WO2017043949A1 - 비디오 신호 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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이배근
김주영
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Definitions

  • the present invention relates to a video signal processing method and apparatus.
  • High efficiency image compression techniques can be used to solve these problems caused by high resolution and high quality image data.
  • An inter-screen prediction technique for predicting pixel values included in the current picture from a picture before or after the current picture using an image compression technique an intra prediction technique for predicting pixel values included in a current picture using pixel information in the current picture
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for hierarchically dividing a coding block in encoding / decoding a video signal.
  • An object of the present invention is to provide an intra prediction method and apparatus for encoding / decoding target block in encoding / decoding a video signal.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for correcting prediction samples of an encoding / decoding target block in encoding / decoding a video signal.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for updating a first prediction sample generated through intra prediction to a second prediction sample by using an offset in encoding / decoding a video signal.
  • the video signal decoding method and apparatus perform intra prediction on a current block to generate a first prediction sample, determine an intra prediction pattern specifying a pattern in which the current block is divided into sub-blocks, and Based on an intra prediction pattern, an offset may be determined in units of sub blocks of the current block, and a second prediction sample may be generated in units of sub blocks of the current block by using the first prediction sample and the offset. .
  • the current block may include a plurality of sub blocks, and it may be determined whether the offset is set for each sub block.
  • whether an offset is set in a sub block may be determined based on the position of the sub block.
  • the current block may include a plurality of sub blocks, and the offset may be set to different values for each sub block.
  • the offset may be derived from a reference sample neighboring the current block.
  • the video signal encoding method and apparatus perform intra prediction on a current block to generate a first prediction sample, determine an intra prediction pattern specifying a pattern in which the current block is divided into sub-blocks, and Based on an intra prediction pattern, an offset may be determined in units of sub blocks of the current block, and a second prediction sample may be generated in units of sub blocks of the current block by using the first prediction sample and the offset. .
  • the current block may include a plurality of sub blocks, and it may be determined whether the offset is set for each sub block.
  • whether an offset is set in a sub block may be determined based on the position of the sub block.
  • the current block may include a plurality of sub blocks, and the offset may be set to a different value for each sub block.
  • the offset may be derived from a reference sample neighboring the current block.
  • coding efficiency can be improved through hierarchical / adaptive division of coding blocks.
  • the intra prediction mode of the encoding / decoding target block can be effectively determined, and the accuracy of intra prediction can be improved.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an image encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an image decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 illustrates an example in which a coding block is hierarchically divided based on a tree structure according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 4 illustrates a type of intra prediction mode that is pre-defined in an image encoder / decoder as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 5 is a flowchart schematically illustrating an intra prediction method according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 6 illustrates a method of correcting a predictive sample of a current block based on difference information of neighboring samples, according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 7 and 8 illustrate a method of correcting a predictive sample based on a predetermined correction filter according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 9 illustrates a method of correcting a prediction sample using weights and offsets as an embodiment to which the present invention is applied.
  • 10 to 15 illustrate a method of configuring a template for determining a weight w as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 16 illustrates a method of correcting a prediction sample based on an offset according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • 17 to 21 are diagrams illustrating intra prediction patterns of a current block according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 22 illustrates a method for performing prediction using an intra block copy technique as an embodiment to which the present invention is applied.
  • 23 is a flowchart illustrating a process of encoding a symbol.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating an example of dividing a section between [0, 1) into a sub section based on a probability of occurrence of a symbol.
  • 25 is a diagram illustrating an example in which a probability index is set according to a position of a block to be encoded.
  • 26 and 27 are diagrams showing examples of dividing a tile and a slice segment.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating an example in which an initial probability index for each tile is variably determined.
  • the video signal decoding method and apparatus perform intra prediction on a current block to generate a first prediction sample, determine an intra prediction pattern specifying a pattern in which the current block is divided into sub-blocks, and Based on an intra prediction pattern, an offset may be determined in units of sub blocks of the current block, and a second prediction sample may be generated in units of sub blocks of the current block by using the first prediction sample and the offset. .
  • the current block may include a plurality of sub blocks, and it may be determined whether the offset is set for each sub block.
  • whether an offset is set in a sub block may be determined based on the position of the sub block.
  • the current block may include a plurality of sub blocks, and the offset may be set to different values for each sub block.
  • the offset may be derived from a reference sample neighboring the current block.
  • the video signal encoding method and apparatus perform intra prediction on a current block to generate a first prediction sample, determine an intra prediction pattern specifying a pattern in which the current block is divided into sub-blocks, and Based on an intra prediction pattern, an offset may be determined in units of sub blocks of the current block, and a second prediction sample may be generated in units of sub blocks of the current block by using the first prediction sample and the offset. .
  • the current block may include a plurality of sub blocks, and it may be determined whether the offset is set for each sub block.
  • whether an offset is set in a sub block may be determined based on the position of the sub block.
  • the current block may include a plurality of sub blocks, and the offset may be set to a different value for each sub block.
  • the offset may be derived from a reference sample neighboring the current block.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an image encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the image encoding apparatus 100 may include a picture splitter 110, a predictor 120 and 125, a transformer 130, a quantizer 135, a realigner 160, and an entropy encoder. 165, an inverse quantizer 140, an inverse transformer 145, a filter 150, and a memory 155.
  • each of the components shown in FIG. 1 is independently illustrated to represent different characteristic functions in the image encoding apparatus, and does not mean that each of the components is made of separate hardware or one software component unit.
  • each component is included in each component for convenience of description, and at least two of the components may be combined into one component, or one component may be divided into a plurality of components to perform a function.
  • Integrated and separate embodiments of the components are also included within the scope of the present invention without departing from the spirit of the invention.
  • the components may not be essential components for performing essential functions in the present invention, but may be optional components for improving performance.
  • the present invention can be implemented including only the components essential for implementing the essentials of the present invention except for the components used for improving performance, and the structure including only the essential components except for the optional components used for improving performance. Also included in the scope of the present invention.
  • the picture dividing unit 110 may divide the input picture into at least one processing unit.
  • the processing unit may be a prediction unit (PU), a transform unit (TU), or a coding unit (CU).
  • the picture dividing unit 110 divides one picture into a combination of a plurality of coding units, prediction units, and transformation units, and combines one coding unit, prediction unit, and transformation unit on a predetermined basis (eg, a cost function). You can select to encode the picture.
  • one picture may be divided into a plurality of coding units.
  • a recursive tree structure such as a quad tree structure may be used, and coding is divided into other coding units by using one image or a largest coding unit as a root.
  • the unit may be split with as many child nodes as the number of split coding units. Coding units that are no longer split according to certain restrictions become leaf nodes. That is, when it is assumed that only square division is possible for one coding unit, one coding unit may be split into at most four other coding units.
  • a coding unit may be used as a unit for encoding or may be used as a unit for decoding.
  • the prediction unit may be split in the form of at least one square or rectangle having the same size in one coding unit, or the prediction unit of any one of the prediction units split in one coding unit is different from one another. It may be divided to have a different shape and / or size than the unit.
  • the intra prediction may be performed without splitting into a plurality of prediction units NxN.
  • the predictors 120 and 125 may include an inter predictor 120 that performs inter prediction and an intra predictor 125 that performs intra prediction. Whether to use inter prediction or intra prediction on the prediction unit may be determined, and specific information (eg, an intra prediction mode, a motion vector, a reference picture, etc.) according to each prediction method may be determined. In this case, the processing unit in which the prediction is performed may differ from the processing unit in which the prediction method and the details are determined. For example, the method of prediction and the prediction mode may be determined in the prediction unit, and the prediction may be performed in the transform unit. The residual value (residual block) between the generated prediction block and the original block may be input to the transformer 130.
  • specific information eg, an intra prediction mode, a motion vector, a reference picture, etc.
  • prediction mode information and motion vector information used for prediction may be encoded by the entropy encoder 165 together with the residual value and transmitted to the decoder.
  • the original block may be encoded as it is and transmitted to the decoder without generating the prediction block through the prediction units 120 and 125.
  • the inter prediction unit 120 may predict the prediction unit based on the information of at least one of the previous picture or the next picture of the current picture. In some cases, the inter prediction unit 120 may predict the prediction unit based on the information of the partial region in which the current picture is encoded. You can also predict units.
  • the inter predictor 120 may include a reference picture interpolator, a motion predictor, and a motion compensator.
  • the reference picture interpolator may receive reference picture information from the memory 155 and generate pixel information of an integer pixel or less in the reference picture.
  • a DCT based 8-tap interpolation filter having different filter coefficients may be used to generate pixel information of integer pixels or less in units of 1/4 pixels.
  • a DCT-based interpolation filter having different filter coefficients may be used to generate pixel information of an integer pixel or less in units of 1/8 pixels.
  • the motion predictor may perform motion prediction based on the reference picture interpolated by the reference picture interpolator.
  • various methods such as full search-based block matching algorithm (FBMA), three step search (TSS), and new three-step search algorithm (NTS) may be used.
  • FBMA full search-based block matching algorithm
  • TSS three step search
  • NTS new three-step search algorithm
  • the motion vector may have a motion vector value of 1/2 or 1/4 pixel units based on the interpolated pixels.
  • the motion prediction unit may predict the current prediction unit by using a different motion prediction method.
  • various methods such as a skip method, a merge method, an advanced motion vector prediction (AMVP) method, an intra block copy method, and the like may be used.
  • AMVP advanced motion vector prediction
  • the intra predictor 125 may generate a prediction unit based on reference pixel information around the current block, which is pixel information in the current picture. If the neighboring block of the current prediction unit is a block that has performed inter prediction, and the reference pixel is a pixel that has performed inter prediction, the reference pixel of the block that has performed intra prediction around the reference pixel included in the block where the inter prediction has been performed Can be used as a substitute for information. That is, when the reference pixel is not available, the unavailable reference pixel information may be replaced with at least one reference pixel among the available reference pixels.
  • a prediction mode may have a directional prediction mode using reference pixel information according to a prediction direction, and a non-directional mode using no directional information when performing prediction.
  • the mode for predicting the luminance information and the mode for predicting the color difference information may be different, and the intra prediction mode information or the predicted luminance signal information used for predicting the luminance information may be utilized to predict the color difference information.
