WO2016204524A1 - 영상의 부호화/복호화 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

영상의 부호화/복호화 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2016204524A1
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filter
coefficients
index
coefficient
model
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PCT/KR2016/006384
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남정학
김철근
박승욱
예세훈
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엘지전자(주)
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    • H04N19/96—Tree coding, e.g. quad-tree coding

Definitions

  • the present invention relates to a video processing method, and more particularly, to a method of applying a loop filter to a reconstructed image, an image encoding / decoding method using the same, 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 applying parametric adaptive loop filtering when applying loop filtering to a reconstructed image.
  • a filter index from a bitstream output from an encoder, and determining a filter set using the filter index among a plurality of filter sets belonging to a predetermined filter bank. And deriving filter coefficients based on coefficients for filtering defined in the filter set determined by the filter index, and filtering using the derived filter coefficients in a reconstructed image obtained by using a prediction signal and a difference signal. It may include the step of applying.
  • An aspect of the present invention provides an apparatus for decoding an image, comprising: an entropy decoding unit for parsing a filter index from a bitstream output from an encoder, and a filter set using the filter index among a plurality of filter sets belonging to a predetermined filter bank
  • a filter set determiner for determining a filter
  • a filter coefficient derivation unit for deriving filter coefficients based on coefficients for filtering defined in the filter set determined by the filter index, and a reconstructed image obtained by using a prediction signal and a difference signal. It may include a filtering applying unit for applying filtering using the derived filter coefficients.
  • the filter index may indicate a filter set that minimizes an error between an original image and the reconstructed image among a plurality of filter sets belonging to the filter bank.
  • the filter bank may be transmitted from the encoder through any one of a picture parameter set (PPS), a sequence parameter set (SPS), or a video parameter set (VPS). have.
  • PPS picture parameter set
  • SPS sequence parameter set
  • VPS video parameter set
  • the method may further include parsing filter difference coefficients from the bitstream, and the filter coefficients may be derived by adding the filter difference coefficients and the filtering coefficients defined in the filter set determined by the filter index. .
  • the filter index indicates a filter set that defines a coefficient for filtering having a minimum difference between an optimal filter coefficient for minimizing an error between an original image and the reconstructed image among a plurality of filter sets belonging to the filter bank. can do.
  • the filter difference coefficient may be a difference value between the optimal filter coefficient and a coefficient for filtering defined in the filter set determined by the filter index.
  • the method further comprises parsing model indication information specifying a model for deriving the filter coefficients from the bitstream, wherein the coefficients for filtering and the model indication information defined in the filter set determined by the filter indexes are parsed.
  • the filter coefficients can be derived by summing the coefficients derived from the model specified by.
  • the model indication information may include any one or more of a model index indicating which model is used, a model parameter for defining a characteristic of the model, or a coefficient for the model.
  • the method further includes parsing a flag indicating a type of a filter from the bitstream, wherein whether the filter coefficient is derived from a filter set determined by the filter index among the filter banks according to a value of the flag. Can be determined.
  • the image quality of the reconstructed image may be improved by generating an additional loop filter using the reduced bit amount.
  • 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 decoder including a parametric adaptive loop filter in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a parametric adaptive loop filter operation in accordance with one embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a parametric adaptive loop filter operation in accordance with one embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates a parametric adaptive loop filter operation in accordance with one embodiment of the present invention.
  • FIG 9 illustrates a decoder including a parametric adaptive loop filter in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an image decoding method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 illustrates a decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 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.
  • 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.
  • 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 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 adaptive loop filter refers to a technique for filtering by a filter coefficient received from an encoder on a decoded reconstructed image (for example, a reconstructed image generated by adding a prediction signal and a difference signal).
  • the encoder calculates filter coefficients that minimize errors of the reconstructed picture and the original picture in picture units, and transmits them to the decoder.
  • the filter coefficients may have an integer form or a real form, and the encoder may send N filters having an M ⁇ 1 or M ⁇ M shape.
  • M and N are larger, higher coding performance can be obtained.
  • transmitting a large number of filter coefficients has a problem of requiring an additional bit amount.
  • the present invention proposes an encoding / decoding method using a parametric adaptive loop filter for effective filter coefficient transmission.
  • a parametric loop filter (eg, parametric ALF) according to the present invention is based on the parameters and / or shape and / or magnitude of the loop filter based on the parameters associated with the loop filter transmitted (provided) from the encoder. Means the filter to be determined.
  • a loop filter may be referred to as an in-loop fileter, and means a filter applied within an encoding / decoding process.
  • ALF adaptive loop filter
  • FIG. 5 illustrates a decoder including a parametric adaptive loop filter in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the decoder includes an entropy decoding unit 510, an inverse quantizer / inverse transform unit 520, an adder 530, a deblocking filter 540, and a sample adaptive offset (SAO) filter 550. And a parametric adaptive loop filter (ALF) 560, a decoded picture buffer (DPB) 570, an intra predictor 580, and an inter predictor 590. have.
  • ALF parametric adaptive loop filter
  • DPB decoded picture buffer
  • intra predictor 580 an inter predictor 590.
  • the entropy decoding unit 510 entropy decodes a signal (ie, a bit stream) output from the encoder.
  • the entropy decoding unit 510 may parse (or derive) parametric ALF related parameters from the bitstream.
  • the inverse quantization unit / inverse transform unit 520 obtains a transform coefficient from the entropy decoded signal using the quantization step size information, and inversely transforms the transform coefficient by applying an inverse transform technique to a differential signal (or Difference block).
  • the inverse quantization unit and the inverse transform unit are illustrated together. However, as shown in FIG. 2, the inverse quantization unit and the inverse transform unit may be implemented in separate configurations.
  • the adder 530 outputs the obtained difference signal (or difference block) from the predictor (ie, the predicted signal (or predicted block) output from the predictor 590 or the intra predictor 580). Add to to generate a reconstructed signal (or a reconstruction block).
  • inter predictor 181 and the intra predictor 182 of the encoder 100 may be equally applied to the inter predictor 590 and the intra predictor 580 of the decoder, respectively. .
  • the deblocking filter 540 applies deblocking filtering to the reconstruction signal (or the reconstructed image).
  • the SAO filter 550 applies SAO filtering by summing the SAOs on a pixel-by-pixel basis to a reconstruction signal (or reconstructed image) to which deblocking filtering is applied.
  • the parametric ALF 560 is a filter applied to an image to which a SAO filter is applied and is used to minimize an error with an original image.
  • the parametric ALF 560 may determine the filter coefficients and / or the filter size and / or the filter type by using the parametric ALF related parameters received from the entropy decoding unit 510. Then, filtering may be performed using the determined filter.
  • the deblocking filter 540 and the SAO filter 550 may be omitted. May be applied to the image to which the deblocking filtering output from the deblocking filter 540 is applied (in this case, the SAO filter 550 may be omitted).
  • the deblocking filter 540, the SAO filter 550, and the ALF 560 are all separately configured. However, as shown in FIG. 2, the deblocking filter 540, the SAO filter 550, and the ALF are illustrated. 560 may be implemented as one filtering unit.
  • the DPB 570 may store the filtered picture for display or to use the filtered picture as a reference picture in the inter prediction unit 590.
  • the parametric ALF 560 is a filter for minimizing an error between the original image O_t and the reconstructed image R_t as the current (time t) decoding objects as shown in Equation 1 below.
  • the reconstructed picture R_t represents a reconstructed picture (eg, an image generated by summing a prediction signal and a difference signal) with respect to the original picture O_t to be currently decoded.
  • Equation 1 (x, y) represents the horizontal and vertical coordinates of the pixel, and M represents the size of the filter.
  • the encoder obtains a filter coefficient f that minimizes the error function E in Equation 1 and transmits it to the decoder.
  • a parameter related to a loop filter is transmitted from an encoder to a decoder, and the decoder may determine a filter based on a parameter related to a loop filter received from the encoder. That is, the decoder may determine the size (M) and / or filter coefficient (f) and / or filter type of the filter based on the parameters associated with the loop filter.
  • the characteristics of the adaptive loop filter in the encoder / decoder are adjusted.
  • the branch may constitute a filter bank.
  • the encoder may transmit a filter index for a filter set that minimizes an error between an original image and a reconstructed image in the filter bank to the decoder.
  • the decoder may derive filter coefficients and / or filter sizes and / or filter types from the filter set specified by the filter index received from the encoder in the filter bank.
  • FIG. 6 illustrates a parametric adaptive loop filter operation in accordance with one embodiment of the present invention.
  • the entropy decoding unit 610 of the decoder may parse (or derive) the filter index from the bitstream output from the encoder.
  • the entropy decoding unit 610 transmits the parsed (or derived) filter index to the parametric ALF 620.
  • the parametric ALF 620 may derive filter coefficients from a specific filter set indicated by a filter index received from the entropy decoding unit 610 in a preconfigured filter bank.
  • the filter bank may be composed of a plurality (N) filter sets.
  • Coefficient and / or loop filter size and / or loop filter shape for loop filtering may be defined for each filter set.
  • Such a filter bank may be defined and used in the same manner in the encoder and the decoder. In this case, the encoder does not need to send the filter bank to the decoder.
  • the encoder may select a filter bank in units of a slice header, a picture parameter set (PPS), a sequence parameter set (SPS), a video parameter set (VPS), and the like. It may also send to the decoder. This means that the filter bank can be determined in slice, picture, sequence or video units.
  • the slice header refers to the slice segment header of an independent slice segment, where the independent slice segment is the current slice segment or the most recent slice segment preceding the current dependent slice segment in decoding order. Independent slice segment.
  • a picture parameter set refers to a syntax structure including syntax elements applied to zero or more entire coded pictures determined by a syntax element obtained in each slice segment header.
  • the Sequence Parameter Set is a zero or more coded video sequence (CVS) determined by the content of the syntax element obtained in the PPS referenced by the syntax element obtained in each slice segment header. Means a syntax structure including a syntax element applied to.
  • the video parameter set is zero or more determined by the content of the syntax element obtained in the SPS referenced by the syntax element obtained in the PPS referenced by the syntax element obtained in each slice segment header.
  • Filter banks include low-pass filters, high-pass filters, all-pass filters, and band-pass filters. It may consist of a combination of filters having characteristics. It may also include characteristics such as a filter designed according to the direction of the image or the complexity of the texture.
  • the filter index refers to information indicating a specific filter set among N filter sets included in the filter bank.
  • Equation 2 O (x, y) and R (x, y) denote original images and reconstructed images, and (x, y) denotes horizontal and vertical coordinates of pixels.
  • f_n represents the filter coefficient of the filter set n.
  • Equation 2 the number of filters (ie, the number of filter sets) of the filter bank is N, and the filter size is M ⁇ M.
  • the encoder selects a filter set having a minimum difference between the original image O and the reconstructed image R to which the filter coefficients of the corresponding filter are applied.
  • the filter index may indicate the selected filter set.
