환 계수를 도출하는 엔트로피 디코딩부;
    상기 양자화된 변환 계수를 미리 정해진 스캐닝 순서(scanning order)로 배치하는 스캐닝부;
    상기 양자화된 변환 계수의 블록 내 이동된 양자화된 변환 계수를 원위치로 재배치하는 계수 재배치부; 및
    상기 재배치된 양자화된 변환 계수를 역양자화하여 변환 계수를 도출하는 역양자화 수행부를 포함하는 복호화 장치.
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