  • intra prediction When performing intra prediction, if the size of the prediction unit and the size of the transform unit are the same, the intra prediction on the prediction unit is performed based on the pixels on the left of the prediction unit, the pixels on the upper left, and the pixels on the top. Can be performed. However, when performing intra prediction, if the size of the prediction unit is different from that of the transform unit, intra prediction may be performed using a reference pixel based on the transform unit. In addition, intra prediction using N ⁇ N partitioning may be used only for a minimum coding unit.
  • the intra prediction method may generate a prediction block after applying an adaptive intra smoothing (AIS) filter to a reference pixel according to a prediction mode.
  • AIS adaptive intra smoothing
  • the type of AIS filter applied to the reference pixel may be different.
  • the intra prediction mode of the current prediction unit may be predicted from the intra prediction mode of the prediction unit existing around the current prediction unit.
  • the prediction mode of the current prediction unit is predicted by using the mode information predicted from the neighboring prediction unit, if the intra prediction mode of the current prediction unit and the neighboring prediction unit is the same, the current prediction unit and the neighboring prediction unit using the predetermined flag information If the prediction modes of the current prediction unit and the neighboring prediction unit are different, entropy encoding may be performed to encode the prediction mode information of the current block.
  • a residual block may include a prediction unit performing prediction based on the prediction units generated by the prediction units 120 and 125 and residual information including residual information that is a difference from an original block of the prediction unit.
  • the generated residual block may be input to the transformer 130.
  • the transform unit 130 converts the residual block including residual information of the original block and the prediction unit generated by the prediction units 120 and 125 into a discrete cosine transform (DCT), a discrete sine transform (DST), and a KLT. You can convert using the same conversion method. Whether to apply DCT, DST, or KLT to transform the residual block may be determined based on intra prediction mode information of the prediction unit used to generate the residual block.
  • DCT discrete cosine transform
  • DST discrete sine transform
  • KLT KLT
  • the quantization unit 135 may quantize the values converted by the transformer 130 into the frequency domain.
  • the quantization coefficient may change depending on the block or the importance of the image.
  • the value calculated by the quantization unit 135 may be provided to the inverse quantization unit 140 and the reordering unit 160.
  • the reordering unit 160 may reorder coefficient values with respect to the quantized residual value.
  • the reordering unit 160 may change the two-dimensional block shape coefficients into a one-dimensional vector form through a coefficient scanning method. For example, the reordering unit 160 may scan from DC coefficients to coefficients in the high frequency region by using a Zig-Zag scan method and change them into one-dimensional vectors.
  • a vertical scan for scanning two-dimensional block shape coefficients in a column direction instead of a zig-zag scan may be used, and a horizontal scan for scanning two-dimensional block shape coefficients in a row direction. That is, according to the size of the transform unit and the intra prediction mode, it is possible to determine which scan method among the zig-zag scan, the vertical scan, and the horizontal scan is used.
  • the entropy encoder 165 may perform entropy encoding based on the values calculated by the reordering unit 160. Entropy encoding may use various encoding methods such as, for example, Exponential Golomb, Context-Adaptive Variable Length Coding (CAVLC), and Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC).
  • Entropy encoding may use various encoding methods such as, for example, Exponential Golomb, Context-Adaptive Variable Length Coding (CAVLC), and Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC).
  • the entropy encoder 165 receives residual value coefficient information, block type information, prediction mode information, partition unit information, prediction unit information, transmission unit information, and motion of the coding unit from the reordering unit 160 and the prediction units 120 and 125.
  • Various information such as vector information, reference frame information, interpolation information of a block, and filtering information can be encoded.
  • the entropy encoder 165 may entropy encode a coefficient value of a coding unit input from the reordering unit 160.
  • the inverse quantizer 140 and the inverse transformer 145 inverse quantize the quantized values in the quantizer 135 and inversely transform the transformed values in the transformer 130.
  • the residual value generated by the inverse quantizer 140 and the inverse transformer 145 is reconstructed by combining the prediction units predicted by the motion estimator, the motion compensator, and the intra predictor included in the predictors 120 and 125. You can create a Reconstructed Block.
  • the filter unit 150 may include at least one of a deblocking filter, an offset correction unit, and an adaptive loop filter (ALF).
  • a deblocking filter may include at least one of a deblocking filter, an offset correction unit, and an adaptive loop filter (ALF).
  • ALF adaptive loop filter
  • the deblocking filter may remove block distortion caused by boundaries between blocks in the reconstructed picture.
  • it may be determined whether to apply a deblocking filter to the current block based on the pixels included in several columns or rows included in the block.
  • a strong filter or a weak filter may be applied according to the required deblocking filtering strength.
  • horizontal filtering and vertical filtering may be performed in parallel when vertical filtering and horizontal filtering are performed.
  • the offset correction unit may correct the offset with respect to the original image on a pixel-by-pixel basis for the deblocking image.
  • the pixels included in the image are divided into a predetermined number of areas, and then, an area to be offset is determined, an offset is applied to the corresponding area, or offset considering the edge information of each pixel. You can use this method.
  • Adaptive Loop Filtering may be performed based on a value obtained by comparing the filtered reconstructed image with the original image. After dividing the pixels included in the image into a predetermined group, one filter to be applied to the group may be determined and filtering may be performed for each group. For information related to whether to apply ALF, a luminance signal may be transmitted for each coding unit (CU), and the shape and filter coefficient of an ALF filter to be applied may vary according to each block. In addition, regardless of the characteristics of the block to be applied, the same type (fixed form) of the ALF filter may be applied.
  • ALF Adaptive Loop Filtering
  • the memory 155 may store the reconstructed block or picture calculated by the filter unit 150, and the stored reconstructed block or picture may be provided to the predictors 120 and 125 when performing inter prediction.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an image decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the image decoder 200 includes an entropy decoder 210, a reordering unit 215, an inverse quantizer 220, an inverse transformer 225, a predictor 230, 235, and a filter unit ( 240, a memory 245 may be included.
  • the input bitstream may be decoded by a procedure opposite to that of the image encoder.
  • the entropy decoder 210 may perform entropy decoding in a procedure opposite to that of the entropy encoding performed by the entropy encoder of the image encoder. For example, various methods such as Exponential Golomb, Context-Adaptive Variable Length Coding (CAVLC), and Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC) may be applied to the method performed by the image encoder.
  • various methods such as Exponential Golomb, Context-Adaptive Variable Length Coding (CAVLC), and Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC) may be applied to the method performed by the image encoder.
  • the entropy decoder 210 may decode information related to intra prediction and inter prediction performed by the encoder.
  • the reordering unit 215 may reorder the entropy decoded bitstream by the entropy decoding unit 210 based on a method of rearranging the bitstream. Coefficients expressed in the form of a one-dimensional vector may be reconstructed by reconstructing the coefficients in a two-dimensional block form.
  • the reordering unit 215 may be realigned by receiving information related to coefficient scanning performed by the encoder and performing reverse scanning based on the scanning order performed by the corresponding encoder.
  • the inverse quantization unit 220 may perform inverse quantization based on the quantization parameter provided by the encoder and the coefficient values of the rearranged block.
  • the inverse transform unit 225 may perform an inverse transform, i.e., an inverse DCT, an inverse DST, and an inverse KLT, for a quantization result performed by the image encoder, that is, a DCT, DST, and KLT. Inverse transformation may be performed based on a transmission unit determined by the image encoder.
  • the inverse transform unit 225 of the image decoder may selectively perform a transform scheme (eg, DCT, DST, KLT) according to a plurality of pieces of information such as a prediction method, a size of a current block, and a prediction direction.
  • a transform scheme eg, DCT, DST, KLT
  • the prediction units 230 and 235 may generate the prediction block based on the prediction block generation related information provided by the entropy decoder 210 and previously decoded blocks or picture information provided by the memory 245.
  • Intra prediction is performed on a prediction unit based on a pixel, but when intra prediction is performed, when the size of the prediction unit and the size of the transformation unit are different, intra prediction may be performed using a reference pixel based on the transformation unit. Can be.
  • intra prediction using N ⁇ N partitioning may be used only for the smallest coding unit.
  • the predictors 230 and 235 may include a prediction unit determiner, an inter predictor, and an intra predictor.
  • the prediction unit determiner receives various information such as prediction unit information input from the entropy decoder 210, prediction mode information of the intra prediction method, and motion prediction related information of the inter prediction method, and distinguishes the prediction unit from the current coding unit, and predicts It may be determined whether the unit performs inter prediction or intra prediction.
  • the inter prediction unit 230 predicts the current prediction based on information included in at least one of a previous picture or a subsequent picture of the current picture including the current prediction unit by using information required for inter prediction of the current prediction unit provided by the image encoder. Inter prediction may be performed on a unit. Alternatively, inter prediction may be performed based on information of some regions pre-restored in the current picture including the current prediction unit.
  • a motion prediction method of a prediction unit included in a coding unit based on a coding unit includes a skip mode, a merge mode, an AMVP mode, and an intra block copy mode. It can be determined whether or not it is a method.
  • the intra predictor 235 may generate a prediction block based on pixel information in the current picture.
  • intra prediction may be performed based on intra prediction mode information of the prediction unit provided by the image encoder.
  • the intra predictor 235 may include an adaptive intra smoothing (AIS) filter, a reference pixel interpolator, and a DC filter.
  • the AIS filter is a part of filtering the reference pixel of the current block and determines whether to apply the filter according to the prediction mode of the current prediction unit.
  • AIS filtering may be performed on the reference pixel of the current block by using the prediction mode and the AIS filter information of the prediction unit provided by the image encoder. If the prediction mode of the current block is a mode that does not perform AIS filtering, the AIS filter may not be applied.
  • the reference pixel interpolator may generate a reference pixel having an integer value or less by interpolating the reference pixel. If the prediction mode of the current prediction unit is a prediction mode for generating a prediction block without interpolating the reference pixel, the reference pixel may not be interpolated.
  • the DC filter may generate the prediction block through filtering when the prediction mode of the current block is the DC mode.
  • the reconstructed block or picture may be provided to the filter unit 240.
  • the filter unit 240 may include a deblocking filter, an offset correction unit, and an ALF.
  • Information about whether a deblocking filter is applied to a corresponding block or picture, and when the deblocking filter is applied to the corresponding block or picture, may be provided with information about whether a strong filter or a weak filter is applied.
