WO2016204372A1 - 영상 코딩 시스템에서 필터 뱅크를 이용한 영상 필터링 방법 및 장치 - Google Patents

영상 코딩 시스템에서 필터 뱅크를 이용한 영상 필터링 방법 및 장치 Download PDF

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WO2016204372A1
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PCT/KR2016/001128
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김철근
남정학
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to an image coding technique, and more particularly, to an image filtering method and apparatus using a filter bank in an image coding system.
  • video quality of the terminal device can be supported and the network environment is diversified, in general, video of general quality may be used in one environment, but higher quality video may be used in another environment. .
  • a consumer who purchases video content on a mobile terminal can view the same video content on a larger screen and at a higher resolution through a large display in the home.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for improving image coding efficiency.
  • Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for improving the subjective / objective picture quality of a reconstructed picture.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a method and an apparatus for filtering a reconstructed picture using a filter bank.
  • Another technical problem of the present invention is to configure a filter bank in consideration of characteristics of an image.
  • Another technical problem of the present invention is to adaptively apply a filter in consideration of characteristics of an image.
  • a reconstructed picture filtering method performed by an encoding apparatus.
  • the method may include deriving first filter information of a target region of a reconstructed picture, selecting one of the derived first filter information and second filter information included in a filter bank, and based on the selected filter information. And performing filtering on the target area in the reconstructed picture based on the selected filter information.
  • selecting one of the derived first filter information and second filter information included in the filter bank may have the same image characteristic as that of the target region included in the derived first filter information. Determining whether the second filter information exists in the filter bank and when the second filter information exists, one of the first filter information and the second filter information based on a rate-distortion (RD) cost. It may include the step of selecting.
  • RD rate-distortion
  • each of the first filter information and the second filter information includes at least one information of activity, directionality, filter shape, frame number, and filter coefficient, and includes the image characteristics of the first filter information and the second filter information.
  • Each of the image characteristics may be determined based on the activity and the direction included in the first filter information and the second filter information, respectively.
  • the method may further include transmitting a filter index indicating an index of the second filter information in the filter bank to the decoder.
  • the method may further include transmitting a filter bank available flag to a decoder, and when the value of the filter bank available flag indicates 1, transmitting a filter type flag, wherein the filter index is the filter index. It may be transmitted when the value of the type flag indicates 1.
  • the method may further include updating the first filter information in the filter bank when the second filter information does not exist or the first filter information is selected.
  • a reconstruction picture filtering method performed by a decoding apparatus includes receiving a filter type flag indicating whether filter based on a filter bank is applied to a target region of a reconstructed picture, selecting filter information for the target region based on the filter type flag, and the selected The filtering is performed on the target area in the reconstructed picture based on filter information.
  • a decoding apparatus for performing reconstructed picture filtering.
  • the decoding apparatus may include a receiver configured to receive a filter type flag indicating whether filter based on a filter bank is applied to a target region of a reconstructed picture, select filter information for the target region based on the filter type flag, and select the selected filter. And a filter configured to perform filtering on the target area in the reconstructed picture based on information.
  • the present invention it is possible to perform efficient reconstruction picture filtering based on a filter bank, thereby reducing the amount of data allocated for transmission and reception of filter information, and consequently, to improve compression and coding efficiency.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 exemplarily illustrates a method of deriving activity and direction of an image according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram schematically showing a filter unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an example of the operation of an ALF unit and a filter bank according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart schematically illustrating a filter bank management and reconstruction picture filtering method performed by an encoder.
  • FIG. 7 is a flowchart schematically illustrating a filter bank management and reconstruction picture filtering method performed by a decoder.
  • each of the components in the drawings described in the present invention are shown independently for the convenience of description of the different characteristic functions in the video encoding apparatus / decoding apparatus, each component is a separate hardware or separate software It does not mean that it is implemented.
  • two or more of each configuration may be combined to form one configuration, or one configuration may be divided into a plurality of configurations.
  • Embodiments in which each configuration is integrated and / or separated are also included in the present invention without departing from the spirit of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the encoding apparatus 100 may include a picture splitter 105, a predictor 110, a transformer 115, a quantizer 120, a reordering unit 125, an entropy encoding unit 130, An inverse quantization unit 135, an inverse transform unit 140, a filter unit 145, and a memory 150 are provided.
  • the picture division unit 105 may divide the input picture into at least one processing unit block.
  • the block as the processing unit may be a prediction unit (PU), a transform unit (TU), or a coding unit (CU).
  • a picture may be composed of a plurality of coding tree units (CTUs), and each CTU may be split into CUs in a quad-tree structure.
  • a CU may be divided into quad tree structures with CUs of a lower depth.
  • PU and TU may be obtained from a CU.
  • a PU may be partitioned from a CU into a symmetrical or asymmetrical square structure.
  • the TU may also be divided into quad tree structures from the CU.
  • the predictor 110 includes an inter predictor for performing inter prediction and an intra predictor for performing intra prediction, as described below.
  • the prediction unit 110 performs prediction on the processing unit of the picture in the picture dividing unit 105 to generate a prediction block including a prediction sample (or a prediction sample array).
  • the processing unit of the picture in the prediction unit 110 may be a CU, a TU, or a PU.
  • the prediction unit 110 may determine whether the prediction performed on the processing unit is inter prediction or intra prediction, and determine specific contents (eg, prediction mode, etc.) of each prediction method.
  • the processing unit in which the prediction is performed and the processing unit in which the details of the prediction method and the prediction method are determined may be different.
  • the method of prediction and the prediction mode may be determined in units of PUs, and the prediction may be performed in units of TUs.
  • a prediction block may be generated by performing prediction based on information of at least one picture of a previous picture and / or a subsequent picture of the current picture.
  • a prediction block may be generated by performing prediction based on pixel information in a current picture.
  • a skip mode, a merge mode, an advanced motion vector prediction (AMVP), and the like can be used.
  • a reference picture may be selected for a PU and a reference block corresponding to the PU may be selected.
  • the reference block may be selected in units of integer pixels (or samples) or fractional pixels (or samples).
  • a prediction block is generated in which a residual signal with the current PU is minimized and the size of the motion vector is also minimized.
  • the prediction block may be generated in integer pixel units, or may be generated in sub-pixel units such as 1/2 pixel unit or 1/4 pixel unit.
  • the motion vector may also be expressed in units of integer pixels or less.
  • Information such as an index of a reference picture selected through inter prediction, a motion vector difference (MDV), a motion vector predictor (MVV), and a residual signal may be entropy encoded and transmitted to the decoding apparatus.
  • MDV motion vector difference
  • MVV motion vector predictor
  • a residual signal may be entropy encoded and transmitted to the decoding apparatus.
  • the residual may be used as the reconstructed block, and thus the residual may not be generated, transformed, quantized, or transmitted.
  • a prediction mode When performing intra prediction, a prediction mode may be determined in units of PUs, and prediction may be performed in units of PUs. In addition, a prediction mode may be determined in units of PUs, and intra prediction may be performed in units of TUs.
  • the prediction mode may have, for example, 33 directional prediction modes and at least two non-directional modes.
  • the non-directional mode may include a DC prediction mode and a planner mode (Planar mode).
  • a prediction block may be generated after applying a filter to a reference sample.
  • whether to apply the filter to the reference sample may be determined according to the intra prediction mode and / or the size of the current block.
  • the residual value (the residual block or the residual signal) between the generated prediction block and the original block is input to the converter 115.
  • the prediction mode information, the motion vector information, etc. used for the prediction are encoded by the entropy encoding unit 130 together with the residual value and transmitted to the decoding apparatus.
  • the transform unit 115 performs transform on the residual block in units of transform blocks and generates transform coefficients.
  • the transform block is a rectangular block of samples to which the same transform is applied.
  • the transform block can be a transform unit (TU) and can have a quad tree structure.
  • the transformer 115 may perform the transformation according to the prediction mode applied to the residual block and the size of the block.
  • the residual block is transformed using a discrete sine transform (DST), otherwise the residual block is transformed into a discrete cosine transform (DCT). Can be converted using.
  • DST discrete sine transform
  • DCT discrete cosine transform
  • the transform unit 115 may generate a transform block of transform coefficients by the transform.
  • the quantization unit 120 may generate quantized transform coefficients by quantizing the residual values transformed by the transform unit 115, that is, the transform coefficients.
  • the value calculated by the quantization unit 120 is provided to the inverse quantization unit 135 and the reordering unit 125.
  • the reordering unit 125 rearranges the quantized transform coefficients provided from the quantization unit 120. By rearranging the quantized transform coefficients, the encoding efficiency of the entropy encoding unit 130 may be increased.
  • the reordering unit 125 may rearrange the quantized transform coefficients in the form of a 2D block into a 1D vector form through a coefficient scanning method.
  • the entropy encoding unit 130 entropy-codes a symbol according to a probability distribution based on the quantized transform values rearranged by the reordering unit 125 or the encoding parameter value calculated in the coding process, thereby performing a bit stream. ) Can be printed.
  • the entropy encoding method receives a symbol having various values and expresses it as a decodable column while removing statistical redundancy.
  • the symbol means a syntax element, a coding parameter, a residual signal, or the like that is an encoding / decoding object.
  • An encoding parameter is a parameter necessary for encoding and decoding, and may include information that may be inferred in the encoding or decoding process as well as information encoded by an encoding device and transmitted to the decoding device, such as a syntax element. It means the information you need when you do.
  • the encoding parameter may be, for example, a value such as an intra / inter prediction mode, a moving / motion vector, a reference image index, a coding block pattern, a residual signal presence, a transform coefficient, a quantized transform coefficient, a quantization parameter, a block size, block partitioning information, or the like. May include statistics.
  • the residual signal may mean a difference between the original signal and the prediction signal, and a signal in which the difference between the original signal and the prediction signal is transformed or a signal in which the difference between the original signal and the prediction signal is converted and quantized It may mean.
  • the residual signal may be referred to as a residual block in block units.
  • Encoding methods such as exponential golomb, context-adaptive variable length coding (CAVLC), and context-adaptive binary arithmetic coding (CABAC) may be used for entropy encoding.
  • the entropy encoding unit 130 may store a table for performing entropy encoding, such as a variable length coding (VLC) table, and the entropy encoding unit 130 may store the stored variable length coding ( Entropy encoding using a VLC) table, and the entropy encoding unit 130 derives a binarization method of a target symbol and a probability model of the target symbol / bin. Afterwards, entropy encoding may be performed using the derived binarization method or probability model.
  • VLC variable length coding
  • CABAC context-adaptive binary arithmetic coding
  • the entropy encoding unit 130 may apply a constant change to a parameter set or syntax to be transmitted.
  • the inverse quantizer 135 inversely quantizes the quantized values (quantized transform coefficients) in the quantizer 120, and the inverse transformer 140 inversely transforms the inverse quantized values in the inverse quantizer 135.
  • the residual value (or the residual sample or the residual sample array) generated by the inverse quantizer 135 and the inverse transform unit 140 and the prediction block predicted by the predictor 110 are added together to reconstruct the sample (or the reconstructed sample array).
  • a reconstructed block including a may be generated.
  • a reconstructed block is generated by adding a residual block and a prediction block through an adder.
  • the adder may be viewed as a separate unit (restore block generation unit) for generating a reconstruction block.
  • the filter unit 145 may apply a deblocking filter, an adaptive loop filter (ALF), and a sample adaptive offset (SAO) to the reconstructed picture.
  • ALF adaptive loop filter
  • SAO sample adaptive offset
  • the deblocking filter may remove distortion generated at the boundary between blocks in the reconstructed picture.
  • the adaptive loop filter may perform filtering based on a value obtained by comparing the reconstructed image with the original image after the block is filtered through the deblocking filter. ALF may be performed only when high efficiency is applied.
  • the SAO restores the offset difference from the original image on a pixel-by-pixel basis to the residual block to which the deblocking filter is applied, and is applied in the form of a band offset and an edge offset.
  • the filter unit 145 may not apply filtering to the reconstructed block used for inter prediction.
  • the memory 150 may store the reconstructed block or the picture calculated by the filter unit 145.
  • the reconstructed block or picture stored in the memory 150 may be provided to the predictor 110 that performs inter prediction.
  • the video decoding apparatus 200 includes an entropy decoding unit 210, a reordering unit 215, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 225, a prediction unit 230, and a filter unit 235.
  • Memory 240 may be included.
  • the input bitstream may be decoded according to a procedure in which image information is processed in the video encoding apparatus.
  • the entropy decoding unit 210 may entropy decode the input bitstream according to a probability distribution to generate symbols including symbols in the form of quantized coefficients.