  • a filter set for minimizing an error between the original image and the reconstructed image may be specified in the filter bank by the filter index.
  • FIG. 6 and 2 illustrate only the case where a filter set is selected by a filter index and a filter coefficient is determined from the selected filter set.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the present invention can be equally applied even when different filter types and / or sizes and / or coefficients are defined for each filter set belonging to the filter bank.
  • filter set 1 may have the form M ⁇ 1 of size M and the coefficient may be defined as ⁇ a_0, ..., a_M-1 ⁇
  • filter set 2 may have the form M ⁇ M of size M
  • the coefficients are defined as ⁇ b_0,0, ..., b_M, M ⁇
  • filter set 3 has the form MxK (asymmetric) and the coefficients are ⁇ c_0,0, ..., c_M, K ⁇ It can also be defined as
  • the encoder calculates an error between the original image and the reconstructed image for each filter set belonging to the filter bank as shown in Equation 2, so as to minimize the error between the original image and the reconstructed image (that is, the size of the filter). , Shape and coefficient).
  • the filter index indicating the filter set may be transmitted to the decoder.
  • the decoder may derive the filter size and / or filter type and / or filter coefficients from the filter set specified by the filter index received from the encoder in a preconfigured filter bank similar to the example of FIG. 6.
  • the characteristics of the adaptive loop filter in the encoder / decoder are adjusted.
  • the branch may constitute a filter bank.
  • the encoder derives an optimal filter coefficient that minimizes the error between the original image and the reconstructed image, and then filters the filter set that consists of the filter coefficients with the smallest optimal filter coefficients and differential values (or filter differential coefficients) within the filter bank.
  • the index and the filter difference value (or filter difference coefficient) may be transmitted to the decoder.
  • the decoder can derive a filter coefficient by adding the filter coefficient of the filter set selected by the filter index received from the encoder in the filter bank and the filter difference value received from the encoder.
  • the decoder may also derive the filter type and / or filter size from the filter set selected by the filter index received from the encoder.
  • FIG. 7 illustrates a parametric adaptive loop filter operation in accordance with one embodiment of the present invention.
  • the parametric ALF 720 may obtain filter coefficients of a specific filter set indicated by a filter index received from the entropy decoding unit 710 in a preconfigured filter bank.
  • the filter coefficient may be derived by adding the filter coefficient of the filter set and the filter difference value received from the entropy decoding unit 710 by the adder 725 in the parametric ALF 720.
  • the filter bank may be composed of a plurality (N) filter sets.
  • the filter bank may be a low-pass filter, a high-pass filter, an all-pass filter, or a band-pass filter. It may be composed of a combination of filters having such characteristics. It may also include characteristics such as a filter designed according to the direction of the image or the complexity of the texture.
  • Coefficient and / or loop filter size and / or loop filter shape for loop filtering may be defined for each filter set.
  • the filter index means information indicating a specific filter set among N filter sets included in the filter bank.
  • the encoder may calculate an optimal filter coefficient in a picture unit as in the conventional adaptive loop filter method.
  • the optimal filter coefficient may be obtained by a numerical method of reducing the error between the original image and the reconstructed image, such as a Weiner filter.
  • the encoder may select a filter set including filter coefficients having a minimum difference from the optimum filter coefficients among the filter sets in the filter bank.
  • the filter index for specifying the selected filter set may be transmitted to the decoder.
  • f_o represents the optimal filter coefficient obtained by the encoder
  • f_n represents the filter coefficient of the filter set n.
  • the filter coefficient f_o having the minimum difference between the original image O and the reconstructed image R for each filter set included in the filter bank by the encoder, and the filter of the filter set.
  • a filter set may be selected in which the difference between the coefficients is minimal.
  • the filter index may indicate the selected filter set.
  • a filter set including filter coefficients having the smallest difference from the filter coefficients that minimizes the error between the original image and the reconstructed image by the filter index may be selected in the filter bank.
  • the filter difference value (that is, the filter difference coefficient) may be calculated as in Equation 4 below.
  • a filter difference value (ie, a filter difference coefficient) may be calculated by subtracting filter coefficients of a selected filter set from filter coefficients that minimize errors between an original image and a reconstructed image.
  • Equations 3 and 4 illustrate only a case where a filter set is selected by a filter index and a filter coefficient is determined from filter coefficients and filter difference values of the selected filter set, the present invention is not limited thereto. no. That is, for convenience of description, it is assumed that each filter set belonging to the filter bank has the same filter shape and size, but the present invention is not limited thereto.
  • filter set 1 may have the form M ⁇ 1 of size M and the coefficient may be defined as ⁇ a_0, ..., a_M-1 ⁇
  • filter set 2 may have the form M ⁇ M of size M
  • the coefficients are defined as ⁇ b_0,0, ..., b_M, M ⁇
  • filter set 3 has the form MxK (asymmetric) and the coefficients are ⁇ c_0,0, ..., c_M, K ⁇ It can also be defined as
  • the encoder can obtain an optimal filter (that is, the size, shape, and coefficient of the filter) that minimizes the difference between the original image and the reconstructed image.
  • a filter having the same size and shape as the filter calculated by the encoder may be selected from each filter set included in the filter bank, and a filter set having a minimum difference value of filter coefficients may be determined among the selected filter sets.
  • the filter index and the filter difference value indicating the filter set may be transmitted to the decoder.
  • a filter coefficient may be derived by summing filter coefficients and filter difference values of a filter set specified by a filter index received from an encoder in a preconfigured filter bank. It is also possible to derive the filter size and / or shape from the filter set specified by the filter index.
  • the characteristics of the adaptive loop filter in the encoder / decoder are adjusted.
  • the branch may constitute a filter bank.
  • the encoder derives an optimal filter coefficient that minimizes the error between the original image and the reconstructed image, and then filters the filter set that consists of the filter coefficients with the smallest optimal filter coefficients and differential values (or filter differential coefficients) within the filter bank.
  • Model indication information e.g., model index
  • Model parameters and / or model coefficients may be transmitted to the decoder.
  • the filter coefficients of the filter set selected by the filter index received from the encoder in the filter bank, and the filter coefficients obtained from the model specified by the model indication information received from the encoder, are referred to as' filter coefficients of the model. Filter coefficients) can be derived.
  • the decoder may also derive the filter type and / or filter size from the filter set selected by the filter index received from the encoder.
  • FIG. 8 illustrates a parametric adaptive loop filter operation in accordance with one embodiment of the present invention.
  • the entropy decoding unit 810 of the decoder may parse (or derive) filter index and model indication information from a bitstream output from an encoder.
  • the entropy decoding unit 810 transmits the parsed (or derived) filter index and model indication information to the parametric ALF 820.
  • the parametric ALF 820 may obtain filter coefficients of a specific filter set indicated by a filter index received from the entropy decoding unit 810 in a preconfigured filter bank.
  • the filter coefficient of the model is derived by adding the filter coefficient of the model derived from the specified model from the filter coefficient of the filter set by the adder 825 in the parametric ALF 820 and the model indication information received from the entropy decoding unit 810. Can be derived.
  • the filter bank may be composed of a plurality (N) filter sets.
  • the filter bank may be a low-pass filter, a high-pass filter, an all-pass filter, or a band-pass filter. It may be composed of a combination of filters having such characteristics. It may also include characteristics such as a filter designed according to the direction of the image or the complexity of the texture.
  • the filter index means information indicating a specific filter set among N filter sets included in the filter bank.
  • the configuration of the filter bank may be defined and used in the same manner in the encoder and the decoder, and may be transmitted from the encoder to the decoder in units such as a slice header, a PPS, an SPS, and a VPS.
  • the encoder may calculate an optimal filter coefficient in a picture unit as in the conventional adaptive loop filter method.
  • the optimal filter coefficient may be obtained by a numerical method of reducing the error between the original image and the reconstructed image, such as a Weiner filter.
  • the encoder may select a filter set including filter coefficients having a minimum difference from the optimum filter coefficients among the filter sets in the filter bank.
  • the filter index for specifying the selected filter set may be transmitted to the decoder.
  • the encoder also sends model indication information to the decoder to specify the model, which can calculate the optimal filter (or the closest filter) from the selected filter set (ie, the filter set derived from the filter index).
  • the model indication information may include: 1) model index indicating the model used, 2) model parameters for defining the characteristics of the model, and / or 3) model coefficients specifying coefficients and / or offset values for the model. It may include at least one of.
  • Table 1 illustrates the syntax for parametric ALF according to one embodiment of the present invention.
  • the number of filters ('filter_number') represents the number of filters available (or used) at the decoder.
  • filter index 'filter_index', the model index 'model_index', and the model parameter 'model_param' may be transmitted from the encoder by the number of filters (filter_number) available (or used) at the decoder. .
  • model_index' may indicate what model is currently used.
  • models such as polynomial, Gaussian, Laplacian, exponential, log, sine, cosine, and sink functions are used.
  • a model by a combination of the above-described functions may be used.
  • the model used in the current picture may be indicated by the model index.
  • model_index syntax may not be transmitted to the decoder.
  • model_param' may specify parameter values for defining characteristics of the model. For example, in the case of polynomial, the degree, the standard deviation in case of Gaussian or Laplacian, and the base value in case of exponential function may be used.
  • model_param syntax may not be transmitted.
  • the filter order indicates the order assigned to the filters available (or used) at the decoder. That is, each filter may be sequentially ordered according to the number of filters ('filter_number').
  • a filter coefficient 'filter_coeff' (or model coefficient 'model_coeff') may be transmitted from the encoder.
  • 'filter_coeff' may specify coefficients and / or offsets for the corresponding model.
  • the decoder specifies the model using 'model_index', the characteristics of the model using 'model_param', and the coefficient (and / or offset) of the model using 'filter_coeff' to specify the filter coefficients.
  • the decoder may output the filter coefficients of the model by inputting the size of the filter to the model as an input value to the model specified using 'model_index', 'model_param' and 'filter_coeff'.
  • FIG. 8 illustrates only a case in which a filter set is selected by a filter index and a filter coefficient is determined from filter coefficients of a selected filter set and filter coefficients of a model obtained through a model, but the present invention is not limited thereto. no.
  • the present invention can be equally applied even when different filter types and / or sizes and / or coefficients are defined for each filter set belonging to the filter bank.
  • filter set 1 may have the form M ⁇ 1 of size M and the coefficient may be defined as ⁇ a_0, ..., a_M-1 ⁇
  • filter set 2 may have the form M ⁇ M of size M
  • the coefficients are defined as ⁇ b_0,0, ..., b_M, M ⁇
  • filter set 3 has the form MxK (asymmetric) and the coefficients are ⁇ c_0,0, ..., c_M, K ⁇ It can also be defined as
  • the encoder can obtain an optimal filter (that is, the size, shape, and coefficient of the filter) that minimizes the difference between the original image and the reconstructed image.