  • the deblocking filter related information provided by the image encoder may be provided and the deblocking filtering of the corresponding block may be performed in the image decoder.
  • the offset correction unit may perform offset correction on the reconstructed image based on the type of offset correction and offset value information applied to the image during encoding.
  • the ALF may be applied to a coding unit based on ALF application information, ALF coefficient information, and the like provided from the encoder. Such ALF information may be provided included in a specific parameter set.
  • the memory 245 may store the reconstructed picture or block to use as a reference picture or reference block, and may provide the reconstructed picture to the output unit.
  • a coding unit is used as a coding unit for convenience of description, but may also be a unit for performing decoding as well as encoding.
  • FIG. 3 illustrates an example in which a coding block is hierarchically divided based on a tree structure according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the input video signal is decoded in predetermined block units, and the basic unit for decoding the input video signal in this way is called a coding block.
  • the coding block may be a unit for performing intra / inter prediction, transformation, and quantization.
  • the coding block may be a square or non-square block with any size in the range 8x8 to 64x64, and may be a square or non-square block with a size of 128x128, 256x256 or more.
  • the coding block may be hierarchically divided based on at least one of a quad tree and a binary tree.
  • quad tree-based partitioning may mean a method in which a 2Nx2N coding block is divided into four NxN coding blocks
  • binary tree-based partitioning may mean a method in which one coding block is divided into two coding blocks.
  • Binary tree-based partitioning may be performed symmetrically or asymmetrically.
  • the coding block divided based on the binary tree may be a square block or a non-square block such as a rectangle.
  • Binary tree-based partitioning may be performed on coding blocks in which quadtree-based partitioning is no longer performed.
  • Quad tree-based partitioning may no longer be performed on a coding block partitioned based on a binary tree.
  • Information indicating a quad tree based partition, information about a size / depth of a coding block allowing quad tree based partitioning, and binary tree based partitioning to implement the quad tree or binary tree based adaptive partitioning Information about the size / depth of coding blocks that allow binary tree based splitting, information about the size / depth of coding blocks that do not allow binary tree based splitting, or whether the binary tree based splitting is vertical, or Information about whether the image is in the horizontal direction may be used.
  • the first coding block 300 having a split depth of k may be divided into a plurality of second coding blocks based on a quad tree.
  • the second coding blocks 310 to 340 are square blocks having half the width and the height of the first coding block, and the split depth of the second coding block may be increased to k + 1.
  • the second coding block 310 having the division depth k + 1 may be divided into a plurality of third coding blocks having the division depth k + 2. Partitioning of the second coding block 310 may be selectively performed using either a quart tree or a binary tree according to a partitioning scheme.
  • the splitting scheme may be determined based on at least one of information indicating splitting based on the quad tree or information indicating splitting based on the binary tree.
  • the second coding block 310 When the second coding block 310 is divided on the basis of the quart tree, the second coding block 310 is divided into four third coding blocks 310a having half the width and the height of the second coding block, The split depth can be increased to k + 2.
  • the second coding block 310 when the second coding block 310 is divided on a binary tree basis, the second coding block 310 may be split into two third coding blocks. In this case, each of the two third coding blocks is a non-square block having one half of the width and the height of the second coding block, and the split depth may be increased to k + 2.
  • the second coding block may be determined as a non-square block in the horizontal direction or the vertical direction according to the division direction, and the division direction may be determined based on information about whether the binary tree-based division is the vertical direction or the horizontal direction.
  • the second coding block 310 may be determined as an end coding block that is no longer split based on the quad tree or the binary tree, and in this case, the corresponding coding block may be used as a prediction block or a transform block.
  • the third coding block 310a may be determined as an end coding block like the division of the second coding block 310, or may be further divided based on a quad tree or a binary tree.
  • the third coding block 310b split based on the binary tree may be further divided into a vertical coding block 310b-2 or a horizontal coding block 310b-3 based on the binary tree, and corresponding coding
  • the partition depth of the block can be increased to k + 3.
  • the third coding block 310b may be determined as an end coding block 310b-1 that is no longer split based on the binary tree, in which case the coding block 310b-1 may be used as a prediction block or a transform block. Can be.
  • the above-described partitioning process allows information about the size / depth of a coding block that allows quad-tree based partitioning, information about the size / depth of the coding block that allows binary tree-based partitioning, or binary-tree based partitioning. It may be limitedly performed based on at least one of the information about the size / depth of the coding block that is not.
  • FIG. 4 illustrates a type of intra prediction mode that is pre-defined in an image encoder / decoder as an embodiment to which the present invention is applied.
  • the image encoder / decoder may perform intra prediction using any one of pre-defined intra prediction modes.
  • the pre-defined intra prediction mode for intra prediction may consist of a non-directional prediction mode (eg, planar mode, DC mode) and 33 directional prediction modes.
  • more directional prediction modes may be used than 33 directional prediction modes to increase the accuracy of intra prediction. That is, the angle of the directional prediction mode may be further subdivided to define M extended directional prediction modes (M> 33), and the predetermined angle may be defined using at least one of the 33 pre-defined directional prediction modes. It is also possible to derive and use a directional prediction mode with.
  • the extended intra prediction mode 4 is an example of an extended intra prediction mode, and the extended intra prediction mode may be configured of two non-directional prediction modes and 65 extended directional prediction modes.
  • the extended intra prediction mode may be used in the same way for the luminance component and the chrominance component, or may use a different number of intra prediction modes for each component. For example, 67 extended intra prediction modes may be used in the luminance component, and 35 intra prediction modes may be used in the chrominance component.
  • intra prediction may be performed using different numbers of intra prediction modes according to a color difference format. For example, in 4: 2: 0 format, intra prediction may be performed using 67 intra prediction modes in a luminance component, and 35 intra prediction modes may be used in a chrominance component, and in 4: 4: 4 format. Intra prediction may be used using 67 intra prediction modes in both a luminance component and a chrominance component.
  • intra prediction may be performed using different numbers of intra prediction modes according to the size and / or shape of the block. That is, intra prediction may be performed using 35 intra prediction modes or 67 intra prediction modes according to the size and / or shape of the PU or CU. For example, if the size of a CU or PU is less than 64x64 or an asymmetric partition, intra prediction can be performed using 35 intra prediction modes, and the size of the CU or PU is greater than or equal to 64x64. In this case, intra prediction may be performed using 67 intra prediction modes. Intra_2Nx2N may allow 65 directional intra prediction modes, and Intra_NxN may allow only 35 directional intra prediction modes.
  • FIG. 5 is a flowchart schematically illustrating an intra prediction method according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • an intra prediction mode of a current block may be determined (S500).
  • the intra prediction mode of the current block may be derived based on the candidate list and the index.
  • the candidate list includes a plurality of candidates, and the plurality of candidates may be determined based on the intra prediction mode of the neighboring block adjacent to the current block.
  • the neighboring block may include at least one of blocks located at the top, bottom, left, right, or corner of the current block.
  • the index may specify any one of a plurality of candidates belonging to the candidate list.
  • the candidate specified by the index may be set to the intra prediction mode of the current block.
  • the intra prediction mode used by the neighboring block for intra prediction may be set as a candidate.
  • an intra prediction mode having a direction similar to that of the neighboring block may be set as a candidate.
  • the intra prediction mode having similar directionality may be determined by adding or subtracting a predetermined constant value to the intra prediction mode of the neighboring block.
  • the predetermined constant value may be an integer of 1, 2 or more.
  • the candidate list may further include a default mode.
  • the default mode may include at least one of a planner mode, a DC mode, a vertical mode, and a horizontal mode.
  • the default mode may be adaptively added in consideration of the maximum number of candidates included in the candidate list of the current block.
  • the maximum number of candidates that can be included in the candidate list may be three, four, five, six, or more.
  • the maximum number of candidates that may be included in the candidate list may be a fixed value preset in the image encoder / decoder and may be variably determined based on the attributes of the current block.
  • the attribute may mean the location / size / type of a block, the number / type of intra prediction modes in which the block can be used, and the like.
  • information indicating the maximum number of candidates included in the candidate list may be separately signaled, and the maximum number of candidates included in the candidate list may be variably determined using the information.
  • Information indicating the maximum number of candidates may be signaled at least one of a sequence level, a picture level, a slice level, or a block level.
  • the intra prediction mode of the neighboring block is converted into an index corresponding to the extended intra prediction mode, or corresponding to the 35 intra prediction modes.
  • the candidate can be derived by converting to an index.
  • a pre-defined table may be used for the conversion of the index, or a scaling operation based on a predetermined value may be used.
  • the pre-defined table may define a mapping relationship between different groups of intra prediction modes (eg, extended intra prediction modes and 35 intra prediction modes).
  • the left neighbor block uses 35 intra prediction modes and the intra prediction mode of the left neighbor block is 10 (horizontal mode), it is converted from the extended intra prediction mode to index 16 corresponding to the horizontal mode. Can be.
  • the upper neighboring block uses the extended intra prediction mode and the intra prediction mode index of the upper neighboring block is 50 (vertical mode), it may be converted from the 35 intra prediction modes to the index 26 corresponding to the vertical mode. have.
  • an intra prediction mode may be derived independently of each of the luminance component and the chrominance component, and the chrominance component may be derived as a dependency on the intra prediction mode of the luminance component.
  • the intra prediction mode of the chrominance component may be determined based on the intra prediction mode of the luminance component, as shown in Table 1 below.
  • intra_chroma_pred_mode means information signaled to specify an intra prediction mode of a chrominance component
  • IntraPredModeY represents an intra prediction mode of a luminance component
  • a reference sample for intra prediction of the current block may be derived (S510).
  • a reference sample for intra prediction may be derived based on a neighboring sample of the current block.
  • the peripheral sample may mean a reconstruction sample of the above-described peripheral block, which may be a reconstruction sample before the in-loop filter is applied or a reconstruction sample after the in-loop filter is applied.
  • the surrounding sample reconstructed before the current block may be used as the reference sample, and the surrounding sample filtered based on a predetermined intra filter may be used as the reference sample.
  • the intra filter may include at least one of a first intra filter applied to a plurality of peripheral samples located on the same horizontal line or a second intra filter applied to a plurality of peripheral samples located on the same vertical line. Depending on the position of the peripheral sample, either the first intra filter or the second intra filter may be selectively applied, or two intra filters may be applied in duplicate.