  • the entropy decoding method is a method of generating each symbol by receiving a binary string.
  • the entropy decoding method is similar to the entropy encoding method described above.
  • VLC variable length coding
  • 'VLC' variable length coding
  • CABAC CABAC
  • the CABAC entropy decoding method receives a bin corresponding to each syntax element in a bitstream, and decodes syntax element information and decoding information of neighboring and decoding target blocks or information of symbols / bins decoded in a previous step.
  • a context model may be determined using the context model, and a probability corresponding to the value of each syntax element may be generated by performing arithmetic decoding of the bin by predicting a probability of occurrence of the bin according to the determined context model.
  • the CABAC entropy decoding method may update the context model by using the information of the decoded symbol / bin for the context model of the next symbol / bean after determining the context model.
  • Information for generating the prediction block among the information decoded by the entropy decoding unit 210 is provided to the predictor 230, and a residual value where entropy decoding is performed by the entropy decoding unit 210, that is, a quantized transform coefficient It may be input to the reordering unit 215.
  • the reordering unit 215 may reorder the information of the bitstream entropy decoded by the entropy decoding unit 210, that is, the quantized transform coefficients, based on the reordering method in the encoding apparatus.
  • the reordering unit 215 may reorder the coefficients expressed in the form of a one-dimensional vector by restoring the coefficients in the form of a two-dimensional block.
  • the reordering unit 215 may generate an array of coefficients (quantized transform coefficients) in the form of a 2D block by scanning coefficients based on the prediction mode applied to the current block (transform block) and the size of the transform block.
  • the inverse quantization unit 220 may perform inverse quantization based on the quantization parameter provided by the encoding apparatus and the coefficient values of the rearranged block.
  • the inverse transform unit 225 may perform inverse DCT and / or inverse DST on the DCT and the DST performed by the transform unit of the encoding apparatus with respect to the quantization result performed by the video encoding apparatus.
  • the inverse transformation may be performed based on a transmission unit determined by the encoding apparatus or a division unit of an image.
  • the DCT and / or DST in the encoding unit of the encoding apparatus may be selectively performed according to a plurality of pieces of information, such as a prediction method, a size and a prediction direction of the current block, and the inverse transformer 225 of the decoding apparatus may be Inverse transformation may be performed based on the performed transformation information.
  • the prediction unit 230 includes prediction samples (or prediction sample arrays) based on prediction block generation related information provided by the entropy decoding unit 210 and previously decoded block and / or picture information provided by the memory 240.
  • a prediction block can be generated.
  • intra prediction for generating a prediction block based on pixel information in the current picture may be performed.
  • inter prediction on the current PU may be performed based on information included in at least one of a previous picture or a subsequent picture of the current picture.
  • motion information required for inter prediction of the current PU provided by the video encoding apparatus for example, a motion vector, a reference picture index, and the like, may be derived by checking a skip flag, a merge flag, and the like received from the encoding apparatus.
  • a prediction block may be generated such that a residual signal with the current block is minimized and the size of the motion vector is also minimized.
  • the motion information derivation scheme may vary depending on the prediction mode of the current block.
  • Prediction modes applied for inter prediction may include an advanced motion vector prediction (AMVP) mode, a merge mode, and the like.
  • AMVP advanced motion vector prediction
  • the encoding apparatus and the decoding apparatus may generate a merge candidate list by using the motion vector of the reconstructed spatial neighboring block and / or the motion vector corresponding to the Col block, which is a temporal neighboring block.
  • the motion vector of the candidate block selected from the merge candidate list is used as the motion vector of the current block.
  • the encoding apparatus may transmit, to the decoding apparatus, a merge index indicating a candidate block having an optimal motion vector selected from candidate blocks included in the merge candidate list. In this case, the decoding apparatus may derive the motion vector of the current block by using the merge index.
  • the encoding device and the decoding device use a motion vector corresponding to a motion vector of a reconstructed spatial neighboring block and / or a Col block, which is a temporal neighboring block, and a motion vector.
  • a predictor candidate list may be generated. That is, the motion vector of the reconstructed spatial neighboring block and / or the Col vector, which is a temporal neighboring block, may be used as a motion vector candidate.
  • the encoding apparatus may transmit the predicted motion vector index indicating the optimal motion vector selected from the motion vector candidates included in the list to the decoding apparatus. In this case, the decoding apparatus may select the predicted motion vector of the current block from the motion vector candidates included in the motion vector candidate list using the motion vector index.
  • the encoding apparatus may obtain a motion vector difference MVD between the motion vector MV of the current block and the motion vector predictor MVP, and may encode the same and transmit the encoded motion vector to the decoding device. That is, MVD may be obtained by subtracting MVP from MV of the current block.
  • the decoding apparatus may decode the received motion vector difference and derive the motion vector of the current block through the addition of the decoded motion vector difference and the motion vector predictor.
  • the encoding apparatus may also transmit a reference picture index or the like indicating the reference picture to the decoding apparatus.
  • the decoding apparatus may predict the motion vector of the current block using the motion information of the neighboring block, and may derive the motion vector for the current block using the residual received from the encoding apparatus.
  • the decoding apparatus may generate a prediction block for the current block based on the derived motion vector and the reference picture index information received from the encoding apparatus.
  • the encoding apparatus and the decoding apparatus may generate the merge candidate list using the motion information of the reconstructed neighboring block and / or the motion information of the call block. That is, the encoding apparatus and the decoding apparatus may use this as a merge candidate for the current block when there is motion information of the reconstructed neighboring block and / or the call block.
  • the encoding apparatus may select a merge candidate capable of providing an optimal encoding efficiency among the merge candidates included in the merge candidate list as motion information for the current block.
  • a merge index indicating the selected merge candidate may be included in the bitstream and transmitted to the decoding apparatus.
  • the decoding apparatus may select one of the merge candidates included in the merge candidate list by using the transmitted merge index, and determine the selected merge candidate as motion information of the current block. Therefore, when the merge mode is applied, the motion information of the restored neighboring block and / or the call block may be used as the motion information of the current block.
  • the decoding apparatus may reconstruct the current block by adding the prediction block and the residual transmitted from the encoding apparatus.
  • the motion information of the reconstructed neighboring block and / or the motion information of the call block may be used to derive the motion information of the current block.
  • the encoding apparatus does not transmit syntax information such as residual to the decoding apparatus other than information indicating which block motion information to use as the motion information of the current block.
  • the encoding apparatus and the decoding apparatus may generate the prediction block of the current block by performing motion compensation on the current block based on the derived motion information.
  • the prediction block may mean a motion compensated block generated as a result of performing motion compensation on the current block.
  • the plurality of motion compensated blocks may constitute one motion compensated image.
  • the reconstruction block may be generated using the prediction block generated by the predictor 230 and the residual block provided by the inverse transform unit 225.
  • the reconstructed block is generated by combining the prediction block and the residual block in the adder.
  • the adder may be viewed as a separate unit (restore block generation unit) for generating a reconstruction block.
  • the reconstruction block includes a reconstruction sample (or reconstruction sample array) as described above
  • the prediction block includes a prediction sample (or a prediction sample array)
  • the residual block is a residual sample (or a residual sample). Array).
  • a reconstructed sample (or reconstructed sample array) may be expressed as the sum of the corresponding predictive sample (or predictive sample array) and the residual sample (residual sample array).
  • the residual is not transmitted for the block to which the skip mode is applied, and the prediction block may be a reconstruction block.
  • the reconstructed block and / or picture may be provided to the filter unit 235.
  • the filter unit 235 may apply deblocking filtering, sample adaptive offset (SAO), and / or ALF to the reconstructed block and / or picture.
  • SAO sample adaptive offset
  • the memory 240 may store the reconstructed picture or block to use as a reference picture or reference block, and may provide the reconstructed picture to the output unit.
  • Components directly related to the decoding of an image for example, an entropy decoding unit 210, a reordering unit 215, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 225, a prediction unit 230, and a filter unit ( 235) and the like may be distinguished from other components by a decoder or a decoder.
  • the decoding apparatus 200 may further include a parsing unit (not shown) for parsing information related to the encoded image included in the bitstream.
  • the parsing unit may include the entropy decoding unit 210 or may be included in the entropy decoding unit 210. Such a parser may also be implemented as one component of the decoder.
  • An in-loop filter may be applied to the reconstructed picture to compensate for a difference between an original picture and a reconstructed picture due to an error occurring in a compression coding process such as quantization.
  • in-loop filtering may be performed in the filter unit of the encoder and the decoder, and the filter unit may apply a deblocking filter, a sample adaptive offset (SAO), and / or an adaptive loop filter (ALF) to the reconstructed image.
  • the ALF may perform filtering based on a value obtained by comparing the reconstructed picture with the original picture after the deblocking filtering and / or SAO process is performed.
  • the ALF may adaptively apply a Wiener filter to the reconstructed picture after the deblocking filtering and / or the SAO process is performed. That is, the ALF may compensate for encoding error by using a Wiener filter.
  • a filter for example, ALF
  • ALF ALF
  • the encoder and the decoder may perform filtering based on the filter shape and the filter coefficients.
  • the encoder can determine the filter shape and / or filter coefficients through a predetermined process. Filtering may be applied to minimize an error occurring in the compression encoding process, and the encoder may determine a filter shape and / or a filter coefficient so as to minimize the error. Information about the determined filter may be transmitted to the decoder, and the decoder may determine the filter shape and / or filter coefficients based on the transmitted information.
  • a filter bank may be configured based on characteristics of an image, and an optimal filter may be adaptively applied to a target region based on the filter bank.
  • the encoder transmits index information on the filter bank to the decoder, and the decoder can obtain information about a filter applied to the target region based on the index information. Can be reduced, thereby improving coding efficiency.
  • Table 1 below shows examples of filter information that may be included in the filter bank according to the present invention.
  • Explanation Activity Indicates the degree of texture / error Direction
  • Text / error direction Indicates texture / error direction
  • Filter Shape (Length) Indicates the shape / size of the filter Frame Num. Frame Number with Filter Filter coefficient Filter coefficient information used
  • the filter information according to the present invention may include at least one of activity, direction, filter shape, frame number, and filter coefficient. That is, the filter information may include a series of information, and thus may be called a filter information set.
  • Mobility represents the nature of the texture or error in the target area of the picture.
  • the activity value is low.
  • the activity value is high.
  • the vitality value may be set to a value within a specific range through normalizing, or may be used as the original value itself.
  • the values 0 to 10 may be represented by 0, and 11 to 20 may be represented by 1, such that the activity values may be normalized to 0 to 9, or 0 may be the original value.
  • a value of ⁇ 100 can be used as it is.
  • the range mapped for normalization may also be set equally / non-uniformly according to importance.
  • values that indicate relatively low activity are normalized to one value over a relatively wide range (eg 20 units), and relatively high.
  • Values that indicate activity may be normalized to one value over a relatively narrow range (eg 5 units).
  • the activity value may include an original value and a normalized value.
  • Directionality indicates the directional nature of the texture or error in the target area.
  • the directionality may be horizontal, vertical, diagonal (right upward / left upward, etc.).
  • the activity and directivity may be derived based on sample points in the target area.
  • FIG. 3 exemplarily illustrates a method of deriving activity and direction of an image according to an embodiment of the present invention.
  • sample point E represents the current sample point
  • sample points A, B, C, D, F, G, H and I represent sample points around it.
  • the degree of change in the vertical direction of E can be known
  • the degree of change in the horizontal direction of E can be known using the difference between E, D, and F.
  • the difference in the left upward diagonal direction can be known using the difference between E, A, and I
  • the change in the right upward diagonal direction can be known using the difference between E, C, and G.
  • the image characteristic of the sample point E can be represented, which can represent the complexity of the image and based on the image in the target region Can derive the activity of
  • the direction of the image with respect to the corresponding area may be obtained by comparing the degree of change in the vertical direction, the degree of change in the horizontal direction, and the degree of change in the diagonal direction.
  • the characteristic of the image is calculated using nine sample points. However, the characteristic of the image may be calculated using more or fewer sample points. For example, when using five sample points, sample points E, B, H, D, F may be used, or sample points E, A, C, G, I may be used.
  • the filter shape indicates the shape / size of the filter used. That is, one filter shape may be selected for each target block among a plurality of predetermined filter shapes. For example, in the case of ALF, various filter shapes and sizes may be used as the filter shape such as n ⁇ n star shape, m ⁇ n cross shape, and m ⁇ n diamond shape. Where n and m are positive integers and n and m may be the same or different.
  • the frame number represents a frame number of a picture to which the selected filter is applied. This may be used as information for managing the filter bank. For example, the frame number may be used to remove related filter information when the temporal distance is greater than or equal to the frame number of the current picture.