  • a filter having the same size and shape as that of the filter calculated by the encoder may be selected from each filter set included in the filter bank, and a filter set having a minimum filter difference value may be determined among the selected filter sets.
  • the filter index and model indication information indicating the filter set may be transmitted to the decoder.
  • the filter coefficients are obtained by summing filter coefficients of a filter set specified by a filter index received from an encoder in a preconfigured filter bank and filter coefficients of a model obtained from a model specified by model indication information. Can be derived. It is also possible to derive the filter size and / or shape from the filter set specified by the filter index.
  • the parametric ALF illustrated in Examples 2 to 4 can be used in combination.
  • a method selected from Embodiments 2 to 4 may be used in a picture group unit, each picture, or an area unit (slice or block unit) within a picture.
  • an existing adaptive loop filter and a parametric adaptive loop filter according to the present invention may be selectively used in an image encoding / decoding process. That is, in the case of using the existing adaptive loop filter, the filter coefficient determined by the encoder may be transmitted to the decoder.
  • the parametric adaptive loop filter according to the present invention any of the schemes described in Embodiments 1 to 4 may be used. One or more ways may be applied.
  • the encoder can apply both the conventional adaptive loop filter and the parametric adaptive loop filter of the present invention, and can select a better method in terms of bit rate-distortion optimization.
  • a flag ie, a flag indicating the type of filter
  • a flag indicating whether a conventional adaptive loop filter or a parametric adaptive loop filter is used as a picture group, each picture, or a region within a picture is transmitted to the decoder. Can be.
  • the decoder may selectively use the existing adaptive loop filter and the parametric adaptive loop filter of the present invention based on the flag received from the encoder.
  • FIG 9 illustrates a decoder including a parametric adaptive loop filter in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the decoder includes an entropy decoding unit 910, an inverse quantizer / inverse transform unit 920, an adder 930, a deblocking filter 940, and a sample adaptive offset (SAO) filter 950. It may include a parametric ALF 960, an ALF 965, a decoded picture buffer (DPB) 970, an intra predictor 980, and an inter predictor 990.
  • a parametric ALF 960 an ALF 965
  • DPB decoded picture buffer
  • intra predictor 980 an inter predictor 990.
  • the entropy decoding unit 910 entropy decodes a signal (ie, a bit stream) output from the encoder.
  • the entropy decoding unit 910 may parse a flag indicating whether a conventional adaptive loop filter is used or a parametric adaptive loop filter according to the present invention.
  • the entropy decoding unit 910 may parse (or derive) parametric ALF related parameters from the bitstream when the parametric ALF 960 is used, and the bitstream when the ALF 965 is used.
  • the ALF coefficients can be parsed (or derived) from.
  • the inverse quantizer / inverse transformer 920 obtains a transform coefficient from an entropy decoded signal using the quantization step size information, and inversely transforms the transform coefficient by applying an inverse transform technique to a differential signal (or Difference block).
  • FIG. 9 illustrates a case in which the inverse quantization unit and the inverse transform unit are configured together, but as shown in FIG. 2, the inverse quantization unit and the inverse transform unit may be implemented in separate configurations.
  • the adder 930 calculates the obtained difference signal (or difference block) from the predictor (ie, the predicted signal (or predicted block) output from the inter predictor 990 or the intra predictor 980). Add to to generate a reconstructed signal (or a reconstruction block).
  • inter predictor 181 and the intra predictor 182 of the encoder 100 may be equally applied to the inter predictor 990 and the intra predictor 980 of the decoder, respectively. .
  • the deblocking filter 940 applies deblocking filtering to the reconstruction signal (or the reconstructed image).
  • the SAO filter 950 applies SAO filtering by summing the SAOs on a pixel-by-pixel basis to a reconstruction signal (or reconstructed image) to which deblocking filtering is applied.
  • Both parametric ALF 560 and ALF 965 are filters applied to the SAO filter and are used to minimize the error from the original image.
  • a flag indicating a conventional adaptive loop filter parsed by the entropy decoding unit 910 or a parametric adaptive loop filter according to the present invention is used (that is, a flag indicating a filter type). Whether the parametric ALF 560 or the ALF 965 is applied to the image to which the SAO filter is applied based may be determined.
  • the parametric ALF 960 may determine a filter coefficient and / or a filter size and / or a filter type by using the parametric ALF related parameters received from the entropy decoding unit 910. Then, filtering may be performed using the determined filter.
  • the ALF 965 may perform filtering by using the ALF coefficient received from the entropy decoding unit 910.
  • the deblocking filter 940 and the SAO filter 950 may be omitted.
  • the deblocking filtering output from the deblocking filter 940 may be applied (in this case, the SAO filter 950 may be omitted).
  • the deblocking filter 940, the SAO filter 950, and the ALF 960 are all configured separately, but as shown in FIG. 2, the deblocking filter 940, the SAO filter 950, and the ALF. 960 may be implemented by one filtering unit.
  • the DPB 970 may store the filtered picture for display or to use the filtered picture as a reference picture in the inter prediction unit 990.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an image decoding method according to an embodiment of the present invention.
  • the decoder parses a filter index from a bitstream output from an encoder (S1001).
  • the filter index may indicate a filter set that minimizes an error between the original image and the reconstructed image among a plurality of filter sets belonging to the filter bank.
  • the decoder may further parse the filter difference coefficient together with the filter index.
  • the filter index may indicate a filter set that defines a coefficient for filtering having a minimum difference between an optimal filter coefficient that minimizes an error between an original image and a reconstructed image among a plurality of filter sets belonging to the filter bank.
  • the filter difference coefficient may correspond to a difference value between an optimal filter coefficient and a coefficient for filtering defined in the filter set determined by the filter index.
  • the decoder may further parse model indication information specifying a model for deriving filter coefficients together with a filter index.
  • the model indication information may include any one or more of a model index indicating which model is used, a model parameter for defining characteristics of the model, or coefficients for the model.
  • the decoder may further parse a flag indicating the type of the filter from the bitstream. Then, whether a parametric ALF or an existing ALF is used according to the present invention may be determined according to the value of the flag. In other words, whether the filter coefficient is derived from the filter set determined by the filter index in the filter bank may be determined according to the value of the flag.
  • the decoder determines a filter set by using a filter index among a plurality of filter sets belonging to a predetermined filter bank (S1002).
  • the filter bank may be predefined in the encoder and the decoder, and may also be transmitted from the encoder to the decoder through PPS, SPS, or VPS.
  • the decoder derives filter coefficients based on the coefficients for filtering defined in the filter set determined by the filter index (S1003).
  • each filter set defines a coefficient for filtering, and the filter coefficient defined in the filter set determined by the filter index may be equally used as the filter coefficient.
  • the filter coefficient may be derived by summing the coefficients for filtering and the filter difference coefficient defined in the filter set determined by the filter index.
  • the filter coefficient may be derived by summing coefficients for filtering defined in the filter set determined by the filter index and coefficients derived from the model specified by the model indication information.
  • the decoder applies filtering using the filter coefficients derived from the reconstructed image obtained by using the prediction signal and the difference signal (S1004).
  • FIG. 11 illustrates a decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the decoder implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 5 to 10.
  • the decoder may include an entropy decoding unit 1101 and a filtering unit 1102, and the filtering unit 802 may include a filter set determination unit 1103, a filter coefficient derivation unit 1104, and a filtering application unit 1105. It may be configured to include).
  • the detailed configuration of the decoder illustrated in FIG. 11 is just one example, and some of the detailed configurations of the decoder illustrated in FIG. 11 may be included together in other detailed configurations to be implemented together, or any one detailed configuration may be implemented separately for each function. In addition, other components not illustrated in FIG. 11 may be added and implemented together.
  • the filtering unit 1102 may further include the above-described deblocking filter, SAO filter.
  • the entropy decoding unit 1101 parses the filter index from the bitstream output from the encoder.
  • the filter index may indicate a filter set that minimizes an error between the original image and the reconstructed image among a plurality of filter sets belonging to the filter bank.
  • the entropy decoding unit 1101 may further parse the filter difference coefficient together with the filter index.
  • the filter index may indicate a filter set that defines a coefficient for filtering having a minimum difference between an optimal filter coefficient that minimizes an error between an original image and a reconstructed image among a plurality of filter sets belonging to the filter bank.
  • the filter difference coefficient may correspond to a difference value between an optimal filter coefficient and a coefficient for filtering defined in the filter set determined by the filter index.
  • the entropy decoding unit 1101 may further parse model indication information that specifies a model for deriving a filter coefficient together with a filter index.
  • the model indication information may include any one or more of a model index indicating which model is used, a model parameter for defining characteristics of the model, or coefficients for the model.
  • the entropy decoding unit 1101 may further parse a flag indicating a type of a filter from the bitstream. Then, whether a parametric ALF or an existing ALF is used according to the present invention may be determined according to the value of the flag. In other words, whether the filter coefficient is derived from the filter set determined by the filter index in the filter bank may be determined according to the value of the flag.
  • the filter set determiner 1103 determines a filter set using a filter index among a plurality of filter sets belonging to a predetermined filter bank.
  • the filter bank may be predefined in the encoder and the decoder, and may also be transmitted from the encoder to the decoder through PPS, SPS, or VPS.
  • the filter coefficient derivation unit 1104 derives filter coefficients based on coefficients for filtering defined in the filter set determined by the filter index.
  • each filter set defines a coefficient for filtering, and the filter coefficient defined in the filter set determined by the filter index may be equally used as the filter coefficient.
  • the filter coefficient may be derived by summing the coefficients for filtering and the filter difference coefficient defined in the filter set determined by the filter index.
  • the filter coefficient may be derived by summing coefficients for filtering defined in the filter set determined by the filter index and coefficients derived from the model specified by the model indication information.
  • the filtering applier 1105 applies filtering using filter coefficients derived from the reconstructed image obtained by using the prediction signal and the differential signal.
  • the filter type and / or the filter type are determined from the filter set determined by the filter index among the plurality of filter sets belonging to the filter bank.
  • filter size can also be determined.
  • a method selected from Embodiments 2 to 4 may be used as a picture group unit, each picture, or an area unit (slice or block unit) in the picture as described above. .