  • the filtering may be adaptively performed based on at least one of the intra prediction mode of the current block or the size of the transform block for the current block. For example, filtering may not be performed when the intra prediction mode of the current block is a DC mode, a vertical mode, or a horizontal mode. When the size of the transform block is NxM, filtering may not be performed.
  • N and M may be the same or different values, and may be any one of 4, 8, 16, or more values.
  • filtering may be selectively performed based on a comparison result between a difference between the intra prediction mode and the vertical mode (or the horizontal mode) of the current block and a pre-defined threshold. For example, filtering may be performed only when the difference between the intra prediction mode and the vertical mode of the current block is larger than the threshold.
  • the threshold may be defined for each transform block size as shown in Table 2.
  • the intra filter may be determined as one of a plurality of intra filter candidates pre-defined in the image encoder / decoder. To this end, a separate index for specifying an intra filter of the current block among the plurality of intra filter candidates may be signaled. Alternatively, the intra filter may be determined based on at least one of the size / shape of the current block, the size / shape of the transform block, the information about the filter strength, or the variation of surrounding samples.
  • intra prediction may be performed using an intra prediction mode and a reference sample of the current block (S520).
  • the prediction sample of the current block may be obtained using the intra prediction mode determined in S500 and the reference sample derived in S510.
  • the process may further include a correction process for the prediction sample generated through the above-described prediction process, which will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 15.
  • the correction process to be described later is not limited to being applied only to the intra prediction sample, but may also be applied to the inter prediction sample or the reconstruction sample.
  • FIG. 6 illustrates a method of correcting a predictive sample of a current block based on difference information of neighboring samples, according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the prediction sample of the current block may be corrected based on difference information of a plurality of neighboring samples for the current block.
  • the correction may be performed on all prediction samples belonging to the current block, or may be performed only on prediction samples belonging to a predetermined partial region.
  • Some areas may be one row / column or a plurality of rows / columns, which may be pre-configured areas for correction in the image encoder / decoder, based on at least one of the size / shape or intra prediction mode of the current block. May be variably determined.
  • the neighboring samples may belong to at least one of the neighboring blocks located at the top, left, and top left corners of the current block.
  • the number of peripheral samples used for the calibration may be two, three, four or more.
  • the position of the neighboring samples may be variably determined according to the position of the prediction sample to be corrected in the current block. Alternatively, some of the surrounding samples may have a fixed position regardless of the position of the prediction sample to be corrected, and others may have a variable position according to the position of the prediction sample to be corrected.
  • the difference information of the neighboring samples may mean a difference sample between the neighboring samples, or may mean a value obtained by scaling the difference sample to a predetermined constant value (eg, 1, 2, 3, etc.).
  • a predetermined constant value eg, 1, 2, 3, etc.
  • the predetermined constant value may be determined in consideration of the position of the prediction sample to be corrected, the position of the column or row to which the prediction sample to be corrected belongs, and the position of the prediction sample within the column or row.
  • the intra prediction mode of the current block is the vertical mode
  • the difference sample between the peripheral sample p (-1, y) adjacent to the left boundary of the current block and the upper left peripheral sample p (-1, -1) is used.
  • the intra prediction mode of the current block is the horizontal mode
  • the difference sample between the neighboring sample p (x, -1) and the upper left neighboring sample p (-1, -1) adjacent to the upper boundary of the current block is used.
  • Equation 2 a final prediction sample may be obtained.
  • the difference sample between the peripheral sample p (-1, y) adjacent to the left boundary of the current block and the upper left peripheral sample p (-1, -1) is used.
  • the final prediction sample can be obtained.
  • the difference sample may be added to the prediction sample, and the difference sample may be scaled to a predetermined constant value and then added to the prediction sample.
  • the predetermined constant value used for scaling may be determined differently depending on the column and / or the row.
  • the intra prediction mode of the current block is the horizontal mode
  • the difference sample between the neighboring sample p (x, -1) and the upper left neighboring sample p (-1, -1) adjacent to the upper boundary of the current block is used.
  • the final prediction sample can be obtained, as described above in the vertical mode.
  • FIG. 7 and 8 illustrate a method of correcting a predictive sample based on a predetermined correction filter according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the prediction sample may be corrected based on the surrounding sample of the prediction sample to be corrected and a predetermined correction filter.
  • the neighboring sample may be specified by an angular line of the directional prediction mode of the current block, and may be one or more samples located on the same angular line as the prediction sample to be corrected.
  • the neighboring sample may be a prediction sample belonging to the current block or may be a reconstruction sample belonging to a neighboring block reconstructed before the current block.
  • the number of taps, strength, or filter coefficients of the correction filter is at least one of the position of the prediction sample to be corrected, whether the prediction sample to be corrected is located at the boundary of the current block, the intra prediction mode of the current block, the angle of the directional prediction mode, and the periphery. It may be determined based on at least one of the prediction mode (inter or intra mode) of the block or the size / shape of the current block.
  • the lower left prediction / restore sample may belong to the previous line of the line to which the prediction sample to be corrected belongs, which may belong to the same block as the current sample or may belong to a neighboring block adjacent to the current block.
  • Filtering on the prediction sample may be performed only on a line located at a block boundary or may be performed on a plurality of lines.
  • a correction filter in which at least one of the filter tap number or the filter coefficient is different for each line may be used. For example, you can use the (1 / 2,1 / 2) filter for the left first line closest to the block boundary, the (12/16, 4/16) filter for the second line, and the third line. In the case of the (14/16, 2/16) filter, the fourth line may use the (15/16, 1/16) filter.
  • filtering may be performed at a block boundary as shown in FIG. 8, and the prediction sample may be corrected using a 3-tap correction filter. have.
  • the filtering may be performed by using a 3-tap correction filter that receives the lower left sample of the predicted sample to be corrected, the lower sample of the lower left sample, and the predicted sample to be corrected.
  • the position of the peripheral sample used in the correction filter may be determined differently based on the directional prediction mode.
  • the filter coefficients of the correction filter may be determined differently according to the directional prediction mode.
  • Different correction filters may be applied depending on whether the neighboring block is an inter mode or an intra mode.
  • a filtering method that adds more weight to the predictive sample may be used than when the neighboring block is encoded in the inter mode.
  • the intra prediction mode is 34
  • the (1/2, 1/2) filter is used when the neighboring block is encoded in the inter mode
  • (4/16) when the neighboring block is encoded in the intra mode is encoded in the intra mode.
  • 12/16) filters can be used.
  • the number of lines filtered in the current block may be different according to the size / shape of the current block (eg, coding block, prediction block). For example, if the size of the current block is less than or equal to 32x32, filter only one line at the block boundary; otherwise, filter on multiple lines, including one line at the block boundary. It may be.
  • FIG. 9 illustrates a method of correcting a prediction sample using weights and offsets as an embodiment to which the present invention is applied.
  • the illuminance change between the previous frame and the current frame occurs so that the image quality of the predicted image that is not encoded by intra prediction or inter prediction or encoded by intra prediction or inter prediction is relatively high. Low cases may occur. In this case, the image quality of the predicted image may be improved by applying a weight and an offset for illuminance compensation to the predicted sample.
  • At least one of a weight w and an offset f may be determined (S900).
  • At least one of the weight w or offset f may be signaled in at least one of a sequence parameter set, a picture parameter set, or a slice header.
  • at least one of the weight w and the offset f may be signaled in units of a predetermined block sharing the same, and a plurality of blocks (eg, CU, PU, TU) belonging to the predetermined block unit are signaled. Can share the weight w and / or offset f.
  • At least one of the weight w or the offset f may be signaled regardless of the prediction mode of the current block, or may be selectively signaled in consideration of the prediction mode.
  • the inter mode may include at least one of a skip mode, a merge mode, an AMVP mode, or a current picture reference mode.
  • the current picture reference mode may mean a prediction mode using a pre-restored region in the current picture to which the current block belongs. A motion vector for the current picture reference mode may be used to specify the pre-restored region.
  • a flag or index indicating whether the current block is a block encoded in the current picture reference mode may be signaled or may be inferred through the reference picture index of the current block.
  • the reference picture index may be variably positioned. For this purpose, a separate reference picture index indicating a location of the current picture may be signaled.
  • the weight may be derived using a change in illuminance between a first type of a specific template neighboring the current block and a second template neighboring the previous block corresponding thereto.
  • the second template may include an insoluble sample.
  • the available sample may be copied and used at the location of the insoluble sample, or the available sample may be derived and used by interpolation between the plurality of available samples.
  • the available samples used at this time may belong to the second template or may belong to the neighboring block.
  • At least one of the coefficients, the shape, or the number of taps of the filter used for interpolation may be variably determined based on the size and / or shape of the template. A method of configuring a template will be described in detail with reference to FIGS. 10 to 15.
  • the neighboring samples of the current block are yi (i is 0 to N-1) and the neighboring samples of the corresponding block are xi (i is 0 to N-1).
  • the weight w and offset f are as follows. Can be induced.
  • the weight w and the offset f may be derived by obtaining a minimum value of E (w, f) of Equation 7 using a template of a specific type neighboring the current block.
  • Equation 8 The method of obtaining the minimum value of Equation 7 may be modified as shown in Equation 8.
  • Equation 9 which derives the weight w
  • Equation 10 which derives the offset f
  • the prediction sample may be corrected using at least one of a weight and an offset determined in S900.
  • the corrected prediction sample P ' may be obtained by applying a weight (w) and an offset (f) to the prediction sample P generated through intra prediction, as shown in Equation 11 below. Can be.
  • the weight w and the offset f may be applied to the prediction sample generated through inter prediction or may be applied to the reconstructed sample.
  • 10 to 15 illustrate a method of configuring a template for determining a weight w as an embodiment to which the present invention is applied.
  • all neighboring samples adjacent to the current block may be configured as a template, or a template may be configured from some sub-sampled samples among neighboring samples adjacent to the current block.
  • the center diagram of FIG. 10 is a 1/2 sub-sampling example, and the template may be configured only with a sample of gray parts. Instead of 1/2 sub-sampling, templates may be configured using 1/4 sub-sampling and 1/8 sub-sampling.
  • the template may be configured except for the sample located at the upper left of all the neighboring samples adjacent to the current block.
  • a template consisting only of samples located on the left side may be used in consideration of the position of a current block in a picture or a coding tree block (Largest Coding Unit), or a template consisting only of samples located on the top may be used.