  • the filter coefficient represents filter coefficient information used for the filter.
  • the filter coefficient may include a plurality of coefficients and may be assigned according to a criterion set in the filter tab of the corresponding filter.
  • the filter bank according to the present invention represents a set of filter informations. That is, there may be a plurality of different filter information in the filter bank. For example, if there are three filter shapes and there are five active and three directionalities, there may be at least 45 filter information.
  • the encoder and the decoder manage the filter banks in the same manner, and may efficiently filter the reconstructed picture by using one filter information in the filter bank.
  • Table 2 below shows an example of the filter bank.
  • the filter index represents an index for classifying each filter information in the filter bank.
  • the encoder may inform the decoder of specific specific filter information based on the filter index.
  • the CU type may be an intra prediction mode or an inter prediction mode in a CU including a region to be filtered (for example, a CU may be a target region, and a block unit subdivided within the CU may be a region to be filtered). Indicates whether it is encoded with.
  • various values may be used for the filter coefficients to minimize an error occurring in the compression encoding process, and the expression is omitted.
  • the encoder / decoder may adaptively select a filter to be applied to the target region based on the filter bank.
  • the encoder / decoder may update the filter bank for more efficient filtering. At least one of the following managements may be performed to update the filter bank.
  • the old filter is deleted.
  • the oldest filter information for example, the frame number of the corresponding filter information has the largest difference from the frame number of the current picture
  • the oldest filter information among the existing filter information may be deleted.
  • the previously stored filter information may be replaced with the new filter information.
  • having the same characteristics may mean a case in which activity and directionality are the same, or may mean a case in which activity, directionality, and filter shape (or size) are the same.
  • the filter coefficient in the existing filter information and the filter coefficient in the new filter information may be synthesized.
  • the size of the filter bank that is, the maximum value of the number of filter informations in the filter bank may or may not be limited.
  • the size of the filter bank may be predefined between encoders / decoders, or may be determined by an encoder and signaled to a decoder.
  • the size of the filter bank may be implicitly limited by the number of the characteristics even without limiting the size of the filter bank.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram schematically showing a filter unit according to an embodiment of the present invention.
  • the filter unit may be included in the encoding apparatus described above with reference to FIG. 1 or may be included in the decoding apparatus described above with reference to FIG. 2.
  • a unit performing filtering according to the present invention is an ALF unit.
  • the filter unit 400 includes an ALF unit 420 and a filter bank 430 according to the present invention.
  • the filter unit 400 may further include a deblocking filtering unit 410.
  • the filter unit 400 may further include a SAO unit.
  • the filter unit 400 may filter the reconstructed picture in consideration of the difference between the original picture and the reconstructed picture.
  • the ALF unit 420 may perform additional filtering by the deblocking filtering unit 410 and / or the SAO unit to the reconstructed picture (or modified reconstructed picture) for which the filtering procedure is completed.
  • the deblocking filtering unit 410 can deblock filter the samples around the block boundary.
  • the block boundary may be a TU boundary and / or a PU boundary. That is, through deblocking filtering, an error occurring between blocks in the prediction and / or transform procedure may be corrected.
  • the boundary strength (bS) of the block boundary may be detected, and whether or not to perform deblocking filtering based on the bS, and if so, whether to perform not only the luma component but also the chroma component may be determined.
  • the ALF unit 420 may adaptively apply ALF to the (modified) reconstructed picture after the deblocking filtering and / or SAO process is completed. In this case, the ALF unit 420 may perform the ALF in units of a target region of the (modified) reconstructed picture.
  • the ALF unit 420 may generate filter information according to the present invention and update the filter bank 430.
  • the update may include storing, deleting, and modifying filter information.
  • the ALF unit 420 may select (or extract) filter information for the target area from the filter bank 430.
  • FIG. 5 is an example of the operation of an ALF unit and a filter bank according to an embodiment of the present invention.
  • the ALF unit 520 may insert new filter information into the filter bank 530 for updating, and the ALF unit 520 may select and extract filter information stored in the filter bank 530. It may be.
  • the ALF unit 520 of the encoder stage may update the filter bank 530 with new filter information derived based on a rate-distortion (RD) cost for the target region.
  • the ALF unit 520 of the decoder stage may receive new filter information from the encoder and update the filter bank.
  • RD rate-distortion
  • the encoder unit ALF unit 520 checks whether the filter information derived for the target region is in the filter bank 530, and selects the filter information when the filter information is in the filter bank 530.
  • the filter index of the filter information in the filter bank 530 may be encoded and transmitted to the decoder.
  • the decoder may select or extract filter information for the target region in the filter bank 530 of the encoder based on the filter index, and perform ALF based on the filter information in the ALF unit 520.
  • the filter bank 530 may initialize filter information in the filter bank 530 when there is a picture (or frame) having the characteristic of instantaneous decoding refresh (IDR). That is, when the current picture is a picture having IDR characteristics, filter information in the filter bank 530 may be initialized.
  • IDR instantaneous decoding refresh
  • the initialized filter bank (ie, the initial filter bank) may be empty, or may contain predefined filter information.
  • FIG. 6 is a flowchart schematically illustrating a filter bank management and reconstruction picture filtering method performed by an encoder.
  • the encoder derives filter information (S600).
  • the encoder derives filter information for the target region to which the filtering according to the present invention is applied.
  • the filter information includes image characteristics and filter coefficients for the target area.
  • the image characteristic may include activity and orientation of the target area.
  • the activity and the directionality can be obtained, for example, based on the method described above with reference to FIG. 3.
  • the encoder calculates a first RD cost based on the derived filter information (first filter information), A second RD cost is calculated based on the filter information (second filter information) in the filter bank (S630). That is, the encoder calculates a first RD cost when performing filtering based on the first filter information and a second RD cost when performing filtering based on the second filter information.
  • the encoder determines whether the second RD cost is relatively smaller based on the second filter information (S640). That is, the first RD cost is compared with the second RD cost, and it is determined whether the second RD cost is smaller than the first RD cost.
  • the encoder selects and uses the filter information (second filter information) in the filter bank, and what filter information is selected in the filter bank. Generate filter index information indicating a and transmit the filter index information to a decoder (S650). In this case, the frame number information in the second filter information may be updated with the frame number of the current picture.
  • the encoder selects the derived filter information (first filter information) and the filter.
  • the bank is updated (S630).
  • the encoder transmits the derived filter information (first filter information) to the decoder (S640).
  • the encoder selects derived filter information (first filter information) and updates the filter bank (S630).
  • the encoder transmits the derived filter information (first filter information) to the decoder (S640).
  • the derived filter information may be inserted in place of the filter information (second filter information) stored in the filter bank.
  • the encoder may perform filtering on the reconstructed picture based on the first filter information or the second filter information and generate a filtered reconstructed picture.
  • the reconstructed picture may refer to the reconstructed picture after the deblocking filtering and / or SAO procedure is completed.
  • the filtered reconstructed picture may be stored in a memory (eg, a decoded picture buffer (DPB)) and used as a reference picture in inter prediction.
  • a memory eg, a decoded picture buffer (DPB)
  • FIG. 6 shows that S630 is performed before S640, this is an example, and S640 may be performed before S630 or simultaneously.
  • the RD cost comparison is performed only on the filter information having the same image characteristics as the derived filter information in the filter bank.
  • RD costs may be compared based on all filter information stored in the filter bank, and the best (ie, the lowest RD cost) filter information may be selected and used.
  • a filter bank available flag (filter_bank_enabled_flag) and / or a filter type flag (filter_type_flag) may be transmitted from the encoder to the decoder to perform the filtering procedure according to the present invention.
  • the filter bank available flag indicates whether the filter bank is available.
  • the filter bank available flag is flag information indicating whether the filtering method based on the filter bank according to the present invention can be applied in units of sequences, pictures (or frames) or slices. A value of 1 for the filter bank available flag indicates that the filter bank is available, and a value of 0 indicates that it is not available.
  • the filter bank available flag may be signaled at the sequence level, picture (or frame) level or slice level.
  • the filter type flag indicates whether the filtering method based on the filter bank according to the present invention is used in the target region.
  • the filter type flag may be signaled only when the value of the filter bank available flag is 1.
  • a value of 1 for the filter type flag indicates that filtering based on the filter bank is applied to the target region, and 0 indicates that filtering based on the filter bank is not applied to the target region.
  • the value of the filter type flag is 1, it may indicate that filtering is performed based on filter information in a filter bank, and if it is 0, it may represent that filtering is performed based on received filter information.
  • the target area may be an area having a specific size or may be an area according to a coding structure such as a tile, a CTU, a CU, or the like.
  • the tile may represent a rectangular region composed of CTUs, and may be a basic unit of parallel processing for an encoder / decoder having a multi-core structure.
  • the filter type flag may be transmitted in each target area unit.
  • the filter type flag may be signaled in units of the target region or in a coding unit such as a CU including the target region.
  • the filter bank available flag, the filter type flag, and the filter index may be transmitted to the decoder through a bitstream.
  • FIG. 7 is a flowchart schematically illustrating a filter bank management and reconstruction picture filtering method performed by a decoder.
  • the decoder receives a filter bank available flag through a bitstream and determines whether a value of the filter bank available flag indicates 1 (S700).
  • the decoder receives a filter type flag through the bitstream and determines whether the value of the filter type flag is not 0 (S710).
  • the decoder receives (or parses) a filter index through the bitstream (S720).
  • the filter index indicates an index of specific filter information to be applied to a target region among filter information included in a filter bank.
  • the decoder selects a specific filter bank from the filter bank using the filter index (S730).
  • the decoder may perform filtering on the reconstructed picture based on the selected filter information.
  • the reconstructed picture may refer to the reconstructed picture after the deblocking filtering and / or SAO procedure is completed.
  • the filtered reconstructed picture may be stored in a memory (eg, a decoded picture buffer (DPB)), output through an output device in an output order, or may be used as a reference picture for inter prediction.
  • a memory eg, a decoded picture buffer (DPB)
  • the decoder does not use the filter information stored in the filter bank.
  • the decoder may not perform filtering on the target region or may perform filtering based on fixed filter information.
  • the decoder may receive filter information from the encoder through the bitstream and perform filtering based on the received filter information.
  • the decoder may update the filter bank based on the received filter information.
  • the decoder replaces the received filter information with the received filter information instead of the stored filter information when filter information having the same image characteristic as the image characteristic (ie, activity and directionality) of the received filter information is stored in the filter bank. can do.
  • efficient reconstruction picture filtering based on the filter bank can be performed, thereby reducing the amount of data allocated for transmission and reception of the filter information, and consequently, the compression and coding efficiency can be improved.
  • the above-described method may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in memory and executed by a processor.
  • the memory may be internal or external to the processor and may be coupled to the processor by various well known means.
  • the processor may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium and / or other storage device.

Abstract

본 발명에 따른 인코딩 장치에 의하여 수행되는 복원 픽처 필터링 방법은 복원 픽처의 대상 영역에 대한 제1 필터 정보를 도출하는 단계, 상기 도출된 제1 필터 정보와 필터 뱅크에 포함된 제2 필터 정보 중 하나를 선택하는 단계, 및 상기 선택된 필터 정보를 기반으로 상기 선택된 필터 정보 기반으로 상기 복원 픽처 내의 상기 대상 영역에 대한 필터링을 수행하는 단게를 포함하며, 제1 필터 정보가 선택된 경우 필터 뱅크를 업데이트하고, 제2 필터 정보가 선택된 경우 필터 인덱스를 디코더로 전송할 수 있다. 본 발명에 따르면, 필터 뱅크에 기반한 효율적인 복원 픽처 필터링을 수행할 수 있으며, 이를 통하여 필터 정보의 송수신에 할당되는 데이터량이 줄어들어, 결과적으로 압축 및 코딩 효율을 높일 수 있다.

Description

영상 코딩 시스템에서 필터 뱅크를 이용한 영상 필터링 방법 및 장치
본 발명은 영상 코딩 기술에 관한 것으로서 보다 상세하게는 영상 코딩 시스템에서 필터 뱅크를 이용한 영상 필터링 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 고해상도, 고품질의 영상에 대한 요구가 다양한 응용 분야에서 증가하고 있다. 영상이 고해상도를 가지고 고품질이 될수록 해당 영상에 관한 정보량도 함께 증가하고 있다.
정보량의 증가로 인해 다양한 성능의 장치와 다양한 환경의 네트워크가 등장하고 있다. 다양한 성능의 장치와 다양한 환경의 네트워크가 등장함에 따라서, 동일한 콘텐츠를 다양한 품질로 이용할 수 있게 되었다.