  • 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, 영상을 복호화하는 방법에 있어서, 인코더로부터 출력된 비트스트림으로부터 필터 인덱스를 파싱하는 단계, 미리 정해진 필터 뱅크에 속한 복수의 필터 세트 중에서 상기 필터 인덱스를 이용하여 필터 세트를 결정하는 단계, 상기 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수를 기반으로 필터 계수를 도출하는 단계 및 예측 신호와 차분 신호를 이용하여 획득된 복원 영상에 상기 도출된 필터 계수를 이용하여 필터링을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

영상의 부호화/복호화 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 동영상 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 복원된 영상에 대하여 루프 필터를 적용하는 방법 또는 이를 이용한 영상 부호화/복호화 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 복원된 영상에 대하여 루프 필터링을 적용할 때, 파라메트릭(parametric) 적응적 루프 필터링을 적용하는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 파라메트릭(parametric) 적응적 루프 필터링을 적용하기 위하여 필터 계수를 생성하는 방법 및 이를 적용하는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 파라메트릭(parametric) 적응적 루프 필터와 기존의 적응적 루프 필터를 선택적으로 사용하는 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, 영상을 복호화하는 방법에 있어서, 인코더로부터 출력된 비트스트림으로부터 필터 인덱스를 파싱하는 단계, 미리 정해진 필터 뱅크에 속한 복수의 필터 세트 중에서 상기 필터 인덱스를 이용하여 필터 세트를 결정하는 단계, 상기 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수를 기반으로 필터 계수를 도출하는 단계 및 예측 신호와 차분 신호를 이용하여 획득된 복원 영상에 상기 도출된 필터 계수를 이용하여 필터링을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양상은, 영상을 복호화하는 장치에 있어서, 인코더로부터 출력된 비트스트림으로부터 필터 인덱스를 파싱하는 엔트로피 디코딩부, 미리 정해진 필터 뱅크에 속한 복수의 필터 세트 중에서 상기 필터 인덱스를 이용하여 필터 세트를 결정하는 필터 세트 결정부, 상기 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수를 기반으로 필터 계수를 도출하는 필터 계수 도출부 및 예측 신호와 차분 신호를 이용하여 획득된 복원 영상에 상기 도출된 필터 계수를 이용하여 필터링을 적용하는 필터링 적용부를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 필터 인덱스는 상기 필터 뱅크에 속한 복수의 필터 세트 중에서 원본 영상과 상기 복원 영상 간의 에러를 최소화하는 필터 세트를 지시할 수 있다.
바람직하게, 상기 필터 뱅크는 상기 인코더로부터 픽쳐 파라미터 세트(PPS: picture parameter set), 시퀀스 파라미터 세트(SPS: sequence parameter set) 또는 비디오 파라미터 세트(VPS: video parameter set) 중 어느 하나를 통해 전송될 수 있다.
바람직하게, 상기 비트스트림으로부터 필터 차분 계수를 파싱하는 단계를 더 포함하고, 상기 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수와 상기 필터 차분 계수를 합산하여 상기 필터 계수가 도출될 수 있다.
바람직하게, 상기 필터 인덱스는 상기 필터 뱅크에 속한 복수의 필터 세트 중에서, 원본 영상과 상기 복원 영상 간의 에러를 최소화하는 최적의 필터 계수와의 차이가 최소인 필터링을 위한 계수를 정의하는 필터 세트를 지시할 수 있다.
바람직하게, 상기 필터 차분 계수는 상기 최적의 필터 계수와 상기 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수와의 차분 값일 수 있다.
바람직하게, 상기 비트스트림으로부터 상기 필터 계수를 도출하기 위한 모델을 특정하는 모델 지시 정보를 파싱하는 단계를 더 포함하고, 상기 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수와 상기 모델 지시 정보에 의해 특정된 모델로부터 도출된 계수를 합산하여 상기 필터 계수가 도출될 수 있다.
바람직하게, 상기 모델 지시 정보는 어떠한 모델이 이용되는지 지시하는 모델 인덱스, 모델의 특성을 정의하기 위한 모델 파라미터 또는 모델을 위한 계수 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 비트스트림으로부터 필터의 타입을 지시하는 플래그를 파싱하는 단계를 더 포함하고, 상기 플래그의 값에 따라 상기 필터 뱅크 중에서 상기 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트로부터 상기 필터 계수가 도출되는지 여부가 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 적응적 루프 필터를 사용하기 위하여 요구되는 비트량을 효과적으로 절감할 수 있으며, 이로 인하여 압축 효율을 향상 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 절감된 비트량을 이용하여 추가적인 루프 필터를 생성함으로써 복원된 영상의 화질을 향상 시킬 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 발명의 일 실시예에 따른 파라메트릭 적응적 루프 필터를 포함하는 디코더를 예시한다.
도 6은 본 발명의 일실시예를 따른 파라메트릭 적응적 루프 필터 동작을 예시한다.
도 7은 본 발명의 일실시예를 따른 파라메트릭 적응적 루프 필터 동작을 예시한다.
도 8은 본 발명의 일실시예를 따른 파라메트릭 적응적 루프 필터 동작을 예시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 파라메트릭 적응적 루프 필터를 포함하는 디코더를 예시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 예시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 복호화 장치를 예시한다.
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.
파라메트릭 (parametric) 적응적 루프 필터( ALF : Adaptive Loop Filter)를 이용한 영상 부호화/복호화 방법
일반적으로 적응적 루프 필터(ALF)는 디코딩이 완료된 복원 영상(예를 들어, 예측 신호와 차분 신호를 합산하여 생성된 복원 영상)에 인코더로부터 수신 받은 필터 계수로 필터링하는 기술을 의미한다.
인코더에서는 계수는 픽쳐 단위로 복원 영상과 원본 영상의 에러를 최소화하는 필터 계수를 계산하고, 이를 디코더에게 전송한다.
필터 계수는 정수 형태 또는 실수 형태를 가질 수 있으며, 인코더는 M×1 또는 M×M 모양의 필터를 N개 보낼 수 있다. 일반적으로 M, N이 클수록 높은 부호화 성능을 얻을 수 있다. 하지만 많은 수의 필터 계수를 전송하는 것은 추가적인 비트량을 요구하는 문제점이 있다.
이에 본 발명에서는 효과적인 필터 계수 전송을 위하여 파라메트릭(parametric) 적응적 루프 필터를 이용한 부호화/복호화 방법을 제안한다.
이러한 본 발명에 따르면, 기존에 필터 계수가 인코더에서 디코더에게 전송되는 방식과 상이하게, 필터와 관련된 파라미터가 인코더에서 디코더에게 전송된다. 즉, 본 발명에 따른 파라메트릭(parametric) 루프 필터(예를 들어, 파라메트릭 ALF)는 인코더로부터 전송된(제공된) 루프 필터와 관련된 파라미터를 기반으로 루프 필터의 계수 및/또는 모양 및/또는 크기가 결정되는 필터를 의미한다.
이하, 본 발명의 설명에 있어서, 루프 필터(loop filter)는 인루프 필터(in-loop fileter)라고 지칭될 수 있으며, 부호화/복호화 프로세스 내에서 적용되는 필터를 의미한다.
또한, 설명의 편의를 위해 루프 필터의 일례로, 적응적 루프 필터(ALF)를 위주로 설명을 하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, ALF 이외에 이용 가능한 루프 필터를 이용하여 본 발명이 동일하게 적용될 수 있다.
실시예 1
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파라메트릭 적응적 루프 필터를 포함하는 디코더를 예시한다.
도 5를 참조하면, 디코더는 엔트로피 디코딩부(510), 역양자화부/역변환부(520), 가산기(530), 디블록킹 필터(540), 샘플 적응 오프셋(SAO: sample adaptive) 필터(550), 파라메트릭(parametric) 적응적 루프 필터(ALF: adaptive loop filter)(560), 복호 픽쳐 버퍼(DPB)(570), 인트라 예측부(580), 인터 예측부(590)를 포함하여 구성될 수 있다.
엔트로피 디코딩부(510)는 인코더로부터 출력된 신호(즉, 비트 스트림)를 를 통해 엔트로피 디코딩한다. 특히, 엔트로피 디코딩부(510)는 비트스트림으로부터 파라메트릭 ALF 관련 파라미터를 파싱(또는 도출)할 수 있다.
역양자화부/역변환부(520)에서는 양자화 스텝 사이즈 정보를 이용하여 엔트로피 디코딩된 신호로부터 변환 계수(transform coefficient)를 획득하고, 역변환 기법을 적용하여 변환 계수를 역변환하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 획득한다.
도 5에서는 역양자화부와 역변환부가 함께 구성되는 경우를 예시하고 있으나, 앞서 도 2와 같이 역양자화부와 역변환부가 별도의 구성으로 구현될 수도 있다.
가산기(530)는 획득된 차분 신호(또는 차분 블록)를 예측부(즉, 인터 예측부(590) 또는 인트라 예측부(580))로부터 출력된 예측된 신호(predicted signal)(또는 예측된 블록)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)를 생성한다.
앞서 도 1에서 인코더(100)의 인터 예측부(181) 및 인트라 예측부(182)에서 설명된 실시예들은 각각 디코더의 인터 예측부(590) 및 인트라 예측부(580)에도 동일하게 적용될 수 있다.
디블록킹 필터(540)는 복원 신호(또는, 복원된 영상)에 디블록킹 필터링을 적용한다.
SAO 필터(550)는 디블록킹 필터링이 적용된 복원 신호(또는, 복원된 영상)에 각 픽셀 단위로 SAO를 합산함으로 SAO 필터링을 적용한다.
파라메트릭 ALF(560)는 SAO 필터까지 적용된 영상에 적용되는 필터로서, 원본 영상과의 오차를 최소화하기 위하여 사용된다. 특히, 파라메트릭 ALF(560)는 엔트로피 디코딩부(510)로부터 전달받은 파라메트릭 ALF 관련 파라미터를 이용하여, 필터 계수 및/또는 필터 크기 및/또는 필터 형태를 결정할 수 있다. 그리고, 결정된 필터를 이용하여 필터링을 수행할 수 있다.
또한, 도 5의 예시와 상이하게 가산기(530)로부터 출력된 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)에 적용될 수도 있으며(이 경우, 디블록킹 필터(540) 및 SAO 필터(550)는 생략될 수 있음), 또는 디블록킹 필터(540)로부터 출력된 디블록킹 필터링이 적용된 영상에 적용될 수도 있다(이 경우, SAO 필터(550)는 생략될 수 있음).
도 5에서는 디블록킹 필터(540), SAO 필터(550) 및 ALF(560)가 모두 별도로 구성되는 경우를 예시하고 있으나, 앞서 도 2와 같이 디블록킹 필터(540), SAO 필터(550) 및 ALF(560)는 하나의 필터링부로 구현될 수도 있다.
DPB(570)는 필터링된 픽쳐를 출력(display)하기 위하여 또는 필터링된 픽쳐를 인터 예측부(590)에서의 참조 픽쳐으로 사용하기 위하여 저장할 수 있다.
파라메트릭 ALF(560)는 아래 수학식 1과 같이 현재(t 시점) 디코딩 대상이 되는 원본 영상(O_t)과, 복원 영상(R_t) 간의 에러를 최소화하는 필터이다. 여기서, 복원 영상(R_t)은 현재 디코딩 대상이 되는 원본 영상(O_t)에 대한 복원 영상(일례로, 예측 신호와 차분 신호를 합산하여 생성된 영상)을 나타낸다.
Figure PCTKR2016006384-appb-M000001
수학식 1에서 (x, y)는 픽셀의 수평 좌표, 수직 좌표를 나타내고, M은 필터의 크기를 나타낸다.