  • a template may be configured by expanding the number of neighboring samples. That is, the template of FIG. 11 may be configured of first peripheral samples adjacent to the boundary of the current block and second peripheral samples adjacent to the first peripheral samples.
  • all of the neighboring samples belonging to two adjacent lines from the boundary of the current block may be used as the template, or the template may be configured by sub-sampling the template of the left figure as shown in the center figure. As shown in the right figure of FIG. 11, the template may be configured except four samples belonging to the upper left corner.
  • a template consisting only of samples located on the left side may be used in consideration of the position of a current block in a picture or a coding tree block (Largest Coding Unit), or a template consisting only of samples located on the upper side may be used.
  • different templates may be configured according to the size and / or shape (whether square or symmetric partition) of the current block.
  • the sub-sampling rate of the template may be differently applied according to the size of the current block as shown in FIG. 12.
  • a 1/2 sub-sampling template is constructed as shown in the left figure of FIG. 12, and in a block larger than or equal to 128x128, 1/4 sub as shown in the right figure of FIG. You can configure a sampled template.
  • a template in which the number of adjacent neighboring samples is extended according to the size of the current block may be used.
  • a plurality of template candidates that can be used in the sequence or slice may be determined, and any one of them may be selectively used.
  • the plurality of template candidates may be configured as templates having different shapes and / or sizes. Information about the shape and / or size of the template may be signaled in the sequence header or slice header.
  • an index may be allocated to each template candidate.
  • the syntax type_weight_pred_template_idx may be encoded to identify template candidates used in the current sequence, picture or slice among the plurality of template candidates.
  • the image decoder may selectively use template candidates based on the syntax type_weight_pred_template_idx.
  • the template of the central diagram of FIG. 10 is assigned to 0
  • the template of the right diagram of FIG. 10 is assigned to 1
  • the template of the central diagram of FIG. 11 is assigned to 2
  • FIG. The template in the right figure of the can be assigned to 3, and the template used in the sequence can be signaled.
  • the template is composed by applying different lengths of sub-sampling rates to the long and short sides so that the total number of templates can be 2 ⁇ N. You may.
  • a template may be configured by performing 1/2 sub-sampling on the shorter side and 1/4 sub-sampling on the longer side.
  • the range of reference samples used is limited (for example, intra prediction is performed using only neighboring samples neighboring the current block).
  • the predicted sample may not reflect the characteristics of the original image. For example, when there is an edge in the current block or a new object appears around the boundary of the current block, depending on the position of the prediction sample in the current block, between the prediction sample and the original image. Large differences can occur.
  • the residual value becomes relatively large, which may cause a problem that the amount of bits to be encoded / decoded increases.
  • a residual value in a region relatively far from the boundary of the current block may include a large amount of high frequency components, which may cause a problem in that encoding / decoding efficiency is lowered.
  • a method of generating or updating a prediction sample in sub-block units may be considered. According to this, it is possible to improve the prediction accuracy in a region relatively far from the block boundary.
  • the prediction sample generated based on the directional intra prediction mode will be referred to as a first prediction sample.
  • the prediction sample generated based on the non-directional intra prediction mode or the prediction sample generated by performing inter prediction may also be included in the category of the first prediction sample.
  • FIG. 16 illustrates a method of correcting a prediction sample based on an offset according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • step S1600 it may be determined whether to update the first prediction sample using the offset with respect to the current block (S1600). Whether to update the first prediction sample using the offset may be determined by a flag decoded from the bitstream. For example, a syntax 'is_sub_block_refinement_flag' indicating whether to update the first prediction sample using the offset may be signaled through the bitstream. If the value of is_sub_block_refinement_flag is 1, a method of updating the first prediction sample using an offset may be used in the current block. If the value of is_sub_block_refinement_flag is 0, updating the first prediction sample using an offset in the current block. No method is used. However, step S1600 is for selectively updating the first prediction sample, and is not an essential configuration for achieving the object of the present invention. In some cases, step S1600 may be omitted.
  • the intra prediction pattern of the current block may be determined (S1610). Through the intra prediction pattern, all or a portion of the current block to which the offset is applied, the partition type of the current block, whether the offset is applied to the subblocks included in the current block, or the offset size / sign assigned per subblock (sign ) May be determined.
  • the intra prediction pattern of the current block may be selectively used by any one of a plurality of patterns that are pre-defined in the encoder / decoder, and for this purpose, an index specifying the intra prediction pattern of the current block may be signaled from the bitstream.
  • the intra prediction pattern of the current block may be determined based on a partition mode, a block size / shape, a directional intra prediction mode, an angle of the directional intra prediction mode, or the like of the prediction unit or the coding unit of the current block.
  • Whether the index representing the intra prediction pattern of the current block is signaled may be determined by predetermined flag information signaled from the bitstream.
  • the flag information indicates that an index indicating an intra prediction pattern of the current block from the bitstream is to be signaled
  • the intra prediction pattern of the current block may be determined based on an index decoded from the bitstream.
  • the flag information may be signaled in at least one of a picture, slice, or block level.
  • the intra prediction pattern of the current block may be determined based on the above-described prediction unit of the current block or the partition mode of the encoding unit, or the like. have.
  • the form in which the current block is divided into sub-blocks may have the same form as that in which the coding block is divided into prediction units.
  • an offset may be obtained in units of sub blocks (S1620).
  • the offset may be signaled in a slice unit, a coding unit unit, or a prediction unit unit.
  • the offset may be derived from neighboring samples of the current block.
  • the offset may include at least one of offset size information or offset code information. In this case, the offset size information may fall within an integer range greater than or equal to zero.
  • a second prediction sample may be obtained (S1630).
  • the second prediction sample may be obtained by applying an offset to the first prediction sample.
  • a second prediction sample can be obtained by adding or subtracting the offset to the first prediction sample.
  • 17 to 21 are diagrams illustrating intra prediction patterns of a current block according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the current block is divided into upper and lower subblocks, while an offset is not set in the upper subblock and Offset 'f' may be set.
  • the first prediction sample P (i, j) is used as it is in the upper subblock
  • + f or P (i, j) -f) may be used.
  • 'not set' may mean a case in which an offset is not allocated to a corresponding block, or may mean that an offset of '0' value is allocated.
  • the current block is divided into left and right sub blocks, while an offset is not set in the left sub block and an offset 'f' is set in the right sub block. Accordingly, the first prediction sample P (i, j) is used as it is in the left subblock, and the second prediction sample P (i, j) generated by adding or subtracting an offset to the first prediction sample in the right subblock. ) + f or P (i, j) -f) may be used.
  • the available intra prediction pattern may be limited in range based on the intra prediction mode of the current block. For example, when the intra prediction mode of the current block is a vertical intra prediction mode or a prediction mode in a direction similar to the vertical intra prediction mode (for example, the intra prediction mode index among the 33 directional prediction modes is 22 to 30). ), Only an intra prediction pattern obtained by horizontally dividing the current block (eg, index 0 or index 1 of FIG. 17) may be applied to the current block.
  • the intra prediction mode of the current block is a horizontal intra prediction mode or a prediction mode in a direction similar to the horizontal intra prediction mode (for example, when the intra prediction mode index is 6 to 14 among the 33 directional prediction modes).
  • Only an intra prediction pattern obtained by vertically dividing the current block eg, index 2 or index 3 of FIG. 17 may be applied to the current block.
  • an offset is not set in one of the sub blocks included in the current block, and an offset is set in the other. Whether to set an offset in the subblock may be determined based on information signaled for each subblock.
  • Whether to set an offset in the sub block may be determined based on the position of the sub block or an index for identifying the sub block in the current block. For example, based on a predetermined boundary of the current block, an offset may not be set in a subblock that contacts a predetermined boundary, and an offset may be set in a subblock that does not contact a predetermined boundary.
  • the predetermined boundary is assumed to be the top boundary of the current block, under the intra prediction pattern corresponding to the index '0' or '1', no offset is set for the sub block that is in contact with the top boundary of the current block, For subblocks that do not touch the top boundary, an offset may be set.
  • the offset is not set for the subblock that is in contact with the left boundary of the current block, and the left side of the current block.
  • the offset may be set for subblocks that do not touch the boundary.
  • an offset 'h' may be set in an upper subblock in a current block
  • an offset 'f' may be set in a lower subblock in a current block.
  • the second prediction sample P (i, j) + h or P (i, j) -h is generated by adding or subtracting the offset 'h' to the first prediction sample
  • the lower subblock is generated.
  • a second prediction sample P (i, j) + f or P (i, j) -f may be generated by adding or subtracting an offset 'f' to the first prediction sample.
  • an offset 'h' may be set in the left subblock in the current block
  • an offset 'f' may be set in the right subblock in the current block.
  • a second prediction sample P (i, j) + h or P (i, j) -h obtained by adding or subtracting an offset 'h' to the first prediction sample is generated, and the right subblock is generated.
  • a second prediction sample P (i, j) + f or P (i, j) -f may be generated by adding or subtracting an offset 'f' to the first prediction sample.
  • FIGS. 17 and 18 illustrate that the current block is divided into two sub-blocks having the same size, the number of sub-blocks and / or the size of the sub-blocks included in the current block is illustrated in FIGS. 17 and 18. It is not limited to.
  • the number of subblocks included in the current block may be three or more, and each subblock may have a different size.
  • the available intra prediction patterns may be grouped into a plurality of categories.
  • the intra prediction pattern of the current block may be selected based on a first index for identifying a category and a second index for identifying an intra prediction pattern in the category.
  • twelve intra prediction patterns may be classified into three categories, each including four intra prediction patterns.
  • the intra prediction patterns corresponding to the indexes 0 to 3 are classified as category 0
  • the intra prediction patterns corresponding to the indexes 4 to 7 are classified as category 1
  • the intra prediction patterns corresponding to the indexes 8 to 11 are Can be classified into category 2.
  • the decoder may decode the first index from the bitstream to specify a category that includes at least one intra prediction pattern.
  • the first index may specify any one of categories 0, 1, and 2.
  • the intra prediction pattern of the current block may be determined based on the second index decoded from the bitstream. If category 1 is specified by the first index, the second index may specify any one of four intra prediction patterns included in category 1 (ie, index 4 to index 7).