구체적으로, 단말 장치가 지원할 수 있는 품질의 영상이 다양해지고, 구축된 네트워크 환경이 다양해짐으로써, 어떤 환경에서는 일반적인 품질의 영상을 이용하지만, 또 다른 환경에서는 더 높은 품질의 영상을 이용할 수 있게 된다.
예를 들어, 휴대 단말에서 비디오 콘텐츠를 구매한 소비자가 가정 내 대화면의 디스플레이를 통해 동일한 비디오 콘텐츠를 더 큰 화면과 더 높은 해상도로 감상할 수 있게 되는 것이다.
최근에는 HD(High Definition) 해상도를 가지는 방송이 서비스되면서 많은 사용자들은 이미 고해상도, 고화질의 영상에 익숙해지고 있고, 서비스 제공자와 사용자들은 HDTV와 더불어 HDTV의 4배 이상의 해상도를 갖는 UHD(Ultra High Definition) 이상의 서비스에도 관심을 기울이고 있다.
이에 따라 주관적/객관적 화질을 향상시키기 위한 복원 픽처 필터링 방법이 요구되고 있다.
본 발명의 기술적 과제는 영상 코딩 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 복원 픽처의 주관적/객관적 화질을 향상시키기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 필터 뱅크를 이용한 복원 픽처 필터링 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 영상의 특성을 고려하여 필터 뱅크를 구성함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 영상의 특성을 고려하여 필터를 적응적으로 적용함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인코딩 장치에 의하여 수행되는 복원 픽처 필터링 방법에 제공한다. 상기 방법은 복원 픽처의 대상 영역에 대한 제1 필터 정보를 도출하는 단계, 상기 도출된 제1 필터 정보와 필터 뱅크에 포함된 제2 필터 정보 중 하나를 선택하는 단계, 및 상기 선택된 필터 정보를 기반으로 상기 선택된 필터 정보 기반으로 상기 복원 픽처 내의 상기 대상 영역에 대한 필터링을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 도출된 제1 필터 정보와 필터 뱅크에 포함된 제2 필터 정보 중 하나를 선택하는 단계는, 상기 도출된 제1 필터 정보에 포함되는 상기 대상 영역에 대한 영상 특성과 동일한 영상 특성을 갖는 상기 제2 필터 정보가 상기 필터 뱅크 내에 존재하는지 판단하는 단계 및 상기 제2 필터 정보가 존재하는 경우, RD(rate-distortion) 코스트를 기반으로 상기 제1 필터 정보 및 상기 제2 필터 정보 중 하나를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 필터 정보 및 상기 제2 필터 정보 각각은 활동성, 방향성, 필터 모양, 프레임 번호, 필터 계수 중 적어도 하나의 정보를 포함하고, 제1 필터 정보의 영상 특성 및 상기 제2 필터 정보의 영상 특성 각각은 상기 제1 필터 정보 및 상기 제2 필터 정보에 각각 포함되는 상기 활동성 및 상기 방향성을 기반으로 결정될 수 있다.
여기서, 상기 방법은 상기 제2 필터 정보가 선택된 경우, 상기 필터 뱅크 내에서 상기 제2 필터 정보의 인덱스를 나타내는 필터 인덱스를 디코더로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 방법은 필터 뱅크 가용 플래그를 디코더로 전송하는 단계, 및 상기 필터 뱅크 가용 플래그의 값이 1을 나타내는 경우, 필터 타입 플래그를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 필터 인덱스는 상기 필터 타입 플래그의 값이 1을 나타내는 경우에 전송될 수 있다.
여기서, 상기 방법은 상기 제2 필터 정보가 존재하지 않거나 상기 제1 필터 정보가 선택된 경우, 상기 필터 뱅크에 상기 제1 필터 정보를 업데이트하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 디코딩 장치에 의하여 수행되는 복원 픽처 필터링 방법을 제공한다. 상기 방법은 복원 픽처의 대상 영역에 필터 뱅크에 기반한 필터링이 적용되는지 여부를 나타내는 필터 타입 플래그를 수신하는 단계, 상기 필터 타입 플래그를 기반으로 상기 대상 영역에 대한 필터 정보를 선택하는 단계, 및 상기 선택된 필터 정보 기반으로 상기 복원 픽처 내의 상기 대상 영역에 대한 필터링을 수행함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 복원 픽처 필터링을 수행하는 디코딩 장치를 제공한다. 상기 디코딩 장치는 복원 픽처의 대상 영역에 필터 뱅크에 기반한 필터링이 적용되는지 여부를 나타내는 필터 타입 플래그를 수신하는 수신부, 상기 필터 타입 플래그를 기반으로 상기 대상 영역에 대한 필터 정보를 선택하고, 상기 선택된 필터 정보 기반으로 상기 복원 픽처 내의 상기 대상 영역에 대한 필터링을 수행하는 필터부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 필터 뱅크에 기반한 효율적인 복원 픽처 필터링을 수행할 수 있으며, 이를 통하여 필터 정보의 송수신에 할당되는 데이터량이 줄어들어, 결과적으로 압축 및 코딩 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 디코딩 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 영상의 활동성 및 방향성을 도출하는 방법을 예시적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 ALF 유닛과 필터 뱅크의 동작의 예이다.
도 6은 인코더에 의하여 수행되는, 필터 뱅크 관리 및 복원 픽처 필터링 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 7은 디코더에 의하여 수행되는, 필터 뱅크 관리 및 복원 픽처 필터링 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 한정하려는 의도로 사용되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 설명되는 도면상의 각 구성들은 비디오 인코딩 장치/디코딩 장치에서 서로 다른 특징적인 기능들에 관한 설명의 편의를 위해 독립적으로 도시된 것으로서, 각 구성들이 서로 별개의 하드웨어나 별개의 소프트웨어로 구현된다는 것을 의미하지는 않는다. 예컨대, 각 구성 중 두 개 이상의 구성이 합쳐져 하나의 구성을 이룰 수도 있고, 하나의 구성이 복수의 구성으로 나뉘어질 수도 있다. 각 구성이 통합 및/또는 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명에 포함된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 인코딩 장치(100)는 픽쳐 분할부(105), 예측부(110), 변환부(115), 양자화부(120), 재정렬부(125), 엔트로피 인코딩부(130), 역양자화부(135), 역변환부(140), 필터부(145) 및 메모리(150)를 구비한다.
픽쳐 분할부(105)는 입력된 픽쳐를 적어도 하나의 처리 단위 블록으로 분할할 수 있다. 이때, 처리 단위로서의 블록은 예측 유닛(Prediction Unit, PU)일 수도 있고, 변환 유닛(Transform Unit, TU)일 수도 있으며, 코딩 유닛(Coding Unit, CU)일 수도 있다. 픽처는 복수의 코딩 트리 유닛(Coding Tree Unit, CTU)들로 구성될 수 있으며, 각각의 CTU는 쿼드 트리(quad-tree) 구조로 CU들로 분할(split)될 수 있다. CU는 보다 하위(deeper) 뎁스의 CU들로 쿼드 트리 구조로 분할될 수도 있다. PU 및 TU는 CU로부터 획득될 수 있다. 예를 들어, PU는 CU로부터 대칭 또는 비대칭 사각형 구조로 파티셔닝(partitioning)될 수 있다. 또한 TU는 CU로부터 쿼드 트리 구조로 분할될 수도 있다.
예측부(110)는 후술하는 바와 같이, 인터 예측을 수행하는 인터 예측부와 인트라 예측을 수행하는 인트라 예측부를 포함한다. 예측부(110)는, 픽쳐 분할부(105)에서 픽쳐의 처리 단위에 대하여 예측을 수행하여 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)을 포함하는 예측 블록을 생성한다. 예측부(110)에서 픽쳐의 처리 단위는 CU일 수도 있고, TU일 수도 있고, PU일 수도 있다. 또한, 예측부(110)는 해당 처리 단위에 대하여 실시되는 예측이 인터 예측인지 인트라 예측인지를 결정하고, 각 예측 방법의 구체적인 내용(예컨대, 예측 모드 등)을 정할 수 있다. 이때, 예측이 수행되는 처리 단위와 예측 방법 및 예측 방법의 구체적인 내용이 정해지는 처리 단위는 다를 수 있다. 예컨대, 예측의 방법과 예측 모드 등은 PU 단위로 결정되고, 예측의 수행은 TU 단위로 수행될 수도 있다.
인터 예측을 통해서는 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 및/또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐의 정보를 기초로 예측을 수행하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 또한, 인트라 예측을 통해서는 현재 픽쳐 내의 픽셀 정보를 기초로 예측을 수행하여 예측 블록을 생성할 수 있다.
인터 예측의 방법으로서, 스킵(skip) 모드, 머지(merge) 모드, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 등을 이용할 수 있다. 인터 예측에서는 PU에 대하여, 참조 픽쳐를 선택하고 PU에 대응하는 참조 블록을 선택할 수 있다. 참조 블록은 정수 픽셀(또는 샘플) 또는 분수 픽셀(또는 샘플) 단위로 선택될 수 있다. 이어서, 현재 PU와의 레지듀얼(residual) 신호가 최소화되며 움직임 벡터 크기 역시 최소가 되는 예측 블록이 생성된다.
예측 블록은 정수 픽셀 단위로 생성될 수도 있고, 1/2 픽셀 단위 또는 1/4 픽셀 단위와 같이 정수 이하 픽셀 단위로 생성될 수도 있다. 이때, 움직임 벡터 역시 정수 픽셀 이하의 단위로 표현될 수 있다.
인터 예측을 통해 선택된 참조 픽쳐의 인덱스, 움직임 벡터 차분(motion vector difference, MDV), 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP), 레지듀얼 신호 등의 정보는 엔트로피 인코딩되어 디코딩 장치에 전달될 수 있다. 스킵 모드가 적용되는 경우에는 레지듀얼을 예측 블록을 복원 블록으로 할 수 있으므로, 레지듀얼을 생성, 변환, 양자화, 전송하지 않을 수 있다.
인트라 예측을 수행하는 경우에는, PU 단위로 예측 모드가 정해져서 PU 단위로 예측이 수행될 수 있다. 또한, PU 단위로 예측 모드가 정해지고 TU 단위로 인트라 예측이 수행될 수도 있다.
인트라 예측에서 예측 모드는 예를 들어 33개의 방향성 예측 모드와 적어도 2개 이상의 비방향성 모드를 가질 수 있다. 비향성성 모드는 DC 예측 모드 및 플래너 모드(Planar 모드)을 포함할 수 있다.
인트라 예측에서는 참조 샘플에 필터를 적용한 후 예측 블록을 생성할 수 있다. 이때, 참조 샘플에 필터를 적용할 것인지는 현재 블록의 인트라 예측 모드 및/또는 사이즈에 따라 결정될 수 있다.
생성된 예측 블록과 원본 블록 사이의 레지듀얼 값(레지듀얼 블록 또는 레지듀얼 신호)은 변환부(115)로 입력된다. 또한, 예측을 위해 사용한 예측 모드 정보, 움직임 벡터 정보 등은 레지듀얼 값과 함께 엔트로피 인코딩부(130)에서 인코딩되어 디코딩 장치에 전달된다.
변환부(115)는 변환 블록 단위로 레지듀얼 블록에 대한 변환을 수행하고 변환 계수를 생성한다.
변환 블록은 샘플들의 직사각형 블록으로서 동일한 변환이 적용되는 블록이다. 변환 블록은 변환 유닛(TU)일 수 있으며, 쿼드 트리(quad tree) 구조를 가질 수 있다.
변환부(115)는 레지듀얼 블록에 적용된 예측 모드와 블록의 크기에 따라서 변환을 수행할 수 있다.
예컨대, 레지듀얼 블록에 인트라 예측이 적용되었고 블록이 4x4의 레지듀얼 배열이라면, 레지듀얼 블록을 DST(Discrete Sine Transform)를 이용하여 변환하고, 그 외의 경우라면 레지듀얼 블록을 DCT(Discrete Cosine Transform)를 이용하여 변환할 수 있다.
변환부(115)는 변환에 의해 변환 계수들의 변환 블록을 생성할 수 있다.
양자화부(120)는 변환부(115)에서 변환된 레지듀얼 값들, 즉 변환 계수들을 양자화하여 양자화된 변환 계수를 생성할 수 있다. 양자화부(120)에서 산출된 값은 역양자화부(135)와 재정렬부(125)에 제공된다.
재정렬부(125)는 양자화부(120)로부터 제공된 양자화된 변환 계수를 재정렬한다. 양자화된 변환 계수를 재정렬함으로써 엔트로피 인코딩부(130)에서의 인코딩 효율을 높일 수 있다.