따라서, 기존의 ALF의 경우 인코더에서는 위의 수학식 1에서 오차 함수 E 를 최소화하는 필터 계수 f를 구하여 디코더에게 전송하였다.
반면, 본 발명에 따른 파라메트릭 ALF의 경우 루프 필터와 관련된 파라미터가 인코더로부터 디코더에게 전송되고, 디코더는 인코더로부터 수신한 루프 필터와 관련된 파라미터를 기반으로 필터를 결정할 수 있다. 즉, 디코더는 루프 필터와 관련된 파라미터를 기반으로 필터의 크기(M) 및/또는 필터 계수(f) 및/또는 필터 형태를 결정할 수 있다.
이하, 이에 대하여 보다 구체적으로 살펴본다.
실시예 2
본 발명에 따른 일 실시예에 따르면, 픽쳐 단위에서 적응적 루프 필터의 계수를 직접 전송하는 오버헤드를 줄이기 위하여, 인코더/디코더(특히, 필터링부 또는 파라메트릭 ALF)에서 적응적 루프 필터의 특성을 가지는 필터 뱅크(filter bank)를 구성할 수 있다.
인코더에서는 필터 뱅크 내에서 원본 영상과 복원 영상 간의 에러를 최소화하는 필터 세트에 대한 필터 인덱스를 디코더에게 전송할 수 있다.
디코더에서는 필터 뱅크 내에서 인코더로부터 수신한 필터 인덱스에 의해 특정된 필터 세트로부터 필터 계수 및/또는 필터 크기 및/또는 필터 형태를 도출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예를 따른 파라메트릭 적응적 루프 필터 동작을 예시한다.
도 6을 참조하면, 디코더의 엔트로피 디코딩부(610)는 인코더로부터 출력된 비트스트림으로부터 필터 인덱스를 파싱(또는 도출)할 수 있다. 그리고, 엔트로피 디코딩부(610)는 파싱(또는 도출)된 필터 인덱스를 파라메트릭 ALF(620)에게 전달한다.
파라메트릭 ALF(620)는 미리 구성된 필터 뱅크에서 엔트로피 디코딩부(610)로부터 전달 받은 필터 인덱스에 의해 지시되는 특정 필터 세트로부터 필터 계수를 도출할 수 있다.
여기서, 필터 뱅크(filter bank)는 복수 개(N 개의) 필터 세트로 구성될 수 있다.
필터 세트 별로 루프 필터링을 위한 계수 및/또는 루프 필터의 크기 및/또는 루프 필터의 형태가 정의될 수 있다.
이러한 필터 뱅크의 구성은 인코더 및 디코더에서 동일하게 정의하여 사용될 수도 있다. 이 경우, 인코더는 디코더에게 필터 뱅크를 전송할 필요가 없다.
또는, 인코더는 슬라이스 헤더(slice header), 픽쳐 파라미터 세트(PPS: picture parameter set), 시퀀스 파라미터 세트(SPS: sequence parameter set), 비디오 파라미터 세트(VPS: video parameter set) 등의 단위에서 필터 뱅크를 디코더에게 전송할 수도 있다. 이는 필터 뱅크는 슬라이스, 픽쳐, 시퀀스 또는 비디오 단위로 정해질 수 있다는 것을 의미한다.
슬라이스 헤더는 독립적인 슬라이스 세그먼트(independent slice segment)의 슬라이스 세그먼트 헤더를 의미하며, 여기서 독립적인 슬라이스 세그먼트는 현재 슬라이스 세그먼트이거나 또는 디코딩 순서에 따라 현재 종속적인 슬라이스 세그먼트(dependent slice segment)에 앞서는 가장 최근의 독립적인 슬라이스 세그먼트를 의미한다.
픽쳐 파라미터 세트(PPS)는 각 슬라이스 세그먼트 헤더 내에서 획득된 신택스 요소(syntax element)에 의해 결정되는 0 이상의 전체 코딩된 픽쳐에 적용되는 신택스 요소를 포함하는 신택스 구조를 의미한다.
시퀀스 파라미터 세트(SPS)는 각 슬라이스 세그먼트 헤더 내에서 획득된 신택스 요소에 의해 참조되는 PPS 내에서 획득된 신택스 요소의 컨텐츠(content)에 의해 결정되는 0 이상의 코딩된 비디오 시퀀스(CVS: coded video sequence)에 적용되는 신택스 요소를 포함하는 신택스 구조를 의미한다.
비디오 파라미터 세트(VPS)는 각 슬라이스 세그먼트 헤더 내에서 획득된 신택스 요소에 의해 참조되는 PPS 내에서 획득된 신택스 요소에 의해 참조되는 SPS 내에서 획득된 신택스 요소의 컨텐츠(content)에 의해 결정되는 0 이상의 CVS에 적용되는 신택스 요소를 포함하는 신택스 구조를 의미한다.
필터 뱅크는 저대역-통과 필터(low-pass filter), 고대역-통과 필터(high-pass filter), 전대역-통과 필터(all-pass filter), 대역-통과 필터(band-pass filter) 등의 특성을 가지는 필터들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 영상의 방향성(direction)이나 텍스쳐(texture)의 복잡도에 따라 설계된 필터 등의 특성을 포함할 수도 있다.
필터 인덱스는 필터 뱅크에 포함된 N개의 필터 세트 중에서 특정한 필터 세트를 지시하는 정보를 의미한다.
필터 인덱스 계산 방법은 아래 수학식 2와 같다.
Figure PCTKR2016006384-appb-M000002
수학식 2에서 O(x, y)와 R(x, y)는 원본 영상과 복원 영상을 의미하고, (x, y)는 픽셀의 수평 좌표, 수직 좌표를 나타낸다. f_n은 필터 세트 n의 필터 계수를 나타낸다.
또한, 수학식 2에서 필터 뱅크의 필터 개수(즉, 필터 세트의 개수)는 N이며, 필터 크기는 M×M이다.
수학식 2를 참조하면, 인코더에 의해, 필터 뱅크에 포함되는 각 필터 세트 별로, 원본 영상(O)과 해당 필터의 필터 계수가 적용된 복원 영상(R) 간의 차이가 최소가 되는 필터 세트가 선택될 수 있다. 그리고, 필터 인덱스는 선택된 필터 세트를 지시할 수 있다.
즉, 필터 인덱스에 의해 원본 영상과 복원 영상 간의 에러를 최소화하는 필터 세트가 필터 뱅크에서 특정될 수 있다.
한편, 도 6 및 수학식 2에서는 필터 인덱스에 의해 필터 세트가 선택되고, 선택된 필터 세트로부터 필터 계수가 결정되는 경우만을 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 필터 뱅크에 속한 각 필터 세트 별로 서로 다른 필터 형태 및/또는 크기 및/또는 계수가 정의되는 경우에도 본 발명이 동일하게 적용될 수 있다.
예를 들어, 필터 세트 1은 크기 M인 M×1 형태를 가지고 계수는 {a_0, ..., a_M-1}와 같이 정의될 수 있으며, 필터 세트 2는 크기 M인 M×M 형태를 가지고 계수는 {b_0,0, ..., b_M,M}와 같이 정의되며, 필터 세트 3은 M×K 형태(비대칭적인 형태)를 가지고 계수는 {c_0,0, ..., c_M,K}와 같이 정의될 수도 있다.
이 경우, 인코더에서는 앞서 수학식 2와 같이 필터 뱅크에 속한 각 필터 세트 별로 원본 영상과 복원 영상 간의 에러를 계산함으로써, 원본 영상과 복원 영상 간의 에러를 최소화하는 최적의 필터 세트(즉, 필터의 크기, 형태 및 계수)를 정할 수 있다. 그리고, 해당 필터 세트를 지시하는 필터 인덱스를 디코더에게 전송할 수 있다.
디코더에서는 도 6의 예시와 유사하게 미리 구성된 필터 뱅크에서 인코더로부터 수신한 필터 인덱스에 의해 특정된 필터 세트로부터 필터 크기 및/또는 필터 형태 및/또는 필터 계수를 도출할 수 있다.
실시예 3
본 발명에 따른 일 실시예에 따르면, 픽쳐 단위에서 적응적 루프 필터의 계수를 직접 전송하는 오버헤드를 줄이기 위하여, 인코더/디코더(특히, 필터링부 또는 파라메트릭 ALF)에서 적응적 루프 필터의 특성을 가지는 필터 뱅크(filter bank)를 구성할 수 있다.
인코더에서는 원본 영상과 복원 영상 간의 에러를 최소화하는 최적의 필터 계수를 도출한 후, 필터 뱅크 내에서 최적의 필터 계수와 차분값(또는 필터 차분 계수)이 최소인 필터 계수로 구성된 필터 세트에 대한 필터 인덱스, 필터 차분값(또는 필터 차분 계수)을 디코더에게 전송할 수 있다.
디코더에서는 필터 뱅크 내에서 인코더로부터 수신한 필터 인덱스에 의해 선택된 필터 세트의 필터 계수와, 인코더로부터 수신한 필터 차분값을 가산하여 필터 계수를 도출할 수 있다. 또한, 디코더는 인코더로부터 수신한 필터 인덱스에 의해 선택된 필터 세트로부터 필터 형태 및/또는 필터 크기를 도출할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예를 따른 파라메트릭 적응적 루프 필터 동작을 예시한다.
도 7을 참조하면, 디코더의 엔트로피 디코딩부(710)는 인코더로부터 출력된 비트스트림으로부터 필터 인덱스 및 필터 차분값을 파싱(또는 도출)할 수 있다. 그리고, 엔트로피 디코딩부(710)는 파싱(또는 도출)된 필터 인덱스 및 필터 차분값을 파라메트릭 ALF(720)에게 전달한다.
파라메트릭 ALF(720)는 미리 구성된 필터 뱅크에서 엔트로피 디코딩부(710)로부터 전달 받은 필터 인덱스에 의해 지시되는 특정 필터 세트의 필터 계수를 획득할 수 있다. 그리고, 파라메트릭 ALF(720) 내 가산기(725)에 의해 필터 세트의 필터 계수와 엔트로피 디코딩부(710)로부터 전달 받은 필터 차분값을 가산함으로써 필터 계수가 도출될 수 있다.
상술한 바와 같이, 필터 뱅크(filter bank)는 복수 개(N 개의) 필터 세트로 구성될 수 있다. 이때, 필터 뱅크는 저대역-통과 필터(low-pass filter), 고대역-통과 필터(high-pass filter), 전대역-통과 필터(all-pass filter), 대역-통과 필터(band-pass filter) 등의 특성을 가지는 필터들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 영상의 방향성(direction)이나 텍스쳐(texture)의 복잡도에 따라 설계된 필터 등의 특성을 포함할 수도 있다.
필터 세트 별로 루프 필터링을 위한 계수 및/또는 루프 필터의 크기 및/또는 루프 필터의 형태가 정의될 수 있다. 그리고, 필터 인덱스는 필터 뱅크에 포함된 N개의 필터 세트 중에서 특정한 필터 세트를 지시하는 정보를 의미한다.