  • each category includes the same number of intra prediction patterns, but each category does not necessarily need to include the same number of intra prediction patterns.
  • the number of available intra prediction patterns or the number of categories may be determined in sequence or slice units. In addition, at least one of the number of available intra prediction patterns or the number of categories may be signaled through a sequence header or a slice header.
  • the number of available intra prediction patterns and / or the number of categories may be determined based on the size of the prediction unit or the coding unit of the current block. For example, when the size of the current block (eg, a coding unit of the current block) is 64x64 or more, the intra prediction pattern of the current block may be selected from five intra prediction patterns shown in FIG. 20. In contrast, when the size of the current block (eg, the coding unit of the current block) is smaller than 64x64, the intra prediction pattern of the current block may be selected from the intra prediction patterns shown in FIG. 17, 18, or 19. have.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example of an intra prediction pattern having different sizes and shapes of sub blocks.
  • the offset for each sub block may be decoded from the bitstream and derived from neighboring samples adjacent to the current block. May be
  • the offset of the sub block may be determined in consideration of the distance to the sample at a specific position in the current block.
  • the offset may be determined in proportion to a value representing a distance between a sample located at a predetermined position in the current block and a sample located at a predetermined position in the subblock.
  • the offset of the sub block may be determined by adding or subtracting a value determined based on a distance between a sample located at a predetermined position in the current block and a sample located at a predetermined position in the sub block from a preset value.
  • the offset may be determined based on a ratio of a value representing a distance between a sample located at a predetermined position in the current block and a sample located at a predetermined position in the sub-block and a value representing the size of the current block.
  • the sample located at a predetermined position in the current block may include a sample adjacent to the left boundary of the current block, a sample located at the top boundary of the current block, or a sample adjacent to the upper left corner of the current block.
  • FIG. 22 illustrates a method for performing prediction using an intra block copy technique as an embodiment to which the present invention is applied.
  • Intra block copy is a method in which a current block is predicted / restored using a block already reconstructed in the same picture (hereinafter, referred to as a 'reference block'). If the image includes a large number of characters, such as Korean or alphabet, and the characters included when the current block is restored, are included in the decoded block, the encoding / decoding performance may be improved through intra block copying.
  • the intra block copy technique may be classified as an intra prediction method or may be classified as an inter prediction method.
  • an intra prediction mode for the intra block copy technique may be further defined.
  • a flag indicating whether to apply the intra block copy scheme to the current block may be included in the bitstream.
  • the reference picture index of the current block may determine whether the current block uses intra block copy. That is, when the reference picture index of the current block indicates the current picture, the current block may perform inter prediction using intra block copy. To this end, the pre-restored current picture may be added to the reference picture list for the current block.
  • the current picture may exist at a fixed position (eg, the position at which the reference picture index is 0 or the last position) in the reference picture list.
  • the reference picture index may be variably positioned in the reference picture list, and a separate reference picture index indicating the location of the current picture may be signaled for this purpose.
  • a motion vector (hereinafter, referred to as a block vector) may be defined as a position difference between the current block and the reference block.
  • the block vector may be derived as the sum of the predictive block vector and the differential block vector.
  • the encoder may generate a predictive block vector through predictive encoding and encode a differential block vector representing a difference between the block vector and the predictive block vector.
  • the decoder may derive the block vector of the current block by using the prediction block vector derived from the previously decoded information and the differential block vector decoded from the bitstream.
  • the prediction block vector may be derived based on the block vector of the neighboring block adjacent to the current block, the block vector in the LCU including the current block, or the block vector in the LCU row / column including the current block.
  • the encoder may encode the block vector without performing predictive encoding of the block vector.
  • the decoder may obtain the block vector by decoding the block vector information signaled through the bitstream.
  • the correction process may be further accompanied with the prediction / restore sample generated through the intra block copy technique. have.
  • the correction method described with reference to FIGS. 6 to 21 may be applied in the same or similar manner, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the encoder may generate a bitstream by binarizing symbols such as transform coefficients, motion vector differences, and syntax in a slice, and performing arithmetic coding on the binarized values.
  • the context may be determined in consideration of the value of the same symbol of the neighboring block, the information of the neighboring block, or the position of the current block for the compression of the symbol.
  • the probability index is determined based on the selected context, based on the determined probability index, a probability of occurrence of the symbol may be determined. Subsequently, the compression performance of the symbol may be improved through the accumulated statistics of the internal symbols and the occurrence probability and arithmetic coding that are recalculated according to the encoded symbol values.
  • CABAC may be used as an example of the arithmetic coding method.
  • 23 is a flowchart illustrating a process of encoding a symbol.
  • the encoder binarizes the symbol (S2300). If the target symbol to be encoded is not a binary symbol, the encoder may convert the symbol into a binary symbol. For example, the encoder may binarize a non-binary symbol such as a transform coefficient or a motion vector difference into a binary symbol having only 0 and 1 values of the symbol. When the symbol is binarized, a bit having '0' or '1' among mapped codewords may be referred to as a bin.
  • Symbol binarization may be performed through unary binarization, truncated unary binarization, or the like.
  • Table 3 shows the unary binarization method
  • Table 4 shows the cut unary binarization method when the maximum bit length (cMax) is 6.
  • a context model is selected (S2310).
  • the context model represents a probabilistic model for each symbol.
  • Each context model can have a different probability of generating zero or one in the bin.
  • the occurrence probability of a symbol may indicate a probability that 0 or 1 occurs in a bin.
  • HEVC there are about 400 independent contexts for various symbols.
  • a context-specific probability index pStateIdx may be initialized based on at least one of the quantization parameter Qp or the slice type I, P or B.
  • a probabilistic index for each context may be initialized based on at least one of the quantization parameter Qp or the slice type I, P, or B.
  • arithmetic coding may be performed on each symbol (S2320). Arithmetic coding of symbols may be performed for each context model. Accordingly, even in the same symbol, if different contexts are used, probability updates and bitstream coding do not affect each other.
  • encoding may be performed according to the occurrence probability of the symbol and the value of each symbol. In this case, the number of coding bits may be variably determined according to the value of each symbol. That is, when the value of each symbol has a high probability of occurrence, the symbol may be compressed into a small number of bits. As an example, when a value of each symbol has a high probability of occurrence, a symbol having 10 bins may be encoded with less than 10 bits.
  • the symbol can be encoded by dividing the section between [0,1) into sub-sections based on the probability of occurrence of the symbol, and selecting the number and coefficient thereof that can be represented by the smallest bit among real numbers belonging to the divided sub-section.
  • a long sub-section can be allocated if the symbol has a large probability of occurrence
  • a small sub-section can be allocated if the symbol has a small probability of occurrence.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating an example of dividing a section between [0, 1) into a sub section based on a probability of occurrence of a symbol. A procedure of performing arithmetic coding on the symbol '010' when the occurrence probability of 1 is 0.2 and the occurrence probability of 0 is 0.8 will be described.
  • the interval [0, 0.8) is updated to (0.64, 0.8).
  • the symbol '010' may be encoded with a binary representation '11' except for 0.
  • MPS Most Probable Symbol
  • LPS Least Probable Symbol
  • the MPS probability value of the symbol may increase while the LPS probability value may decrease.
  • the MPS probability value of the symbol may decrease while the LPS probability value may increase.
  • MPS occurrence probabilities and LPS issuance probabilities are defined. However, fewer or more MPS occurrence probabilities or LPS occurrence probabilities may be defined and used.
  • MPS occurrence probability and LPS occurrence probability may be specified by an index (pStateIdx) indicating a probability of occurrence of a symbol. The larger the value of the index indicating the probability of occurrence of a symbol, the higher the probability of occurrence of the MPS can be configured.
  • Table 5 is for explaining an example that the probability index (pStateIdx) is updated.
  • a probability index pStateIdx representing a probability value of the current context may be updated to an index corresponding to transIdxMPS. For example, when the value of pStateIdx is 16, when the MPS symbol is encoded, pStateIdx may be updated to index 17 corresponding to transIdxMPS. In contrast, when the value of pStateIdx is 16, when the LPS symbol is encoded, pStateIdx may be updated to index 13 corresponding to transIdxLPS. As pStateIdx is updated, the occurrence probability of MPS and LPS may also be updated.
  • the probability of generating an MPS is 0.5.
  • the frequency of the LPS increases more than the MPS. Accordingly, when the pStateIdx value is 0, when the LPS symbol is encoded, the MPS symbol and the LPS symbol are replaced with each other.
  • the probability index value for each context is initialized in units of slices or units of tiles. Since the probability index is initialized in units of slices, the current slice can be decoded regardless of whether the previous slice or the previous frame is encoded. However, when the symbol is encoded using the initialized probability index, a problem may occur because the probability specified by the initialized probability index does not properly reflect the occurrence probability of the actual symbol, thereby decreasing the initial encoding efficiency of the slice.
  • the probability index accumulated at a predetermined time during encoding / decoding the previous slice may be set as an initial value of the probability index of the current slice.
  • the predetermined time point may indicate a time point of encoding / decoding a block located at a specific position (eg, an intermediate position) in the slice in the scan order.
  • the probability value or probability index accumulated in the previous slice may be directly encoded / decoded through the header of the current slice.
  • a plurality of probability indices may be assigned to one context to variably determine an initial probability index of a slice. For example, when a plurality of probability indices having different values exist for a certain context ctx, one of the plurality of probability indices may be determined as an initial probability index. In this case, information for selecting any one of the plurality of probability indices may be signaled through a slice header. For example, the decoder may select a probability index based on information transmitted from the slice header and perform decoding by using the selected probability index as an initial probability index.
  • a plurality of initial values may be assigned to one context to variably determine an initial probability index of a slice.
  • the variables m and n may be derived using the initial values, and the variable preCtxState representing the previous context state may be derived through the derived variables m and n.
  • the MPS and context probability index initial value pStateIdx may be derived.
  • Table 7 illustrates a process of deriving a probability index based on an initial value.
  • An index for specifying an initial value (InitValue) to be used in the slice may be signaled through the slice header.
  • the index for specifying the context initial value may be defined as a CABAC initialization index (cabac_init_idx).
  • An initial value corresponding to cabac_init_idx may be determined based on a table that defines at least two or more mapping relationships among the CABAC initialization index, the context index ctxIdx, and the initial value.
  • a syntax indicating the number of CABAC initialization indexes available through a slice header, a sequence header, a picture header, and the like may be signaled.