재정렬부(125)는 계수 스캐닝(Coefficient Scanning) 방법을 통해 2차원 블록 형태의 양자화된 변환 계수들을 1차원의 벡터 형태로 재정렬할 수 있다.
엔트로피 인코딩부(130)는 재정렬부(125)에 의해 재정렬된 양자화된 변환 값들 또는 코딩 과정에서 산출된 인코딩 파라미터 값 등을 기초로 심볼(symbol)을 확률 분포에 따라 엔트로피 코딩하여 비트스트림(bit stream)을 출력할 수 있다. 엔트로피 인코딩 방법은 다양한 값을 갖는 심볼을 입력 받아, 통계적 중복성을 제거하면서, 디코딩 가능한 2진수의 열로 표현하는 방법이다.
여기서, 심볼이란 인코딩/디코딩 대상 구문 요소(syntax element) 및 코딩 파라미터(coding parameter), 잔여 신호(residual signal)의 값 등을 의미한다. 인코딩 파라미터는 인코딩 및 디코딩에 필요한 매개변수로서, 구문 요소와 같이 인코딩 장치에서 인코딩되어 디코딩 장치로 전달되는 정보뿐만 아니라, 인코딩 혹은 디코딩 과정에서 유추될 수 있는 정보를 포함할 수 있으며 영상을 인코딩하거나 디코딩할 때 필요한 정보를 의미한다. 인코딩 파라미터는 예를 들어 인트라/인터 예측모드, 이동/움직임 벡터, 참조 영상 색인, 코딩 블록 패턴, 잔여 신호 유무, 변환 계수, 양자화된 변환 계수, 양자화 파라미터, 블록 크기, 블록 분할 정보 등의 값 또는 통계를 포함할 수 있다. 또한 잔여 신호는 원신호와 예측 신호의 차이를 의미할 수 있고, 또한 원신호와 예측 신호의 차이가 변환(transform)된 형태의 신호 또는 원신호와 예측 신호의 차이가 변환되고 양자화된 형태의 신호를 의미할 수도 있다. 잔여 신호는 블록 단위에서는 잔여 블록이라 할 수 있다.
엔트로피 인코딩이 적용되는 경우, 높은 발생 확률을 갖는 심볼에 적은 수의 비트가 할당되고 낮은 발생 확률을 갖는 심볼에 많은 수의 비트가 할당되어 심볼이 표현됨으로써, 인코딩 대상 심볼들에 대한 비트열의 크기가 감소될 수 있다. 따라서 엔트로피 인코딩을 통해서 영상 인코딩의 압축 성능이 높아질 수 있다.
엔트로피 인코딩을 위해 지수 골룸(exponential golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 인코딩 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 엔트로피 인코딩부(130)에는 가변 길이 코딩(VLC: Variable Length Coding/Code) 테이블과 같은 엔트로피 인코딩을 수행하기 위한 테이블이 저장될 수 있고, 엔트로피 인코딩부(130는 저장된 가변 길이 코딩(VLC) 테이블을 사용하여 엔트로피 인코딩을 수행할 수 있다. 또한 엔트로피 인코딩부(130)는 대상 심볼의 이진화(binarization) 방법 및 대상 심볼/빈(bin)의 확률 모델(probability model)을 도출(derive)한 후, 도출된 이진화 방법 또는 확률 모델을 사용하여 엔트로피 인코딩을 수행할 수도 있다.
또한, 엔트로피 인코딩부(130)는 필요한 경우에, 전송하는 파라미터 셋(parameter set) 또는 신택스에 일정한 변경을 가할 수도 있다.
역양자화부(135)는 양자화부(120)에서 양자화된 값(양자화된 변환 계수)들을 역양자화하고, 역변환부(140)는 역양자화부(135)에서 역양자화된 값들을 역변환한다.
역양자화부(135) 및 역변환부(140)에서 생성된 레지듀얼 값(또는 레지듀얼 샘플 또는 레지듀얼 샘플 어레이)과 예측부(110)에서 예측된 예측 블록이 합쳐져 복원 샘플(또는 복원 샘플 어레이)를 포함하는 복원 블록(Reconstructed Block)이 생성될 수 있다.
도 1에서는 가산기를 통해서, 레지듀얼 블록과 예측 블록이 합쳐져 복원 블록이 생성되는 것으로 설명하고 있다. 이때, 가산기를 복원 블록을 생성하는 별도의 유닛(복원 블록 생성부)로 볼 수도 있다.
필터부(145)는 디블록킹 필터, ALF(Adaptive Loop Filter), SAO(Sample Adaptive Offset)를 복원된 픽쳐에 적용할 수 있다.
디블록킹 필터는 복원된 픽쳐에서 블록 간의 경계에 생긴 왜곡을 제거할 수 있다. ALF(Adaptive Loop Filter)는 디블록킹 필터를 통해 블록이 필터링된 후 복원된 영상과 원래의 영상을 비교한 값을 기초로 필터링을 수행할 수 있다. ALF는 고효율을 적용하는 경우에만 수행될 수도 있다. SAO는 디블록킹 필터가 적용된 레지듀얼 블록에 대하여, 픽셀 단위로 원본 영상과의 오프셋 차이를 복원하며, 밴드 오프셋(Band Offset), 에지 오프셋(Edge Offset) 등의 형태로 적용된다.
한편, 인터 예측에 사용되는 복원 블록에 대해서 필터부(145)는 필터링을 적용하지 않을 수도 있다.
메모리(150)는 필터부(145)를 통해 산출된 복원 블록 또는 픽쳐를 저장할 수 있다. 메모리(150)에 저장된 복원 블록 또는 픽쳐는 인터 예측을 수행하는 예측부(110)에 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 디코딩 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 비디오 디코딩 장치(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230), 필터부(235) 메모리(240)를 포함할 수 있다.
비디오 인코딩 장치에서 영상 비트스트림이 입력된 경우, 입력된 비트스트림은 비디오 인코딩 장치에서 영상 정보가 처리된 절차에 따라서 디코딩될 수 있다.
엔트로피 디코딩부(210)는, 입력된 비트스트림을 확률 분포에 따라 엔트로피 디코딩하여, 양자화된 계수(quantized coefficient) 형태의 심볼을 포함한 심볼들을 생성할 수 있다. 엔트로피 디코딩 방법은 2진수의 열을 입력 받아 각 심볼들을 생성하는 방법이다. 엔트로피 디코딩 방법은 상술한 엔트로피 인코딩 방법과 유사하다.
예컨대, 비디오 인코딩 장치에서 엔트로피 인코딩을 수행하기 위해 CAVLC 등의 가변 길이 코딩(Variable Length Coding: VLC, 이하 'VLC' 라 함)가 사용된 경우에, 엔트로피 디코딩부(210)도 인코딩 장치에서 사용한 VLC 테이블과 동일한 VLC 테이블로 구현하여 엔트로피 디코딩을 수행할 수 있다. 또한, 비디오 인코딩 장치에서 엔트로피 인코딩을 수행하기 위해 CABAC을 이용한 경우에, 엔트로피 디코딩부(210)는 이에 대응하여 CABAC을 이용한 엔트로피 디코딩을 수행할 수 있다.
보다 상세하게, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은, 비트스트림에서 각 구문 요소에 해당하는 빈을 수신하고, 디코딩 대상 구문 요소 정보와 주변 및 디코딩 대상 블록의 디코딩 정보 혹은 이전 단계에서 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥 모델을 결정하고, 결정된 문맥 모델에 따라 빈(bin)의 발생 확률을 예측하여 빈의 산술 디코딩(arithmetic decoding)를 수행하여 각 구문 요소의 값에 해당하는 심볼을 생성할 수 있다. 이때, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은 문맥 모델 결정 후 다음 심볼/빈의 문맥 모델을 위해 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥 모델을 업데이트할 수 있다.
엔트로피 디코딩부(210)에서 디코딩된 정보 중 예측 블록을 생성하기 위한 정보는 예측부(230)로 제공되고, 엔트로피 디코딩부(210)에서 엔트로피 디코딩이 수행된 레지듀얼 값, 즉 양자화된 변환 계수는 재정렬부(215)로 입력될 수 있다.
재정렬부(215)는 엔트로피 디코딩부(210)에서 엔트로피 디코딩된 비트스트림의 정보, 즉 양자화된 변환 계수를 인코딩 장치에서 재정렬한 방법을 기초로 재정렬할 수 있다.
재정렬부(215)는 1차원 벡터 형태로 표현된 계수들을 다시 2차원의 블록 형태의 계수로 복원하여 재정렬할 수 있다. 재정렬부(215)는 현재 블록(변환 블록)에 적용된 예측 모드와 변환 블록의 크기를 기반으로 계수에 대한 스캐닝을 수행하여 2 차원 블록 형태의 계수(양자화된 변환 계수) 배열을 생성할 수 있다.
역양자화부(220)는 인코딩 장치에서 제공된 양자화 파라미터와 재정렬된 블록의 계수값을 기초로 역양자화를 수행할 수 있다.
역변환부(225)는 비디오 인코딩 장치에서 수행된 양자화 결과에 대해, 인코딩 장치의 변환부가 수행한 DCT 및 DST에 대해 역DCT 및/또는 역DST를 수행할 수 있다.
역변환은 인코딩 장치에서 결정된 전송 단위 또는 영상의 분할 단위를 기초로 수행될 수 있다. 인코딩 장치의 변환부에서 DCT 및/또는 DST는 예측 방법, 현재 블록의 크기 및 예측 방향 등 복수의 정보에 따라 선택적으로 수행될 수 있고, 디코딩 장치의 역변환부(225)는 인코딩 장치의 변환부에서 수행된 변환 정보를 기초로 역변환을 수행할 수 있다.
예측부(230)는 엔트로피 디코딩부(210)에서 제공된 예측 블록 생성 관련 정보와 메모리(240)에서 제공된 이전에 디코딩된 블록 및/또는 픽쳐 정보를 기초로 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)를 포함하는 예측 블록을 생성할 수 있다.
현재 PU에 대한 예측 모드가 인트라 예측(intra prediction) 모드인 경우에, 현재 픽쳐 내의 픽셀 정보를 기초로 예측 블록을 생성하는 인트라 예측을 수행할 수 있다.
현재 PU에 대한 예측 모드가 인터 예측(inter prediction) 모드인 경우에, 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐에 포함된 정보를 기초로 현재 PU에 대한 인터 예측을 수행할 수 있다. 이때, 비디오 인코딩 장치에서 제공된 현재 PU의 인터 예측에 필요한 움직임 정보, 예컨대 움직임 벡터, 참조 픽쳐 인덱스 등에 관한 정보는 인코딩 장치로부터 수신한 스킵 플래그, 머지 플래그 등을 확인하고 이에 대응하여 유도될 수 있다.
현재 픽쳐에 대한 인터 예측 시, 현재 블록과의 레지듀얼(residual) 신호가 최소화되며 움직임 벡터 크기 역시 최소가 되도록 예측 블록을 생성할 수 있다.
한편, 움직임 정보 도출 방식은 현재 블록의 예측 모드에 따라 달라질 수 있다. 인터 예측을 위해 적용되는 예측 모드에는 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드, 머지(merge) 모드 등이 있을 수 있다.
일 예로, 머지 모드가 적용되는 경우, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록인 Col 블록에 대응하는 움직임 벡터를 이용하여, 머지 후보 리스트를 생성할 수 있다. 머지 모드에서는 머지 후보 리스트에서 선택된 후보 블록의 움직임 벡터가 현재 블록의 움직임 벡터로 사용된다. 인코딩 장치는 상기 머지 후보 리스트에 포함된 후보 블록들 중에서 선택된 최적의 움직임 벡터를 갖는 후보 블록을 지시하는 머지 인덱스를 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 이 때, 디코딩 장치는 상기 머지 인덱스를 이용하여, 현재 블록의 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
다른 예로, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드가 적용되는 경우, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록인 Col 블록에 대응하는 움직임 벡터를 이용하여, 움직임 벡터 예측자 후보 리스트를 생성할 수 있다. 즉, 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록인 Col 블록에 대응하는 움직임 벡터는 움직임 벡터 후보로 사용될 수 있다. 인코딩 장치는 상기 리스트에 포함된 움직임 벡터 후보 중에서 선택된 최적의 움직임 벡터를 지시하는 예측 움직임 벡터 인덱스를 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 이 때, 디코딩 장치는 상기 움직임 벡터 인덱스를 이용하여, 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터 후보 중에서, 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 선택할 수 있다.