또한, 필터 뱅크의 구성은 인코더 및 디코더에서 동일하게 정의하여 사용될 수도 있으며, 인코더로부터 슬라이스 헤더(slice header), PPS, SPS, VPS 등의 단위에서 디코더에게 전송될 수도 있다.
필터 차분값(또는 필터 차분 계수)를 구하기 위해서 인코더에서는 기존의 적응적 루프 필터 방법에서 구하는 것과 같이 픽쳐 단위에서 최적의 필터 계수를 산출할 수 있다. 일례로, 최적의 필터 계수는 위너 필터(Weiner filter)와 같이 원본 영상과 복원 영상의 오차를 줄이는 수치 해석적인 방법으로 구할 수 있다.
또한, 인코더는 필터 뱅크 내 필터 세트 중에서, 최적의 필터 계수와의 차이가 최소인 필터 계수로 구성된 필터 세트를 선택할 수 있다. 그리고, 선택된 필터 세트를 특정하기 위한 필터 인덱스를 디코더에게 전송할 수 있다.
수학식 3은 필터 인덱스 및 필터 차분값(또는 필터 차분 계수)의 계산 방법을 예시한다.
Figure PCTKR2016006384-appb-M000003
수학식 2에서 O(x, y)와 R(x, y)는 원본 영상과 복원 영상을 의미하고, (x, y)는 픽셀의 수평 좌표, 수직 좌표를 나타낸다.
f_o는 인코더에서 구한 최적의 필터 계수를 나타내고, f_n은 필터 세트 n의 필터 계수를 나타낸다.
또한, 수학식 3에서 필터 뱅크의 필터 개수(즉, 필터 세트의 개수)는 N이며, 필터 크기는 M×M이다.
수학식 3을 참조하면, 인코더에 의해, 필터 뱅크에 포함되는 각 필터 세트 별로, 원본 영상(O)과 복원 영상(R)의 오차를 차이가 최소인 필터 계수(f_o)와 해당 필터 세트의 필터 계수 간의 차이가 최소가 되는 필터 세트가 선택될 수 있다. 그리고, 필터 인덱스는 선택된 필터 세트를 지시할 수 있다.
즉, 필터 인덱스에 의해 원본 영상과 복원 영상 간의 에러를 최소화하는 필터 계수와 가장 차이가 작은 필터 계수로 구성된 필터 세트가 필터 뱅크에서 선택될 수 있다.
이때, 필터 차분값(즉, 필터 차분 계수)는 아래 수학식 4와 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2016006384-appb-M000004
수학식 4에서 k는 필터 인덱스에 의해 원본 영상과 복원 영상 간의 에러를 최소화하는 필터 계수와, 가장 차이가 작은 필터 계수로 구성된 필터 세트에 대한 필터 인덱스를 나타낸다.
수학식 4를 참조하면, 원본 영상과 복원 영상 간의 에러를 최소화하는 필터 계수로부터 선택된 필터 세트의 필터 계수를 차감함으로써 필터 차분값(즉, 필터 차분 계수)이 계산될 수 있다.
한편, 도 7 및 수학식 3, 4에서는 필터 인덱스에 의해 필터 세트가 선택되고, 선택된 필터 세트의 필터 계수와 필터 차분값으로부터 필터 계수가 결정되는 경우만을 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 설명의 편의를 위해 필터 뱅크에 속한 각 필터 세트는 동일한 필터 형태 및 크기를 가지는 경우를 가정하여 설명하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 필터 뱅크에 속한 각 필터 세트 별로 서로 다른 필터 형태 및/또는 크기 및/또는 계수가 정의되는 경우에도 본 발명이 동일하게 적용될 수 있다.
예를 들어, 필터 세트 1은 크기 M인 M×1 형태를 가지고 계수는 {a_0, ..., a_M-1}와 같이 정의될 수 있으며, 필터 세트 2는 크기 M인 M×M 형태를 가지고 계수는 {b_0,0, ..., b_M,M}와 같이 정의되며, 필터 세트 3은 M×K 형태(비대칭적인 형태)를 가지고 계수는 {c_0,0, ..., c_M,K}와 같이 정의될 수도 있다.
이 경우, 인코더에서는 원본 영상과 복원 영상의 오차가 최소가 되는 최적의 필터(즉, 필터의 크기, 형태 및 계수)를 구할 수 있다. 그리고, 필터 뱅크에 속한 각 필터 세트 중에서 인코더에서 산출한 필터와 크기 및 형태가 동일한 필터를 선정하고, 선정된 필터 세트 중에서 필터 계수의 차분값이 최소가 되는 필터 세트를 정할 수 있다. 그리고, 해당 필터 세트를 지시하는 필터 인덱스와 필터 차분값을 디코더에게 전송할 수 있다.
디코더에서는 도 7의 예시와 유사하게 미리 구성된 필터 뱅크에서 인코더로부터 수신한 필터 인덱스에 의해 특정된 필터 세트의 필터 계수와 필터 차분값을 합산함으로써 필터 계수를 도출할 수 있다. 또한, 필터 인덱스에 의해 특정된 필터 세트로부터 필터 크기 및/또는 형태를 도출할 수 있다.
실시예 4
본 발명에 따른 일 실시예에 따르면, 픽쳐 단위에서 적응적 루프 필터의 계수를 직접 전송하는 오버헤드를 줄이기 위하여, 인코더/디코더(특히, 필터링부 또는 파라메트릭 ALF)에서 적응적 루프 필터의 특성을 가지는 필터 뱅크(filter bank)를 구성할 수 있다.
인코더에서는 원본 영상과 복원 영상 간의 에러를 최소화하는 최적의 필터 계수를 도출한 후, 필터 뱅크 내에서 최적의 필터 계수와 차분값(또는 필터 차분 계수)이 최소인 필터 계수로 구성된 필터 세트에 대한 필터 인덱스, 필터 세트의 필터 계수를 기반으로 최적의 필터 계수(또는 이와 가장 근접한 필터 계수)를 도출하기 위한 모델(model)을 특정하기 위한 모델(model) 지시 정보(예를 들어, 모델 인덱스(model index), 모델 파라미터(model parameter) 및/또는 모델 계수(model coefficient))를 디코더에게 전송할 수 있다.
디코더에서는 필터 뱅크 내에서 인코더로부터 수신한 필터 인덱스에 의해 선택된 필터 세트의 필터 계수와, 인코더로부터 수신한 모델(model) 지시 정보에 의해 특정된 모델로부터 획득된 필터 계수(이를, '모델의 필터 계수'라고 지칭함)를 가산하여 필터 계수를 도출할 수 있다. 또한, 디코더는 인코더로부터 수신한 필터 인덱스에 의해 선택된 필터 세트로부터 필터 형태 및/또는 필터 크기를 도출할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예를 따른 파라메트릭 적응적 루프 필터 동작을 예시한다.
도 8을 참조하면, 디코더의 엔트로피 디코딩부(810)는 인코더로부터 출력된 비트스트림으로부터 필터 인덱스 및 모델(model) 지시 정보를 파싱(또는 도출)할 수 있다. 그리고, 엔트로피 디코딩부(810)는 파싱(또는 도출)된 필터 인덱스 및 모델(model) 지시 정보를 파라메트릭 ALF(820)에게 전달한다.
파라메트릭 ALF(820)는 미리 구성된 필터 뱅크에서 엔트로피 디코딩부(810)로부터 전달 받은 필터 인덱스에 의해 지시되는 특정 필터 세트의 필터 계수를 획득할 수 있다. 그리고, 파라메트릭 ALF(820) 내 가산기(825)에 의해 필터 세트의 필터 계수와 엔트로피 디코딩부(810)로부터 전달 받은 모델 지시 정보로부터 특정된 모델로부터 도출된 모델의 필터 계수를 가산함으로써 필터 계수가 도출될 수 있다.
상술한 바와 같이, 필터 뱅크(filter bank)는 복수 개(N 개의) 필터 세트로 구성될 수 있다. 이때, 필터 뱅크는 저대역-통과 필터(low-pass filter), 고대역-통과 필터(high-pass filter), 전대역-통과 필터(all-pass filter), 대역-통과 필터(band-pass filter) 등의 특성을 가지는 필터들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 영상의 방향성(direction)이나 텍스쳐(texture)의 복잡도에 따라 설계된 필터 등의 특성을 포함할 수도 있다.
필터 세트 별로 루프 필터을 위한 계수 및/또는 루프 필터의 크기 및/또는 루프 필터의 형태가 정의될 수 있다. 그리고, 필터 인덱스는 필터 뱅크에 포함된 N개의 필터 세트 중에서 특정한 필터 세트를 지시하는 정보를 의미한다.
또한, 필터 뱅크의 구성은 인코더 및 디코더에서 동일하게 정의하여 사용될 수도 있으며, 인코더로부터 슬라이스 헤더(slice header), PPS, SPS, VPS 등의 단위에서 디코더에게 전송될 수도 있다.
필터 차분값(또는 필터 차분 계수)를 구하기 위해서 인코더에서는 기존의 적응적 루프 필터 방법에서 구하는 것과 같이 픽쳐 단위에서 최적의 필터 계수를 산출할 수 있다. 일례로, 최적의 필터 계수는 위너 필터(Weiner filter)와 같이 원본 영상과 복원 영상의 오차를 줄이는 수치 해석적인 방법으로 구할 수 있다.
또한, 인코더는 필터 뱅크 내 필터 세트 중에서, 최적의 필터 계수와의 차이가 최소인 필터 계수로 구성된 필터 세트를 선택할 수 있다. 그리고, 선택된 필터 세트를 특정하기 위한 필터 인덱스를 디코더에게 전송할 수 있다.
또한, 인코더는 선택된 필터 세트(즉, 필터 인덱스로부터 유도되는 필터 세트)로부터 최적의 필터(또는 이와 가장 근접한 필터)를 산출할 수 있는, 모델을 특정하기 위한 모델 지시 정보를 디코더에게 전송한다.
모델 지시 정보는 사용되는 1) 모델을 지시하는 모델 인덱스, 2) 해당 모델의 특성을 정의하기 위한 모델 파라미터 및/또는 3) 해당 모델을 위한 계수 및/또는 오프셋(offset) 값을 특정하는 모델 계수 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파라메트릭 ALF를 위한 신택스를 예시한다.
Figure PCTKR2016006384-appb-T000001
표 1을 참조하면, 필터의 개수('filter_number')는 디코더에서 이용 가능한(또는 이용되는) 필터의 개수를 나타낸다.
그리고, 디코더에서 이용 가능한(또는 이용되는) 필터의 개수('filter_number')만큼 필터 인덱스('filter_index'), 모델 인덱스('model_index'), 모델 파라미터('model_param')가 인코더로부터 전송될 수 있다.