  • the syntax indicating the number of available CABAC initialization indexes may be defined as 'num_cabac_init_idx_minus1'.
  • Tables 8 and 9 are diagrams for explaining an example in which the initial value is determined based on the CABAC initialization index.
  • Table 8 shows the case where the number of available CABAC initialization indexes is five, and Table 9 shows the case where the number of available CABAC initialization indexes is six.
  • Table 8 or Table 9 may optionally be used based on the num_cabac_init_minus1 value.
  • Table 8 cabac_init_idx 0 One 2 3 4 ctxIdx 0 One 0 One 0 One 0 One 0 One 0 One initValue 111 141 153 111 153 111 168 224 95 79
  • Table 9 cabac_init_idx 0 One 2 3 4 5 ctxIdx 0 One 0 One 0 One 0 One 0 One 0 One 0 One 0 One initValue 111 141 153 111 153 111 168 224 95 79 63 31
  • the contexts of the syntax cbf_luma indicating whether a non-zero transform coefficient exists in the transform block of the luma component have different initial values according to cabac_init_idx.
  • the probability index pStateIdx derived based on the initial value may also be variably determined according to cabac_init_idx.
  • cabac_init_idx may indicate an offset to be applied to the probability index.
  • the probability index pStateIdx is derived based on the quantization parameter Qp 'sliceQpY' of each slice and the initial value InitValue determined for each context, and the offset to be applied to the probability index is determined based on the cabac_init_idx value. Can be.
  • the probability index can be recalculated based on the probability index and the offset. Accordingly, even when the quantization parameters Qp of the slices are the same, the context model may have a plurality of probability indices (that is, a plurality of pStateIdx initial values).
  • an initial value may be determined for each context, and an offset to be applied to the initial value may be determined based on the cabac_init_idx value.
  • An initial value may be recalculated based on the determined offset, and a probability index may be derived based on the recalculated initial value.
  • probability indices For only certain symbols, not all symbols, there may be multiple probability indices for one context. Can be. For example, in a specific symbol such as a transform coefficient, a motion vector difference, or a reference picture index, a plurality of probability indexes may exist in one context.
  • Whether a plurality of initial values (InitValue) or a plurality of probability indexes (pStateIdx) are allocated to one context may be determined according to the slice type, or may be determined regardless of the slice type.
  • the initial value may have a different value for each slice type.
  • 25 is a diagram illustrating an example in which a probability index is set according to a position of a block to be encoded.
  • the probability index may be determined according to a spatial position or a scan order of a block to be encoded. For example, as in the example illustrated in FIG. 25, different probability indexes pStateIdx may be set according to the scan order in the slice. In this case, the value of the probability index pStateIdx may be selected to be the same or most similar to the probability index prevPstateIdx of the collocated region in the previous slice.
  • the spatial region for initializing the probability index may be referred to as a 'context initialization region'.
  • the context initialization area may have a rectangular shape, but is not limited thereto.
  • the context initialization area may be set to have a preset size, but is not limited thereto.
  • Information for specifying the context initialization region may be signaled through a slice header or the like.
  • a unit for initializing the probability index may be determined based on a syntax indicating the number of coding tree unit rows included in the context initialization region, 'num_row_ctu_minus1'. have. For example, when the value of 'num_row_ctu_minus1' is 1, as shown in FIG. 25, an area including two columns of CTUs may be set as an initialization area.
  • a slice is a basic unit capable of independently performing entropy encoding / decoding. There is no restriction that the slice should be rectangular.
  • a slice may be divided into a plurality of slice segments, and the slice segment may be composed of a plurality of coding tree units (CTUs).
  • CTUs coding tree units
  • a tile is the same as a slice in that a tile is composed of a plurality of coding tree units, but differs in that it is a rectangular shaped region.
  • Entropy encoding / decoding may be performed in units of tiles. When entropy encoding / decoding is performed on a tile basis, there is an advantage in that parallelization of encoding / decoding multiple tiles simultaneously is possible.
  • 26 and 27 are diagrams showing examples of dividing a tile and a slice segment.
  • a tile may include at least one slice segment, and one slice segment may exist in one tile.
  • An independent slice segment and at least one dependent slice segment constitute one slice. As in the example shown in FIGS. 26 and 27, independent slice segments in a tile are not necessarily included.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating an example in which an initial probability index for each tile is variably determined.
  • the context model is initialized on a tile basis, and different initial values (InitValue) or different probability indexes (pStateIdx) may be used according to the position of the tiles. That is, even if the context is the same, different probability indexes pStateIdx may be used according to tiles.
  • An index for specifying an initial value of each tile may be signaled through a slice segment header or the like. For example, when an initial value is specified through a syntax 'tile_cabac_init_idx' for specifying an initial value of a tile, a probability index may be derived based on the specified initial value.
  • the context-specific probability index of each tile may be derived based on an initial value or a probability index corresponding to the context of a collocated tile of the previous frame.
  • the probability index for each context of each tile may be derived based on a selected initial value among a plurality of initial values defined for each context, or may be determined as a selected probability index among a plurality of probability indexes defined for each context.
  • an index for selecting an initial value or a probability index for each tile may be signaled.
  • an initial probability index is determined as pStateIdx0 in the first tile, and an initial probability index is determined as pStateIdx1 in the second tile. Has been shown.
  • the present invention can be used to encode / decode video signals.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 비디오 신호 처리 방법은 현재 블록에 대해 인트라 예측을 수행하여 제1 예측 샘플을 생성하고, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 오프셋을 결정하며, 상기 제1 예측 샘플 및 상기 오프셋을 이용하여, 제2 예측 샘플을 생성하는 것을 특징으로 한다.

Description

비디오 신호 처리 방법 및 장치
본 발명은 비디오 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 영상 및 UHD(Ultra High Definition) 영상과 같은 고해상도, 고품질의 영상에 대한 수요가 다양한 응용 분야에서 증가하고 있다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상 데이터에 비해 상대적으로 데이터량이 증가하기 때문에 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 데이터를 전송하거나 기존의 저장 매체를 이용해 저장하는 경우, 전송 비용과 저장 비용이 증가하게 된다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질화 됨에 따라 발생하는 이러한 문제들을 해결하기 위해서는 고효율의 영상 압축 기술들이 활용될 수 있다.
영상 압축 기술로 현재 픽쳐의 이전 또는 이후 픽쳐로부터 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 화면 간 예측 기술, 현재 픽쳐 내의 화소 정보를 이용하여 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 화면 내 예측 기술, 출현 빈도가 높은 값에 짧은 부호를 할당하고 출현 빈도가 낮은 값에 긴 부호를 할당하는 엔트로피 부호화 기술 등 다양한 기술이 존재하고 이러한 영상 압축 기술을 이용해 영상 데이터를 효과적으로 압축하여 전송 또는 저장할 수 있다.
한편, 고해상도 영상에 대한 수요가 증가함과 함께, 새로운 영상 서비스로서 입체 영상 컨텐츠에 대한 수요도 함께 증가하고 있다. 고해상도 및 초고해상도의 입체 영상 콘텐츠를 효과적으로 제공하기 위한 비디오 압축 기술에 대하여 논의가 진행되고 있다.
본 발명은 비디오 신호를 부호화/복호화함에 있어서, 코딩 블록을 계층적으로 분할하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 비디오 신호를 부호화/복호화함에 있어서, 부호화/복호화 대상 블록의 인트라 예측 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 비디오 신호를 부호화/복호화함에 있어서, 부호화/복호화 대상 블록의 예측 샘플을 보정하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 비디오 신호를 부호화/복호화함에 있어서, 인트라 예측을 통해 생성된 제1 예측 샘플을, 오프셋을 이용하여 제2 예측 샘플로 업데이트하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 비디오 신호 디코딩 방법 및 장치는, 현재 블록에 대해 인트라 예측을 수행하여 제1 예측 샘플을 생성하고, 상기 현재 블록이 서브 블록으로 분할되는 패턴을 특정하는 인트라 예측 패턴을 결정하고, 상기 인트라 예측 패턴에 기초하여, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 오프셋을 결정하고, 상기 제1 예측 샘플 및 상기 오프셋을 이용하여, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로, 제2 예측 샘플을 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 디코딩 방법 및 장치에 있어서, 상기 현재 블록은 복수의 서브 블록을 포함하고, 서브 블록 별로 상기 오프셋이 설정되어 있는지 여부가 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 디코딩 방법 및 장치에 있어서, 서브 블록에 오프셋이 설정되어 있는지 여부는 상기 서브 블록의 위치에 기초하여 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 디코딩 방법 및 장치에 있어서, 상기 현재 블록은 복수의 서브 블록을 포함하고, 상기 오프셋은 서브 블록별로 다른 값으로 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 디코딩 방법 및 장치에 있어서, 상기 오프셋은 상기 현재 블록에 이웃한 참조 샘플로부터 유도될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 인코딩 방법 및 장치는, 현재 블록에 대해 인트라 예측을 수행하여 제1 예측 샘플을 생성하고, 상기 현재 블록이 서브 블록으로 분할되는 패턴을 특정하는 인트라 예측 패턴을 결정하고, 상기 인트라 예측 패턴에 기초하여, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 오프셋을 결정하고, 상기 제1 예측 샘플 및 상기 오프셋을 이용하여, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로, 제2 예측 샘플을 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 인코딩 방법 및 장치에 있어서, 상기 현재 블록은 복수의 서브 블록을 포함하고, 서브 블록 별로 상기 오프셋이 설정되어 있는지 여부가 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 인코딩 방법 및 장치에 있어서, 서브 블록에 오프셋이 설정되어 있는지 여부는 상기 서브 블록의 위치에 기초하여 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 인코딩 방법 및 장치에 있어서, 상기 현재 블록은 복수의 서브 블록을 포함하고, 상기 오프셋은 서브 블록별로 다른 값으로 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 인코딩 방법 및 장치에 있어서, 상기 오프셋은 상기 현재 블록에 이웃한 참조 샘플로부터 유도될 수 있다.