인코딩 장치는 현재 블록의 움직임 벡터(MV)와 움직임 벡터 예측자(MVP) 간의 움직임 벡터 차분(MVD)을 구할 수 있고, 이를 인코딩하여 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 즉, MVD는 현재 블록의 MV에서 MVP를 뺀 값으로 구해질 수 있다. 이 때, 디코딩 장치는 수신된 움직임 벡터 차분을 디코딩할 수 있고, 디코딩된 움직임 벡터 차분과 움직임 벡터 예측자의 가산을 통해 현재 블록의 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
인코딩 장치는 또한 참조 픽쳐를 지시하는 참조 픽쳐 인덱스 등을 디코딩 장치에 전송할 수 있다.
디코딩 장치는 주변 블록의 움직임 정보들을 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터를 예측하고, 인코딩 장치로부터 수신한 레지듀얼을 이용하여 현재 블록에 대한 움직임 벡터를 유도할 수 있다. 디코딩 장치는 유도한 움직임 벡터와 인코딩 장치로부터 수신한 참조 픽쳐 인덱스 정보를 기반으로 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
다른 예로, 머지(merge) 모드가 적용되는 경우, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 복원된 주변 블록의 움직임 정보 및/또는 콜 블록의 움직임 정보를 이용하여, 머지 후보 리스트를 생성할 수 있다. 즉, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 복원된 주변 블록 및/또는 콜 블록의 움직임 정보가 존재하는 경우, 이를 현재 블록에 대한 머지 후보로 사용할 수 있다.
인코딩 장치는 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보 중에서 최적의 인코딩 효율을 제공할 수 있는 머지 후보를 현재 블록에 대한 움직임 정보로 선택할 수 있다. 이 때, 상기 선택된 머지 후보를 지시하는 머지 인덱스가 비트스트림에 포함되어 디코딩 장치로 전송될 수 있다. 디코딩 장치는 상기 전송된 머지 인덱스를 이용하여, 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보 중에서 하나를 선택할 수 있으며, 상기 선택된 머지 후보를 현재 블록의 움직임 정보로 결정할 수 있다. 따라서, 머지 모드가 적용되는 경우, 복원된 주변 블록 및/또는 콜 블록의 움직임 정보가 현재 블록의 움직임 정보로 그대로 사용될 수 있다. 디코딩 장치는 예측 블록과 인코딩 장치로부터 전송되는 레지듀얼을 더하여 현재 블록을 복원할 수 있다.
상술한 AMVP 및 머지 모드에서는, 현재 블록의 움직임 정보를 도출하기 위해, 복원된 주변 블록의 움직임 정보 및/또는 콜 블록의 움직임 정보가 사용될 수 있다.
화면 간 예측에 이용되는 다른 모드 중 하나 인 스킵 모드의 경우에, 주변 블록의 정보를 그대로 현재 블록에 이용할 수 있다. 따라서 스킵 모드의 경우에, 인코딩 장치는 현재 블록의 움직임 정보로서 어떤 블록의 움직임 정보를 이용할 것인지를 지시하는 정보 외에 레지듀얼 등과 같은 신택스 정보를 디코딩 장치에 전송하지 않는다.
인코딩 장치 및 디코딩 장치는 상기 도출된 움직임 정보에 기반하여 현재 블록에 대한 움직임 보상을 수행함으로써, 현재 블록의 예측 블록을 생성할 수 있다. 여기서, 예측 블록은 현재 블록에 대한 움직임 보상 수행 결과 생성된, 움직임 보상된 블록을 의미할 수 있다. 또한, 복수의 움직임 보상된 블록은 하나의 움직임 보상된 영상을 구성할 수 있다.
복원 블록은 예측부(230)에서 생성된 예측 블록과 역변환부(225)에서 제공된 레지듀얼 블록을 이용해 생성될 수 있다. 도 2에서는 가산기에서 예측 블록과 레지듀얼 블록이 합쳐져 복원 블록이 생성되는 것으로 설명하고 있다. 이때, 가산기를 복원 블록을 생성하는 별도의 유닛(복원 블록 생성부)로 볼 수 있다. 여기서 상기 복원 블록은 상술한 바와 같이 복원 샘플(또는 복원 샘플 어레이)를 포함하고, 상기 예측 블록은 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)를 포함하고, 상기 레지듀얼 블록은 레지듀얼 샘플(또는 레지듀얼 샘플 어레이)를 포함할 수 있다. 따라서, 복원 샘플(또는 복원 샘플 어레이)은 대응하는 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)과 레지듀얼 샘플(레지듀얼 샘플 어레이)이 합쳐서 생성된다고 표현될 수도 있다.
스킵 모드가 적용되는 블록에 대하여는 레지듀얼이 전송되지 않으며 예측 블록을 복원 블록으로 할 수 있다.
복원된 블록 및/또는 픽쳐는 필터부(235)로 제공될 수 있다. 필터부(235)는 복원된 블록 및/또는 픽쳐에 디블록킹 필터링, SAO(Sample Adaptive Offset) 및/또는 ALF 등을 적용할 수 있다.
메모리(240)는 복원된 픽쳐 또는 블록을 저장하여 참조 픽쳐 또는 참조 블록으로 사용할 수 있도록 할 수 있고 또한 복원된 픽쳐를 출력부로 제공할 수 있다.
디코딩 장치(200)에 포함되어 있는 엔트로피 디코딩부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230), 필터부(235) 및 메모리(240) 중 영상의 디코딩에 직접적으로 관련된 구성요소들, 예컨대, 엔트로피 디코딩부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230), 필터부(235) 등을 다른 구성요소와 구분하여 디코더 또는 디코딩부로 표현할 수 있다.
또한, 디코딩 장치(200)는 비트스트림에 포함되어 있는 인코딩된 영상에 관련된 정보를 파싱(parsing)하는 도시되지 않은 파싱부를 더 포함할 수 있다. 파싱부는 엔트로피 디코딩부(210)를 포함할 수도 있고, 엔트로피 디코딩부(210)에 포함될 수도 있다. 이러한 파싱부는 또한 디코딩부의 하나의 구성요소로 구현될 수도 있다.
양자화 등 압축 코딩 과정에서 발생하는 에러에 의한 원본(original) 픽처과 복원 픽처의 차이를 보상하기 위해, 복원 픽처에는 인루프 필터가 적용될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 인 루프 필터링은 인코더 및 디코더의 필터부에서 수행될 수 있으며, 필터부는 디블록킹 필터, SAO(Sample Adaptive Offset) 및/또는 적응적 루프 필터(ALF) 등을 복원 영상에 적용할 수 있다. 여기서, ALF는 디블록킹 필터링 및/또는 SAO 과정이 수행된 후 복원된 픽처과 원래의 픽처를 비교한 값을 기초로 필터링을 수행할 수 있다. ALF는 디블록킹 필터링 및/또는 SAO 과정이 수행된 후 복원된 픽처에 대해 적응적으로 위너 필터(Wiener filter)를 적용할 수 있다. 즉, ALF는 위너 필터를 이용하여 부호화 에러를 보상할 수 있다.
복원된 픽처의 샘플에 적용되는 필터(예를 들어 ALF)는 일 예로, 필터 모양 및 필터 계수를 기반으로 결정될 수 있다. 즉, 인코더 및 디코더는 필터 모양(filter shape) 및 필터 계수(filter coefficient)를 기반으로 필터링을 수행할 수 있다.
인코더는 소정의 프로세스를 통해 필터 모양 및/또는 필터 계수를 결정할 수 있다. 압축 부호화 과정에서 발생하는 에러를 최소화하기 위해 필터링이 적용될 수 있으며, 인코더는 상기 에러를 최소화할 수 있도록 필터 모양 및/또는 필터 계수를 결정할 수 있다. 결정된 필터에 관한 정보는 디코더로 전송될 수 있고, 디코더는 상기 전송된 정보를 기반으로 필터 모양 및/또는 필터 계수를 결정할 수 있다.
한편, 영상의 특성을 기반으로 필터 뱅크를 구성하고, 상기 필터 뱅크를 기반으로 대상 영역에 적응적으로 최적의 필터를 적용할 수 있다. 이 경우 인코더는 디코더로 상기 필터 뱅크 상의 인덱스 정보를 전송하고, 디코더는 상기 인덱스 정보를 기반으로 상기 대상 영역에 적용되는 필터에 관한 정보를 획득할 수 있게 되는바, 필터 정보를 코딩하는데 필요한 비트량을 감소시킬 수 있고, 이를 통하여 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
다음 표 1은 본 발명에 따른 필터 뱅크에 포함될 수 있는 필터 정보의 예를 나타낸다.
구분 설명
Activity 텍스처/에러의 정도를 나타냄
Direction 텍스처/에러의 방향성을 나타냄
Filter Shape (Length) 필터의 모양/크기을 나타냄
Frame Num. 필터가 적용된 프레임 번호
Filter Coefficient 사용된 필터 계수 정보
본 발명에 따른 필터 정보는 활동성(activity), 방향성(direction), 필터 모양(filter shape), 프레임 번호(frame number) 및 필터 계수(filter coefficient) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 필터 정보는 일련의 정보들을 포함할 수 있으며, 따라서 필터 정보 세트라고 불릴 수 있다.
활동성은 픽처의 대상 영역 내의 텍스처 혹은 에러의 특성을 나타낸다. 예를 들어 평활한 배경 부분에서는 상기 활동성 값이 낮게 나타난다. 반대로 복잡한 부분에서는 상기 활동성 값이 높게 나타난다. 상기 활동성 값은 정규화(normalizing)을 통하여 특정 범위안의 값으로 설정될 수 있고, 또는 원래 값 자체로 사용될 수도 있다. 예를 들어, 상기 상기 활동성 값의 최대값이 100이라고 했을 때, 값 0~10은 0, 11~20은 1로 나타내는 등 상기 활동성 값을 0~9로 정규화하여 사용할 수도 있고, 또는 원래 값인 0~100의 값이 그대로 사용할 수도 있다. 한편, 정규화를 수행하는 경우, 정규화를 위하여 매핑되는 범위 또한 중요도에 따라 균등/비균등하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 높은 활동성을 가지는 경우에 보다 세세한 필터링을 적용하고자 하는 경우, 상대적으로 낮은 활동성을 나타내는 값들은 상대적으로 넓은 범위(예를 들어 20 단위)에 대하여 하나의 값으로 정규화되고, 상대적으로 높은 활동성을 나타내는 값들은 상대적으로 좁은 범위(예를 들어 5 단위)에 대하여 하나의 값으로 정규화될 수도 있다. 본 발명에서 활동성 값이라 함은 원래 값 및 정규화한 값을 포함할 수 있다.
방향성은 상기 대상 영역 내의 텍스처 혹은 에러의 방향적 특성을 나타낸다. 예를 들어, 상기 방향성은 수평, 수직, 대각선(우상향/좌상향 등) 등이 있다.
상기 활동성 및 방향성은 대상 영역 내 샘플 포인트들을 기반으로 도출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 영상의 활동성 및 방향성을 도출하는 방법을 예시적으로 나타낸다.
도 3을 참조하면, 샘플 포인트 E는 현재 샘플 포인트를 나타내고, 샘플 포인트 A, B, C, D, F, G, H 및 I는 그 주변의 샘플 포인트들을 나타낸다. 샘플 포인트 E와 B, H의 차이를 기반으로 E의 수직 방향의 변화도를 알 수 있고, E와 D, F의 차이를 이용하여 E의 수평 방향의 변화도를 알 수 있다. E와 A, I의 차이를 이용하여 좌상향 대각선 방향의 변화도를 알 수 있고, E와 C, G의 차이를 이용하여 우상향 대각선 방향의 변화도를 알 수 있다. 수평 방향의 변화도, 수직 방향의 변화도, 대각선 방향의 변화도 등을 기반으로 상기 샘플 포인트E에 대한 영상 특성을 할 수 있으며 이는 영상의 복잡도를 대변할 수 있으며 이를 기반으로 대상 영역에서의 영상의 활동성을 도출할 수 있다.
또한, 상기 수직 방향의 변화도, 상기 수평 방향의 변화도 및 대각선 방향의 변화도 등의 비교를 통하여 해당 영역에 대한 영상의 방향성을 획득할 수 있다.
한편, 도 3에서는 9개의 샘플 포인트를 이용하여 영상의 특성을 계산하였으나, 더 많은 혹은 더 적은 샘플 포인트를 이용하여 영상의 특성을 계산할 수도 있다. 예를 들어 5개의 샘플 포인트를 이용하는 경우, 샘플 포인트 E, B, H, D, F가 사용될 수도 있고, 또는 샘플 포인트 E, A, C, G, I가 사용될 수도 있다.