여기서, 'model_index'는 현재 사용하는 모델이 무엇인지 지시할 수 있다. 예를 들어, 다항식(polynomial), 가우시안(Gaussian), 라플라시안(Laplacian), 지수(exponential) 함수, 로그함수, 사인(sine) 함수, 코사인(cosine) 함수, 싱크(sinc) 함수 등의 모델이 사용될 수 있으며, 또한, 상술한 함수들의 조합에 의한 모델이 사용될 수도 있다.
이러한 다양한 모델 중에 현재 픽쳐(또는 슬라이스 또는 비디오 등)에서 사용되는 모델이 모델 인덱스에 의해 지시될 수 있다.
만약, 인코더/디코더에서 동일한 모델을 고정하여 사용하는 경우에는 model_index 신택스는 디코더에게 전송되지 않을 수 있다.
'model_param'는 해당 모델을 특성을 정의하기 위한 파라미터 값을 특정할 수 있다. 예를 들어, 다항식(polynomial)의 경우에는 차수, 가우시안(Gaussian)이나 라플라시안(Laplacian)의 경우에는 표준 편차, 지수 함수의 경우에는 밑(base) 값 등이 해당될 수 있다.
만약, 인코더/디코더에서 모델 특성을 동일하게 고정하고 사용하는 경우에는 model_param 신택스는 전송되지 않을 수 있다.
필터 순서('filter_order')는 디코더에서 이용 가능한(또는 이용되는) 필터에 매겨진 순번를 나타낸다. 즉, 필터의 개수('filter_number')에 따라 순서대로 각 필터 별로 순번이 매겨질 수 있다.
그리고, 디코더에서 이용 가능한(또는 이용되는) 각 필터 별로, 필터 계수('filter_coeff')(또는 모델 계수 'model_coeff')가 인코더로부터 전송될 수 있다.
여기서, 'filter_coeff'는 해당 모델을 위한 계수 및/또는 오프셋(offset)을 특정할 수 있다.
이와 같이, 디코더에서는 'model_index'를 이용하여 모델을 특정하고, 'model_param'를 이용하여 모델의 특성을 특정하며, 'filter_coeff'를 이용하여 모델의 계수(및/또는 오프셋)을 특정함으로써, 필터 계수를 도출할 수 있다. 즉, 디코더는 'model_index', 'model_param' 및 'filter_coeff'를 이용하여 특정된 모델에 필터의 크기를 입력 값으로 모델에 입력함으로써 모델의 필터 계수(filter coefficient)가 출력될 수 있다.
한편, 도 8에서는 필터 인덱스에 의해 필터 세트가 선택되고, 선택된 필터 세트의 필터 계수와 모델을 통해 획득된 모델의 필터 계수로부터 필터 계수가 결정되는 경우만을 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 필터 뱅크에 속한 각 필터 세트 별로 서로 다른 필터 형태 및/또는 크기 및/또는 계수가 정의되는 경우에도 본 발명이 동일하게 적용될 수 있다.
예를 들어, 필터 세트 1은 크기 M인 M×1 형태를 가지고 계수는 {a_0, ..., a_M-1}와 같이 정의될 수 있으며, 필터 세트 2는 크기 M인 M×M 형태를 가지고 계수는 {b_0,0, ..., b_M,M}와 같이 정의되며, 필터 세트 3은 M×K 형태(비대칭적인 형태)를 가지고 계수는 {c_0,0, ..., c_M,K}와 같이 정의될 수도 있다.
이 경우, 인코더에서는 원본 영상과 복원 영상의 오차가 최소가 되는 최적의 필터(즉, 필터의 크기, 형태 및 계수)를 구할 수 있다. 그리고, 필터 뱅크에 속한 각 필터 세트 중에서 인코더에서 산출한 필터와 크기 및 형태가 동일한 필터를 선정하고, 선정된 필터 세트 중에서 필터 차분값이 최소가 되는 필터 세트를 정할 수 있다. 그리고, 해당 필터 세트를 지시하는 필터 인덱스와 모델 지시 정보를 디코더에게 전송할 수 있다.
디코더에서는 도 8의 예시와 유사하게 미리 구성된 필터 뱅크에서 인코더로부터 수신한 필터 인덱스에 의해 특정된 필터 세트의 필터 계수와 모델 지시 정보에 의해 특정된 모델로부터 획득한 모델의 필터 계수를 합산함으로써 필터 계수를 도출할 수 있다. 또한, 필터 인덱스에 의해 특정된 필터 세트로부터 필터 크기 및/또는 형태를 도출할 수 있다.
한편, 앞서 실시예 2 내지 4에서 예시한 파라메트릭 ALF는 조합하여 이용될 수 있다. 예를 들어, 픽쳐 그룹 단위, 각각의 픽쳐 또는 픽쳐 내의 영역 단위(슬라이스 또는 블록 단위)로 실시예 2 내지 4 중에서 선택된 방식이 이용될 수도 있다.
실시예 5
본 발명에 따른 일 실시예에 따르면, 영상 부호화/복호화 과정에서 기존의 적응적 루프 필터와 본 발명에 따른 파라메트릭 적응적 루프 필터를 선택적으로 사용할 수 있다. 즉, 기존의 적응적 루프 필터를 이용하는 경우 인코더에 의해 정해진 필터 계수가 디코더에게 전송될 수 있으며, 본 발명에 따른 파라메트릭 적응적 루프 필터를 이용하는 경우, 앞서 실시예 1 내지 4에서 설명한 방식 중 어느 하나 이상의 방식이 적용될 수 있다.
이 경우, 인코더에서는 기존의 적응적 루프 필터와 본 발명의 파라메트릭 적응적 루프 필터를 모두 적용하고, 비트율-왜곡 최적화 관점에서 더 좋은 방법을 선택할 수 있다. 그리고, 픽쳐 그룹, 각각의 픽쳐 또는 픽쳐 내의 영역 단위로 기존의 적응적 루프 필터를 사용했는지 파라메트릭 적응적 루프 필터를 사용했는지 나타내는 플래그(즉, 필터의 타입을 지시하는 플래그)가 디코더에게 전송될 수 있다.
디코더에서는 인코더로부터 수신한 플래그를 기반으로 기존의 적응적 루프 필터와 본 발명의 파라메트릭 적응적 루프 필터를 선택적으로 사용할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 파라메트릭 적응적 루프 필터를 포함하는 디코더를 예시한다.
도 9를 참조하면, 디코더는 엔트로피 디코딩부(910), 역양자화부/역변환부(920), 가산기(930), 디블록킹 필터(940), 샘플 적응 오프셋(SAO: sample adaptive) 필터(950), 파라메트릭(parametric) ALF(960), ALF(965), 복호 픽쳐 버퍼(DPB)(970), 인트라 예측부(980), 인터 예측부(990)를 포함하여 구성될 수 있다.
엔트로피 디코딩부(910)는 인코더로부터 출력된 신호(즉, 비트 스트림)를 를 통해 엔트로피 디코딩한다.
특히, 엔트로피 디코딩부(910)는 기존의 적응적 루프 필터가 사용되는지 본 발명에 따른 파라메트릭 적응적 루프 필터가 사용되는지 여부를 지시하는 플래그를 파싱할 수 있다.
또한, 엔트로피 디코딩부(910)는 파라메트릭(parametric) ALF(960)가 이용되는 경우 비트스트림으로부터 파라메트릭 ALF 관련 파라미터를 파싱(또는 도출)할 수 있으며, ALF(965)가 이용되는 경우 비트스트림으로부터 ALF 계수를 파싱(또는 도출)할 수 있다.
역양자화부/역변환부(920)에서는 양자화 스텝 사이즈 정보를 이용하여 엔트로피 디코딩된 신호로부터 변환 계수(transform coefficient)를 획득하고, 역변환 기법을 적용하여 변환 계수를 역변환하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 획득한다.
도 9에서는 역양자화부와 역변환부가 함께 구성되는 경우를 예시하고 있으나, 앞서 도 2와 같이 역양자화부와 역변환부가 별도의 구성으로 구현될 수도 있다.
가산기(930)는 획득된 차분 신호(또는 차분 블록)를 예측부(즉, 인터 예측부(990) 또는 인트라 예측부(980))로부터 출력된 예측된 신호(predicted signal)(또는 예측된 블록)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)를 생성한다.
앞서 도 1에서 인코더(100)의 인터 예측부(181) 및 인트라 예측부(182)에서 설명된 실시예들은 각각 디코더의 인터 예측부(990) 및 인트라 예측부(980)에도 동일하게 적용될 수 있다.
디블록킹 필터(940)는 복원 신호(또는, 복원된 영상)에 디블록킹 필터링을 적용한다.
SAO 필터(950)는 디블록킹 필터링이 적용된 복원 신호(또는, 복원된 영상)에 각 픽셀 단위로 SAO를 합산함으로 SAO 필터링을 적용한다.
파라메트릭 ALF(560) 및 ALF(965) 모두 SAO 필터까지 적용된 영상에 적용되는 필터로서, 원본 영상과의 오차를 최소화하기 위하여 사용된다.
이때, 엔트로피 디코딩부(910)에서 파싱된 기존의 적응적 루프 필터가 사용되는지 본 발명에 따른 파라메트릭 적응적 루프 필터가 사용되는지 여부를 지시하는 플래그(즉, 필터의 타입을 지시하는 플래그)를 기반으로 SAO 필터까지 적용된 영상에, 파라메트릭 ALF(560)가 적용될지 ALF(965)가 적용될지 여부가 결정될 수 있다.
여기서, 파라메트릭 ALF(960)는 엔트로피 디코딩부(910)로부터 전달받은 파라메트릭 ALF 관련 파라미터를 이용하여, 필터 계수 및/또는 필터 크기 및/또는 필터 형태를 결정할 수 있다. 그리고, 결정된 필터를 이용하여 필터링을 수행할 수 있다.
반면, ALF(965)는 엔트로피 디코딩부(910)로부터 전달받은 ALF 계수를 이용하여 필터링을 수행할 수 있다.
또한, 도 9의 예시와 상이하게 가산기(930)로부터 출력된 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)에 적용될 수도 있으며(이 경우, 디블록킹 필터(940) 및 SAO 필터(950)는 생략될 수 있음), 또는 디블록킹 필터(940)로부터 출력된 디블록킹 필터링이 적용된 영상에 적용될 수도 있다(이 경우, SAO 필터(950)는 생략될 수 있음).
도 9에서는 디블록킹 필터(940), SAO 필터(950) 및 ALF(960)가 모두 별도로 구성되는 경우를 예시하고 있으나, 앞서 도 2와 같이 디블록킹 필터(940), SAO 필터(950) 및 ALF(960)는 하나의 필터링부로 구현될 수도 있다.
DPB(970)는 필터링된 픽쳐를 출력(display)하기 위하여 또는 필터링된 픽쳐를 인터 예측부(990)에서의 참조 픽쳐으로 사용하기 위하여 저장할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 예시하는 도면이다.
도 10을 참조하면, 디코더는 인코더로부터 출력된 비트스트림으로부터 필터 인덱스를 파싱한다(S1001).
앞서 예시한 실시예 2에 따르면, 필터 인덱스는 필터 뱅크에 속한 복수의 필터 세트 중에서 원본 영상과 복원 영상 간의 에러를 최소화하는 필터 세트를 지시할 수 있다.
앞서 예시한 실시예 3에 따르면, 디코더는 필터 인덱스와 함께 필터 차분 계수를 더 파싱할 수 있다.
이 경우, 필터 인덱스는 필터 뱅크에 속한 복수의 필터 세트 중에서, 원본 영상과 복원 영상 간의 에러를 최소화하는 최적의 필터 계수와의 차이가 최소인 필터링을 위한 계수를 정의하는 필터 세트를 지시할 수 있다. 이때, 필터 차분 계수는 최적의 필터 계수와 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수와의 차분 값에 해당할 수 있다.
또한, 앞서 예시한 실시예 4에 따르면, 디코더는 필터 인덱스와 함께 필터 계수를 도출하기 위한 모델을 특정하는 모델 지시 정보를 더 파싱할 수 있다. 모델 지시 정보는 어떠한 모델이 이용되는지 지시하는 모델 인덱스, 모델의 특성을 정의하기 위한 모델 파라미터 또는 모델을 위한 계수 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 앞서 예시한 실시예 5에 따르면, 디코더는 비트스트림으로부터 필터의 타입을 지시하는 플래그를 더 파싱할 수 있다. 그리고, 플래그의 값에 따라 본 발명에 따른 파라메트릭 ALF가 이용되는지 기존의 ALF가 이용되는지 여부가 결정될 수 있다. 다시 말해, 플래그의 값에 따라 필터 뱅크 중에서 상기 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트로부터 필터 계수가 도출되는지 여부가 결정될 수 있다.
디코더는 미리 정해진 필터 뱅크에 속한 복수의 필터 세트 중에서 필터 인덱스를 이용하여 필터 세트를 결정한다(S1002).
이때, 필터 뱅크는 인코더와 디코더에서 미리 정의되어 있을 수 있으며, 또한, 인코더로부터 PPS, SPS 또는 VPS를 통해 디코더에게 전송될 수도 있다.
디코더는 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수를 기반으로 필터 계수를 도출한다(S1003).
앞서 예시한 실시예 2에 따르면, 각 필터 세트에서는 필터링을 위한 계수를 정의하고 있으며, 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수를 동일하게 필터 계수로 이용할 수 있다.
앞서 예시한 실시예 3에 따르면, 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수와 필터 차분 계수를 합산하여 필터 계수가 도출될 수 있다.
앞서 예시한 실시예 4에 따르면, 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수와 모델 지시 정보에 의해 특정된 모델로부터 도출된 계수를 합산하여 필터 계수가 도출될 수 있다.
디코더는 예측 신호와 차분 신호를 이용하여 획득된 복원 영상에 도출된 필터 계수를 이용하여 필터링을 적용한다(S1004).
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 복호화 장치를 예시한다.
도 11을 참조하면, 디코더는 앞서 도 5 내지 도 10에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 구체적으로, 디코더는 엔트로피 디코딩부(1101) 및 필터링부(1102)를 포함할 수 있으며, 필터링부(802)는 필터 세트 결정부(1103), 필터 계수 도출부(1104), 필터링 적용부(1105)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 11에서 예시된 디코더의 세부 구성은 하나의 예시에 불과하며, 도 11에서 예시된 디코더의 세부 구성 중 일부가 다른 세부 구성에 포함되어 함께 구현되거나 어느 하나의 세부 구성이 기능 별로 분리되어 구현될 수도 있으며, 도 11에서 예시되지 않은 다른 구성이 추가되어 함께 구현될 수도 있다.
또한, 필터링부(1102)는 상술한 디블록킹 필터, SAO 필터를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
엔트로피 디코딩부(1101)는 인코더로부터 출력된 비트스트림으로부터 필터 인덱스를 파싱한다.
앞서 예시한 실시예 2에 따르면, 필터 인덱스는 필터 뱅크에 속한 복수의 필터 세트 중에서 원본 영상과 복원 영상 간의 에러를 최소화하는 필터 세트를 지시할 수 있다.
앞서 예시한 실시예 3에 따르면, 엔트로피 디코딩부(1101)는 필터 인덱스와 함께 필터 차분 계수를 더 파싱할 수 있다.
이 경우, 필터 인덱스는 필터 뱅크에 속한 복수의 필터 세트 중에서, 원본 영상과 복원 영상 간의 에러를 최소화하는 최적의 필터 계수와의 차이가 최소인 필터링을 위한 계수를 정의하는 필터 세트를 지시할 수 있다. 이때, 필터 차분 계수는 최적의 필터 계수와 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수와의 차분 값에 해당할 수 있다.
또한, 앞서 예시한 실시예 4에 따르면, 엔트로피 디코딩부(1101)는 필터 인덱스와 함께 필터 계수를 도출하기 위한 모델을 특정하는 모델 지시 정보를 더 파싱할 수 있다. 모델 지시 정보는 어떠한 모델이 이용되는지 지시하는 모델 인덱스, 모델의 특성을 정의하기 위한 모델 파라미터 또는 모델을 위한 계수 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 앞서 예시한 실시예 5에 따르면, 엔트로피 디코딩부(1101)는 비트스트림으로부터 필터의 타입을 지시하는 플래그를 더 파싱할 수 있다. 그리고, 플래그의 값에 따라 본 발명에 따른 파라메트릭 ALF가 이용되는지 기존의 ALF가 이용되는지 여부가 결정될 수 있다. 다시 말해, 플래그의 값에 따라 필터 뱅크 중에서 상기 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트로부터 필터 계수가 도출되는지 여부가 결정될 수 있다.
필터 세트 결정부(1103)는 미리 정해진 필터 뱅크에 속한 복수의 필터 세트 중에서 필터 인덱스를 이용하여 필터 세트를 결정한다.
이때, 필터 뱅크는 인코더와 디코더에서 미리 정의되어 있을 수 있으며, 또한, 인코더로부터 PPS, SPS 또는 VPS를 통해 디코더에게 전송될 수도 있다.
필터 계수 도출부(1104)는 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수를 기반으로 필터 계수를 도출한다.
앞서 예시한 실시예 2에 따르면, 각 필터 세트에서는 필터링을 위한 계수를 정의하고 있으며, 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수를 동일하게 필터 계수로 이용할 수 있다.
앞서 예시한 실시예 3에 따르면, 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수와 필터 차분 계수를 합산하여 필터 계수가 도출될 수 있다.
앞서 예시한 실시예 4에 따르면, 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수와 모델 지시 정보에 의해 특정된 모델로부터 도출된 계수를 합산하여 필터 계수가 도출될 수 있다.
필터링 적용부(1105)는 예측 신호와 차분 신호를 이용하여 획득된 복원 영상에 도출된 필터 계수를 이용하여 필터링을 적용한다.
한편, 도 10 및 도 11에서는 설명의 편의를 위해 필터의 계수를 도출하는 방법을 위주로 설명하였으나, 상술한 바와 같이 필터 뱅크에 속한 복수의 필터 세트 중에서 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트로부터 필터 형태 및/또는 필터 크기도 결정될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 파라메트릭 ALF가 이용되는 경우, 상술한 바와 같이 픽쳐 그룹 단위, 각각의 픽쳐 또는 픽쳐 내의 영역 단위(슬라이스 또는 블록 단위)로 실시예 2 내지 4 중에서 선택된 방식이 이용될 수도 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

Claims (10)

  1. 영상을 복호화하는 방법에 있어서,
    인코더로부터 출력된 비트스트림으로부터 필터 인덱스를 파싱하는 단계;
    미리 정해진 필터 뱅크에 속한 복수의 필터 세트 중에서 상기 필터 인덱스를 이용하여 필터 세트를 결정하는 단계;
    상기 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수를 기반으로 필터 계수를 도출하는 단계; 및
    예측 신호와 차분 신호를 이용하여 획득된 복원 영상에 상기 도출된 필터 계수를 이용하여 필터링을 적용하는 단계를 포함하는 영상 복호화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터 인덱스는 상기 필터 뱅크에 속한 복수의 필터 세트 중에서 원본 영상과 상기 복원 영상 간의 에러를 최소화하는 필터 세트를 지시하는 영상 복호화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 필터 뱅크는 상기 인코더로부터 픽쳐 파라미터 세트(PPS: picture parameter set), 시퀀스 파라미터 세트(SPS: sequence parameter set) 또는 비디오 파라미터 세트(VPS: video parameter set) 중 어느 하나를 통해 전송되는 영상 복호화 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비트스트림으로부터 필터 차분 계수를 파싱하는 단계를 더 포함하고,
    상기 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수와 상기 필터 차분 계수를 합산하여 상기 필터 계수가 도출되는 영상 복호화 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 필터 인덱스는 상기 필터 뱅크에 속한 복수의 필터 세트 중에서, 원본 영상과 상기 복원 영상 간의 에러를 최소화하는 최적의 필터 계수와의 차이가 최소인 필터링을 위한 계수를 정의하는 필터 세트를 지시하는 영상 복호화 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 필터 차분 계수는 상기 최적의 필터 계수와 상기 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수와의 차분 값인 영상 복호화 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 비트스트림으로부터 상기 필터 계수를 도출하기 위한 모델을 특정하는 모델 지시 정보를 파싱하는 단계를 더 포함하고,
    상기 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수와 상기 모델 지시 정보에 의해 특정된 모델로부터 도출된 계수를 합산하여 상기 필터 계수가 도출되는 영상 복호화 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 모델 지시 정보는 어떠한 모델이 이용되는지 지시하는 모델 인덱스, 모델의 특성을 정의하기 위한 모델 파라미터 또는 모델을 위한 계수 중 어느 하나 이상을 포함하는 영상 복호화 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 비트스트림으로부터 필터의 타입을 지시하는 플래그를 파싱하는 단계를 더 포함하고,
    상기 플래그의 값에 따라 상기 필터 뱅크 중에서 상기 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트로부터 상기 필터 계수가 도출되는지 여부가 결정되는 영상 복호화 방법.
  10. 영상을 복호화하는 장치에 있어서,
    인코더로부터 출력된 비트스트림으로부터 필터 인덱스를 파싱하는 엔트로피 디코딩부;
    미리 정해진 필터 뱅크에 속한 복수의 필터 세트 중에서 상기 필터 인덱스를 이용하여 필터 세트를 결정하는 필터 세트 결정부;
    상기 필터 인덱스에 의해 결정된 필터 세트에서 정의된 필터링을 위한 계수를 기반으로 필터 계수를 도출하는 필터 계수 도출부; 및
    예측 신호와 차분 신호를 이용하여 획득된 복원 영상에 상기 도출된 필터 계수를 이용하여 필터링을 적용하는 필터링 적용부를 포함하는 장치.
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