필터 모양은 사용되는 필터의 모양/크기를 나타낸다. 즉, 소정의 복수의 필터 모양 중에서 대상 블록 별로 하나의 필터 모양을 선택할 수 있다. 예를 들어, ALF의 경우 상기 필터 모양은 n×n 스타 모양, m×n 크로스 모양, m×n 다이아몬드 모양 등 여러 필터 모양 및 크기가 사용될 수 있다. 여기서 n, m은 양의 정수이고, n과 m은 같을 수도 있고 다를 수도 있다.
프레임 번호는 해당 선택된 필터가 적용된 픽처의 프레임 번호를 나타낸다. 이는 필터 뱅크를 관리하기 위한 정보로 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임 번호는 현재 픽처의 프레임 번호와 비교하여 시간적 거리가 일정 이상인 경우, 관련 필터 정보를 제거하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
필터 계수는 필터에 사용되는 필터 계수 정보를 나타낸다. 상기 필터 계수는 복수의 계수들을 포함할 수 있으며 해당 필터의 필터 탭에 정해진 기준에 따라 할당될 수 있다.
본 발명에 따른 필터 뱅크는 필터 정보들의 집합을 나타낸다. 즉, 필터 뱅크에는 다수의 서로 다른 필터 정보들이 있을 수 있다. 예를 들어, 3가지 필터 모양이 존재하고, 5개의 활동성, 3개의 방향성이 존재하는 경우 최소 45개의 필터 정보 들이 있을 수 있다. 인코더와 디코더는 동일하게 필터 뱅크를 관리하며, 상기 필터 뱅크 내의 하나의 필터 정보를 활용하여 효율적으로 복원 픽처에 대한 필터링을 수행할 수 있다.
다음 표 2는 필터 뱅크의 예를 나타낸다.
Filter Index Activity Direction Filter Shape (or Length) CU type Filter Coefficient Frame Num .
0 1 0 5 Intra 0
1 1 1 7 Intra 0
2 1 2 9 Intra 0
... ... ... ... ... ... ...
44 5 2 11 Intra 3
여기서 필터 인덱스(Filter Index)는 필터 뱅크 내의 각 필터 정보를 구분하기 위한 인덱스를 나타낸다. 상기 필터 인덱스를 기반으로 인코더는 특정 특정 필터 정보를 디코더에 알려줄 수 있다.
CU 타입(type)은 필터링 대상 영역을 포함하는 CU(예를 들어 CU가 대상 영역이 될 수 있고, CU 내에서 세분화된 블록 단위가 필터링 대상 영역이 될 수도 있다)가 인트라 예측 모드 또는 인터 예측 모드로 부호화되었는지를 나타낸다.
필터 계수는 상술한 바와 같이 압축 부호화 과정에서 발생하는 에러를 최소화하기 위해 다양한 값이 사용될 수 있으며, 여기서는 표현이 생략되었다.
인코더/디코더는 필터 뱅크를 기반으로 적응적으로 대상 영역에 적용될 필터를 선택할 수 있다. 또한, 인코더/디코더는 보다 효율적인 필터링을 위하여 필터 뱅크를 업데이트할 수 있다. 필터 뱅크 업데이트를 위하여 다음과 같은 관리들 중 적어도 하나가 수행될 수 있다.
1) 필터 뱅크 내의 필터 정보들의 개수가 최대값에 도달한 경우, 오래된 필터를 삭제한다. 이 경우, 필터 뱅크 내 필터 정보들의 개수가 최대값에 도달하면 기존 필터 정보들 중 가장 오래된 필터 정보(예를 들어, 해당 필터 정보의 프레임 번호가 현재 픽처의 프레임 번호와 가장 차이가 큰)가 삭제될 수 있다. 또는 필터 뱅크 내 필터 정보들의 개수가 최대값에 도달한 후 추가적인 필터 정보가 생성될 때 기존 필터 정보들 중 가장 오래된 필터 정보가 삭제될 수도 있다.
2) 기존에 필터 뱅크에 저장된 필터 정보와 동일한 특성을 갖는 새로운 필터 정보가 생성된 경우, 상기 기존에 저장된 필터 정보는 상기 새로운 필터 정보로 대체될 수 있다. 여기서 동일한 특성을 갖는다 함은 활동성, 방향성이 서로 동일한 경우를 의미할 수 있고, 활동성, 방향성, 필터 모양(또는 크기)이 서로 동일한 경우를 의미할 수도 있다.
3) 기존에 필터 뱅크에 저장된 필터 정보와 동일한 특성을 갖는 새로운 필터 정보가 생성된 경우, 기존에 저장된 필터 정보 내의 필터 계수와 새로운 필터 정보 내의 필터 계수가 합성될 수 있다.
4) 필터 뱅크의 크기, 즉, 필터 뱅크 내의 필터 정보들의 개수의 최대값은 제한될 수 있고, 또는 제한되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 필터 뱅크의 크기가 제한되는 경우, 상기 필터 뱅크의 크기는 인코더/디코더 간 미리 정의될 수도 있고, 또는 인코더에 의하여 결정되어 디코더로 시그널링될 수도 있다. 한편, 기존에 저장된 필터 정보가 동일한 특성을 가지는 새로운 필터 정보로 대체되는 경우, 필터 뱅크의 크기 제한을 두지 않더라도 상기 필터 뱅크의 크기는 상기 특성의 개수만큼 묵시적으로 제한될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부를 개략적으로 나타낸 개념도이다. 상기 필터부는 도 1에서 상술한 인코딩 장치에 포함될 수 있고, 도 2에서 상술한 디코딩 장치에 포함될 수도 있다. 도 4에서는 본 발명에 따른 필터링을 수행하는 유닛이 ALF 유닛인 경우를 가정하여 설명한다.
도 4를 참조하면, 필터부(400)는 본 발명에 따른 ALF 유닛(420) 및 필터 뱅크(430)를 포함한다. 또한, 상기 필터부(400)는 디블록킹 필터링 유닛(410)을 더 포함할 수 있다. 또한, 비록 도시되지는 않았지만 상기 필터부(400)는 SAO 유닛을 더 포함할 수도 있다. 필터부(400)는 원본 픽처와 복원 픽처 간의 차이를 고려하여 복원 픽처에 필터링을 수행할 수 있다. 이 경우 ALF 유닛(420)은 디블록킹 필터링 유닛(410) 및/또는 SAO 유닛에 의하여 필터링 절차가 완료된 복원 픽처(또는 수정된(modified) 복원 픽처)에 부가적인 필터링을 수행할 수 있다.
디블록킹 필터링 유닛(410)은 블록 경계 주변의 샘플들을 디블록킹 필터링할 수 있다. 상기 블록 경계는 TU 경계 및/또는 PU 경계일 수 있다. 즉, 디블록킹 필터링을 통하여 예측 및/또는 변환 절차에서 블록들 사이에서 발생하는 에러를 수정할 수 있다. 이 경우 상기 블록 경계의 bS(boundary Strength)를 검출하고, 상기 bS를 기반하여 디블록킹 필터링을 수행할지 여부 및 수행하는 경우 루마 성분 뿐 아니라 크로마 성분에도 수행할지 여부 등을 결정할 수 있다.
ALF 유닛(420)은 디블록킹 필터링 및/또는 SAO 과정이 완료된 후 (수정된) 복원 픽처에 대해 적응적으로 ALF를 적용할 수 있다. 이 경우 ALF 유닛(420)은 상기 (수정된) 복원 픽처의 대상 영역 단위로 상기 ALF를 수행할 수 있다.
ALF 유닛(420)은 본 발명에 따른 필터 정보를 생성하고, 필터 뱅크(430)에 업데이트할 수 있다. 여기서 업데이트라 함은 필터 정보의 저장과, 삭제, 수정 들을 포함할 수 있다. 또한, ALF 유닛(420)은 필터 뱅크(430)로부터 대상 영역에 대한 필터 정보를 선택(또는 추출)할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 ALF 유닛과 필터 뱅크의 동작의 예이다.
도 5를 참조하면, ALF 유닛(520)은 새로운 필터 정보를 업데이트를 위하여 필터 뱅크(530)로 삽입할 수 있고, ALF 유닛(520)은 필터 뱅크(530)에 저장된 필터 정보를 선택하여 추출할 수도 있다.
예를 들어, 인코더 단의 ALF 유닛(520)은 대상 영역에 대하여 RD(rate-distortion) 코스트 등을 기반으로 도출한 새로운 필터 정보를 필터 뱅크(530)에 업데이트할 수 있다. 디코더 단의 ALF 유닛(520)은 인코더로부터 새로운 필터 정보를 수신하여 필터 뱅크에 업데이트할 수도 있다.
또한 예를 들어, 인코더 단위 ALF 유닛(520)은 대상 영역에 대하여 도출한 필터 정보가 필터 뱅크(530) 내에 있는지 확인하고, 해당 필터 정보가 필터 뱅크(530) 내에 있는 경우, 해당 필터 정보를 선택하고, 필터 뱅크(530) 내에서 해당 필터 정보의 필터 인덱스를 인코딩하여 디코더로 전송할 수 있다. 디코더는 상기 필터 인덱스를 기반으로 인코더 내의 필터 뱅크(530) 내에서 상기 대상 영역에 대한 필터 정보를 선택 또는 추출하고, ALF 유닛(520)에서 상기 필터 정보를 기반으로 ALF를 수행할 수 있다.
또한, 필터 뱅크(530)는 IDR(instantaneous decoding refresh)의 특성을 갖는 픽처(또는 프레임)가 있는 경우, 필터 뱅크(530) 내의 필터 정보들을 초기화할 수도 있다. 즉, 현재 픽처가 IDR 특성을 갖는 픽처일 경우 필터 뱅크(530) 내의 필터 정보들이 초기화될 수 있다.
초기화된 필터 뱅크(즉, 초기 필터 뱅크)는 비어 있을 수도 있고, 또는 미리 정의된 필터 정보들이 디폴드로 들어 있을 수도 있다.
도 6은 인코더에 의하여 수행되는, 필터 뱅크 관리 및 복원 픽처 필터링 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 인코더는 필터 정보를 도출한다(S600). 인코더는 본 발명에 따른 필터링이 적용되는 대상 영역에 대한 필터 정보를 도출한다. 상기 필터 정보는 상기 대상 영역에 대한 영상 특성 및 필터 계수를 포함한다. 상기 영상 특성은 상기 대상 영역에 대한 활동성 및 방향성 등을 포함할 수 있다. 상기 활동성 및 상기 방향성 등은 예를 들어 도 3에서 상술한 바와 같은 방법을 기반으로 구할 수 있다.
인코더는 상기 영상 특성을 기반으로 필터 뱅크를 검색하고(S610), 상기 대상 영역에 대하여 도출된 영상 특성과 상기 필터 뱅크 내에 포함된 필터 정보의 영상 특성을 비교하고, 동일한 영상 특성을 가진 필터 정보가 상기 필터 뱅크 내에 있는지 확인한다(S620). 즉, 인코더는 상기 도출된 필터 정상기 도출된 필터 정보 내의 상기 활동성 및 상기 방향성과 동일한 활동성 및 방향성을 가지는 필터 정보가 상기 필터 뱅크 내에 있는지 확인한다.
만약 S620에서 상기 도출된 필터 정보의 영상 특성과 동일한 영상 특성을 가지는 필터 정보가 상기 필터 뱅크 내에 있는 경우, 인코더는 상기 도출된 필터 정보(제1 필터 정보)에 기반한 제1 RD 코스트를 계산하고, 상기 필터 뱅크 내 상기 필터 정보(제2 필터 정보)에 기반한 제2 RD 코스트를 계산한다(S630). 즉, 인코더는 상기 제1 필터 정보에 기반하여 필터링을 수행하였을 때의 제1 RD 코스트와 상기 제2 필터 정보에 기반하여 필터링을 수행하였을 때의 제2 RD 코스트를 계산한다.
인코더는 상기 제2 필터 정보에 기반한 상기 제2 RD 코스트가 상대적으로 더 작은지 판단한다(S640). 즉, 상기 제1 RD 코스트와 상기 제2 RD 코스트를 비교하고, 상기 제2 RD 코스트가 상기 제1 RD 코스트보다 더 작은지 판단한다.
만약 S640에서 상기 제2 RD 코스트가 상기 제1 RD 코스트보다 더 작은 경우, 인코더는 상기 필터 뱅크 내의 상기 필터 정보(제2 필터 정보)를 선택하여 사용하고, 상기 필터 뱅크 내 어떤 필터 정보가 선택되었는지를 나타내는 필터 인덱스(filter index) 정보를 생성하고, 상기 필터 인덱스 정보를 디코더로 전송한다(S650). 이 경우 상기 제2 필터 정보 내의 프레임 번호 정보는 현재 픽처의 프레임 번호로 갱신될 수 있다.
한편, 만약 S620에서 상기 상기 도출된 필터 정보의 영상 특성과 동일한 영상 특성을 가지는 필터 정보가 상기 필터 뱅크 내에 있지 않은 경우, 인코더는 상기 도출된 필터 정보(제1 필터 정보)를 선택하고, 상기 필터 뱅크를 업데이트한다(S630). 인코더는 상기 도출된 필터 정보(제1 필터 정보)를 디코더로 전송한다(S640).
또한, 만약 S640에서 상기 제2 RD 코스트가 상기 제1 RD 코스트보다 큰 경우, 인코더는 도출된 필터 정보(제1 필터 정보)를 선택하고, 상기 필터 뱅크를 업데이트한다(S630). 인코더는 상기 도출된 필터 정보(제1 필터 정보)를 디코더로 전송한다(S640).
여기서, 필터 뱅크를 업데이트함에 있어, 상기 필터 뱅크에 저장되었던 상기 필터 정보(제2 필터 정보) 대신하여 상기 도출된 필터 정보(제1 필터 정보)가 삽입될 수 있다.
인코더는 상기 제1 필터 정보 또는 상기 제2 필터 정보를 기반으로 복원 픽처에 필터링을 수행하고, 필터링된 복원 픽처를 생성할 수 있다. 여기서 복원 픽처라 함은 디블록킹 필터링 및/또는 SAO 절차가 완료된 후의 복원 픽처를 나타낼 수도 있다. 상기 필터링된 복원 픽처는 메모리(예를 들어, DPB(decoded picture buffer))에 저장되고, 추후 인터 예측 등에 있어서 참조 픽처로 활용될 수 있다.
한편, 비록, 도 6에서, S630이 S640보다 먼저 수행되는 것으로 도시되었으나, 이는 예시이고, S640이 S630보다 먼저 수행되거나 동시에 수행될 수도 있다.
비록 도 6의 실시예에서는 필터 뱅크 내에서, 도출된 필터 정보와 동일한 영상 특성을 가지는 필터 정보에 대하여만 RD 코스트 비교를 수행하였으나, 이는 예일 뿐이며, 계산의 복잡도를 감안하더라도 코딩 효율 향상을 위하여 상기 필터 뱅크 내에 저장된 모든 필터 정보들에 기반한 RD 코스트들을 비교하고, 가장 좋은(즉, 가장 RD 코스트가 낮은) 필터 정보를 선택하여 사용할 수도 있다.
한편, 비록 도시되지는 않았으나, 본 발명에 따른 필터링 절차 수행을 위하여 필터 뱅크 가용 플래그(filter_bank_enabled_flag) 및/또는 필터 타입 플래그(filter_type_flag)가 인코더에서 디코더로 전송될 수 있다.
여기서, 필터 뱅크 가용 플래그는 필터 뱅크의 가용 여부를 나타낸다. 상기 필터 뱅크 가용 플래그는 시퀀스(Sequence), 픽처(또는 프레임) 또는 슬라이스 단위로 본 발명에 따른 필터 뱅크에 기반한 필터링 방법이 적용될 수 있는지 여부를 나타내는 플래그 정보이다. 상기 필터 뱅크 가용 플래그의 값이 1이면 필터 뱅크가 가용함을 나타내고, 0이면 가용하지 않음을 나타낸다. 상기 필터 뱅크 가용 플래그는 시퀀스 레벨, 픽처(또는 프레임) 레벨 또는 슬라이스 레벨에서 시그널링 될 수 있다.
필터 타입 플래그는 대상 영역에 본 발명에 따른 필터 뱅크에 기반한 필터링 방법이 사용되는지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 상기 필터 타입 플래그는 상기 필터 뱅크 가용 플래그의 값이 1인 경우에만 시그널링될 수 있다. 상기 필터 타입 플래그의 값이 1이면 상기 대상 영역에 상기 필터 뱅크에 기반한 필터링이 적용됨을 나타내고, 0인 경우 대상 영역에 상기 필터 뱅크에 기반한 필터링이 적용되지 않음을 나타낸다. 혹은 상기 필터 타입 플래그의 값이 1이면, 필터 뱅크 내의 필터 정보를 기반으로 필터링이 수행됨을 나타내고, 0이면 수신된 필터 정보를 기반으로 필터링이 수행됨을 나타낼 수도 있다.
여기서 대상 영역은 특정 크기를 가지는 영역이 될 수 있으며, 타일(tile), CTU, CU 등과 같은 코딩 구조에 따른 영역이 될 수도 있다. 여기서 타일이라 함은 CTU들로 구성된 사각 영역(rectangular region)을 나타낼 수 있으며, 멀티 코어 구조를 가지는 인코더/디코더에 대하여 병렬 처리의 기본 단위가 될 수 있다. 상기 필터 타입 플래그는 각 대상 영역 단위로 전송될 수 있다.
상기 필터 타입 플래그는 상기 대상 영역 단위로 시그널링될 수도 있고, 상기 대상 영역이 포함되는 CU와 같은 코딩 단위로도 시그널링될 수도 있다.
상기 필터 뱅크 가용 플래그, 상기 필터 타입 플래그 및 상기 필터 인덱스는 비트스트림을 통하여 상기 디코더로 전송될 수 있다.
도 7은 디코더에 의하여 수행되는, 필터 뱅크 관리 및 복원 픽처 필터링 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 디코더는 비트스트림을 통하여 필터 뱅크 가용 플래그를 수신하고, 상기 필터 뱅크 가용 플래그의 값이 1을 나타내는지 판단한다(S700).
S700에서 만약 상기 필터 뱅크 가용 플래그의 값이 1을 나타내는 경우, 디코더는 상기 비트스트림을 통하여 필터 타입 플래그를 수신하고, 상기 필터 타입 플래그의 값이 0이 아닌지 판단한다(S710).
S710에서 만약 상기 필터 타입 플래그가 0이 아닌 경우, 디코더는 상기 비트스트림을 통하여 필터 인덱스를 수신(또는 파싱)한다(S720). 상기 필터 인덱스는 필터 뱅크에 포함된 필터 정보들 중에서 대상 영역에 대하여 적용되어야 하는 특정 필터 정보의 인덱스를 나타낸다.
디코더는 상기 필터 인덱스를 이용하여 상기 필터 뱅크에서 특정 필터 뱅크를 선택한다(S730). 디코더는 상기 선택된 필터 정보를 기반으로 복원 픽처에 대한 필터링을 수행할 수 있다. 여기서 복원 픽처라 함은 디블록킹 필터링 및/또는 SAO 절차가 완료된 후의 복원 픽처를 나타낼 수도 있다. 상기 필터링된 복원 픽처는 메모리(예를 들어, DPB(decoded picture buffer))에 저장되고, 출력 순서에 맞추어 출력 장치를 통하여 출력될 수 있고, 인터 예측을 위한 참조 픽처로 활용될 수도 있다.
한편, S710에서 만약 필터 타입 플래그가 0인 경우, 디코더는 상기 필터 뱅크에 저장된 필터 정보를 사용하지 않는다. 이 경우 디코더는 대상 영역에 대하여 필터링을 수행하지 않을 수 있고, 또는 고정된 필터 정보를 기반으로 필터링을 수행할 수도 있다. 또는 디코더는 인코더로부터 비트스트림을 통하여 필터 정보를 수신하여, 수신된 필터 정보를 기반으로 필터링을 수행할 수도 있다. 이 경우 디코더는 수신한 필터 정보를 기반으로 상기 필터 뱅크를 업데이트할 수 있다. 이 경우 디코더는 필터 뱅크 내에, 상기 수신한 필터 정보의 영상 특성(즉, 활동성 및 방향성 등)과 동일한 영상 특성을 가지는 필터 정보가 저장되어 있는 경우, 상기 저장된 필터 정보 대신 상기 수신된 필터 정보로 대체할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 필터 뱅크에 기반한 효율적인 복원 픽처 필터링을 수행할 수 있으며, 이를 통하여 필터 정보의 송수신에 할당되는 데이터량이 줄어들어, 결과적으로 압축 및 코딩 효율을 높일 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다.
본 발명에서 실시예들이 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 방법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다. 프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다.

Claims (15)

  1. 인코딩 장치에 의하여 수행되는 복원 픽처 필터링 방법에 있어서,
    복원 픽처의 대상 영역에 대한 제1 필터 정보를 도출하는 단계;
    상기 도출된 제1 필터 정보와 필터 뱅크에 포함된 제2 필터 정보 중 하나를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 필터 정보를 기반으로 상기 선택된 필터 정보 기반으로 상기 복원 픽처 내의 상기 대상 영역에 대한 필터링을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 도출된 제1 필터 정보와 필터 뱅크에 포함된 제2 필터 정보 중 하나를 선택하는 단계는,
    상기 도출된 제1 필터 정보에 포함되는 상기 대상 영역에 대한 영상 특성과 동일한 영상 특성을 갖는 상기 제2 필터 정보가 상기 필터 뱅크 내에 존재하는지 판단하는 단계; 및
    상기 제2 필터 정보가 존재하는 경우, RD(rate-distortion) 코스트를 기반으로 상기 제1 필터 정보 및 상기 제2 필터 정보 중 하나를 선택하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 필터 정보 및 상기 제2 필터 정보 각각은 활동성, 방향성, 필터 모양, 프레임 번호, 필터 계수 중 적어도 하나의 정보를 포함하고,
    제1 필터 정보의 영상 특성 및 상기 제2 필터 정보의 영상 특성 각각은 상기 제1 필터 정보 및 상기 제2 필터 정보에 각각 포함되는 상기 활동성 및 상기 방향성을 기반으로 결정됨을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 필터 정보가 선택된 경우, 상기 필터 뱅크 내에서 상기 제2 필터 정보의 인덱스를 나타내는 필터 인덱스를 디코더로 전송하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    필터 뱅크 가용 플래그를 디코더로 전송하는 단계; 및
    상기 필터 뱅크 가용 플래그의 값이 1을 나타내는 경우, 필터 타입 플래그를 전송하는 단계를 더 포함하되,
    상기 필터 인덱스는 상기 필터 타입 플래그의 값이 1을 나타내는 경우에 전송됨을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 필터 정보가 존재하지 않는 경우, 상기 필터 뱅크에 상기 제1 필터 정보를 업데이트하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제2 필터 정보를 디코더로 전송하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 필터 정보가 선택된 경우, 상기 필터 뱅크에 상기 제1 필터 정보를 업데이트하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제1 필터 정보를 업데이트함에 있어, 상기 제1 필터 정보가 상기 제2 필터 정보를 대체함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  10. 디코딩 장치에 의하여 수행되는 복원 픽처 필터링 방법에 있어서,
    복원 픽처의 대상 영역에 필터 뱅크에 기반한 필터링이 적용되는지 여부를 나타내는 필터 타입 플래그를 수신하는 단계;
    상기 필터 타입 플래그를 기반으로 상기 대상 영역에 대한 필터 정보를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 필터 정보 기반으로 상기 복원 픽처 내의 상기 대상 영역에 대한 필터링을 수행함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 필터 뱅크의 가용 여부를 나타내는 필터 뱅크 가용 플래그를 수신하는 단계를 더 포함하되,
    상기 필터 타입 플래그는 상기 필터 뱅크 가용 플래그의 값이 1을 나타내는 경우에 수신됨을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 필터 타입 플래그의 값이 1을 나타내는 경우, 상기 필터 뱅크 내의 필터 정보들 중에서 하나의 필터 정보의 인덱스를 나타내는 필터 인덱스를 수신하는 단계를 더 포함하되,
    상기 필터 인덱스를 기반으로 상기 대상 영역에 대한 상기 필터 정보를 선택함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    제1 필터 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 필터 뱅크에 상기 제1 필터 정보를 업데이트하는 단계를 더 포함하되,
    상기 제1 필터 정보가 상기 대상 영역에 대한 상기 필터 정보로 선택됨을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제1 필터 정보는 상기 필터 타입 플래그의 값이 0을 나타내는 경우에 수신되고,
    상기 제1 필터 정보를 업데이트함에 있어, 상기 제1 필터 정보가 상기 필터 뱅크에 포함된 제2 필터 정보를 대체함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 복원 픽처는 디블록킹 필터링 또는 SAO(sample adaptive offset) 절차가 완료된 후의 복원 픽처임을 특징으로 하는, 필터링 방법.
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