본 발명에 의하면, 코딩 블록의 계층적/적응적 분할을 통해 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 부호화/복호화 대상 블록의 인트라 예측 모드를 효과적으로 결정하고, 인트라 예측의 정확도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 트리 구조(tree structure)에 기반하여 코딩 블록을 계층적으로 분할하는 일예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 영상 부호화기/복호화기에 기-정의된 인트라 예측 모드의 종류를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 인트라 예측 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 주변 샘플들의 차분 정보에 기반하여 현재 블록의 예측 샘플을 보정하는 방법을 도시한 것이다.
도 7과 도 8은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 소정의 보정 필터를 기반으로 예측 샘플을 보정하는 방법을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 가중치와 오프셋을 이용하여 예측 샘플을 보정하는 방법을 도시한 것이다.
도 10 내지 도 15는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 가중치 w를 결정하기 위한 템플릿을 구성하는 방법을 도시한 것이다.
도 16은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 오프셋을 기반으로 예측 샘플을 보정하는 방법을 도시한 것이다.
도 17 내지 도 21은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 현재 블록의 인트라 예측 패턴을 예시한 도면이다.
도 22는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 인트라 블록 카피 기법을 이용하여 예측을 수행하는 방법을 도시한 것이다.
도 23은 심볼이 부호화되는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 24는 심볼의 발생 확률에 기초하여 [0,1) 사이의 구간을 서브 구간으로 나누는 예를 도시한 도면이다.
도 25는 부호화할 블록의 위치에 따라 확률 인덱스가 설정되는 예를 도시한 도면이다.
도 26 및 도 27은 타일 및 슬라이스 세그먼트의 분할 예를 도시한 도면이다.
도 28은 타일별 초기 확률 인덱스가 가변적으로 결정되는 예를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 비디오 신호 디코딩 방법 및 장치는, 현재 블록에 대해 인트라 예측을 수행하여 제1 예측 샘플을 생성하고, 상기 현재 블록이 서브 블록으로 분할되는 패턴을 특정하는 인트라 예측 패턴을 결정하고, 상기 인트라 예측 패턴에 기초하여, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 오프셋을 결정하고, 상기 제1 예측 샘플 및 상기 오프셋을 이용하여, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로, 제2 예측 샘플을 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 디코딩 방법 및 장치에 있어서, 상기 현재 블록은 복수의 서브 블록을 포함하고, 서브 블록 별로 상기 오프셋이 설정되어 있는지 여부가 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 디코딩 방법 및 장치에 있어서, 서브 블록에 오프셋이 설정되어 있는지 여부는 상기 서브 블록의 위치에 기초하여 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 디코딩 방법 및 장치에 있어서, 상기 현재 블록은 복수의 서브 블록을 포함하고, 상기 오프셋은 서브 블록별로 다른 값으로 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 디코딩 방법 및 장치에 있어서, 상기 오프셋은 상기 현재 블록에 이웃한 참조 샘플로부터 유도될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 인코딩 방법 및 장치는, 현재 블록에 대해 인트라 예측을 수행하여 제1 예측 샘플을 생성하고, 상기 현재 블록이 서브 블록으로 분할되는 패턴을 특정하는 인트라 예측 패턴을 결정하고, 상기 인트라 예측 패턴에 기초하여, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 오프셋을 결정하고, 상기 제1 예측 샘플 및 상기 오프셋을 이용하여, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로, 제2 예측 샘플을 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 인코딩 방법 및 장치에 있어서, 상기 현재 블록은 복수의 서브 블록을 포함하고, 서브 블록 별로 상기 오프셋이 설정되어 있는지 여부가 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 인코딩 방법 및 장치에 있어서, 서브 블록에 오프셋이 설정되어 있는지 여부는 상기 서브 블록의 위치에 기초하여 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 인코딩 방법 및 장치에 있어서, 상기 현재 블록은 복수의 서브 블록을 포함하고, 상기 오프셋은 서브 블록별로 다른 값으로 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 인코딩 방법 및 장치에 있어서, 상기 오프셋은 상기 현재 블록에 이웃한 참조 샘플로부터 유도될 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 영상 부호화 장치(100)는 픽쳐 분할부(110), 예측부(120, 125), 변환부(130), 양자화부(135), 재정렬부(160), 엔트로피 부호화부(165), 역양자화부(140), 역변환부(145), 필터부(150) 및 메모리(155)를 포함할 수 있다.
도 1에 나타난 각 구성부들은 영상 부호화 장치에서 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시한 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
또한, 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리범위에 포함된다.
픽쳐 분할부(110)는 입력된 픽쳐를 적어도 하나의 처리 단위로 분할할 수 있다. 이때, 처리 단위는 예측 단위(Prediction Unit: PU)일 수도 있고, 변환 단위(Transform Unit: TU)일 수도 있으며, 부호화 단위(Coding Unit: CU)일 수도 있다. 픽쳐 분할부(110)에서는 하나의 픽쳐에 대해 복수의 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 조합으로 분할하고 소정의 기준(예를 들어, 비용 함수)으로 하나의 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위 조합을 선택하여 픽쳐를 부호화 할 수 있다.
예를 들어, 하나의 픽쳐는 복수개의 부호화 단위로 분할될 수 있다. 픽쳐에서 부호화 단위를 분할하기 위해서는 쿼드 트리 구조(Quad Tree Structure)와 같은 재귀적인 트리 구조를 사용할 수 있는데 하나의 영상 또는 최대 크기 부호화 단위(largest coding unit)를 루트로 하여 다른 부호화 단위로 분할되는 부호화 유닛은 분할된 부호화 단위의 개수만큼의 자식 노드를 가지고 분할될 수 있다. 일정한 제한에 따라 더 이상 분할되지 않는 부호화 단위는 리프 노드가 된다. 즉, 하나의 코딩 유닛에 대하여 정방형 분할만이 가능하다고 가정하는 경우, 하나의 부호화 단위는 최대 4개의 다른 부호화 단위로 분할될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 부호화 단위는 부호화를 수행하는 단위의 의미로 사용할 수도 있고, 복호화를 수행하는 단위의 의미로 사용할 수도 있다.
예측 단위는 하나의 부호화 단위 내에서 동일한 크기의 적어도 하나의 정사각형 또는 직사각형 등의 형태를 가지고 분할된 것일 수도 있고, 하나의 부호화 단위 내에서 분할된 예측 단위 중 어느 하나의 예측 단위가 다른 하나의 예측 단위와 상이한 형태 및/또는 크기를 가지도록 분할된 것일 수도 있다.
부호화 단위를 기초로 인트라 예측을 수행하는 예측 단위를 생성시 최소 부호화 단위가 아닌 경우, 복수의 예측 단위 NxN 으로 분할하지 않고 인트라 예측을 수행할 수 있다.
예측부(120, 125)는 인터 예측을 수행하는 인터 예측부(120)와 인트라 예측을 수행하는 인트라 예측부(125)를 포함할 수 있다. 예측 단위에 대해 인터 예측을 사용할 것인지 또는 인트라 예측을 수행할 것인지를 결정하고, 각 예측 방법에 따른 구체적인 정보(예컨대, 인트라 예측 모드, 모션 벡터, 참조 픽쳐 등)를 결정할 수 있다. 이때, 예측이 수행되는 처리 단위와 예측 방법 및 구체적인 내용이 정해지는 처리 단위는 다를 수 있다. 예컨대, 예측의 방법과 예측 모드 등은 예측 단위로 결정되고, 예측의 수행은 변환 단위로 수행될 수도 있다. 생성된 예측 블록과 원본 블록 사이의 잔차값(잔차 블록)은 변환부(130)로 입력될 수 있다. 또한, 예측을 위해 사용한 예측 모드 정보, 모션 벡터 정보 등은 잔차값과 함께 엔트로피 부호화부(165)에서 부호화되어 복호화기에 전달될 수 있다. 특정한 부호화 모드를 사용할 경우, 예측부(120, 125)를 통해 예측 블록을 생성하지 않고, 원본 블록을 그대로 부호화하여 복호화부에 전송하는 것도 가능하다.
인터 예측부(120)는 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐의 정보를 기초로 예측 단위를 예측할 수도 있고, 경우에 따라서는 현재 픽쳐 내의 부호화가 완료된 일부 영역의 정보를 기초로 예측 단위를 예측할 수도 있다. 인터 예측부(120)는 참조 픽쳐 보간부, 모션 예측부, 움직임 보상부를 포함할 수 있다.
참조 픽쳐 보간부에서는 메모리(155)로부터 참조 픽쳐 정보를 제공받고 참조 픽쳐에서 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성할 수 있다. 휘도 화소의 경우, 1/4 화소 단위로 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성하기 위해 필터 계수를 달리하는 DCT 기반의 8탭 보간 필터(DCT-based Interpolation Filter)가 사용될 수 있다. 색차 신호의 경우 1/8 화소 단위로 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성하기 위해 필터 계수를 달리하는 DCT 기반의 4탭 보간 필터(DCT-based Interpolation Filter)가 사용될 수 있다.
모션 예측부는 참조 픽쳐 보간부에 의해 보간된 참조 픽쳐를 기초로 모션 예측을 수행할 수 있다. 모션 벡터를 산출하기 위한 방법으로 FBMA(Full search-based Block Matching Algorithm), TSS(Three Step Search), NTS(New Three-Step Search Algorithm) 등 다양한 방법이 사용될 수 있다. 모션 벡터는 보간된 화소를 기초로 1/2 또는 1/4 화소 단위의 모션 벡터값을 가질 수 있다. 모션 예측부에서는 모션 예측 방법을 다르게 하여 현재 예측 단위를 예측할 수 있다. 모션 예측 방법으로 스킵(Skip) 방법, 머지(Merge) 방법, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 방법, 인트라 블록 카피(Intra Block Copy) 방법 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.
인트라 예측부(125)는 현재 픽쳐 내의 화소 정보인 현재 블록 주변의 참조 픽셀 정보를 기초로 예측 단위를 생성할 수 있다. 현재 예측 단위의 주변 블록이 인터 예측을 수행한 블록이어서, 참조 픽셀이 인터 예측을 수행한 픽셀일 경우, 인터 예측을 수행한 블록에 포함되는 참조 픽셀을 주변의 인트라 예측을 수행한 블록의 참조 픽셀 정보로 대체하여 사용할 수 있다. 즉, 참조 픽셀이 가용하지 않는 경우, 가용하지 않은 참조 픽셀 정보를 가용한 참조 픽셀 중 적어도 하나의 참조 픽셀로 대체하여 사용할 수 있다.
인트라 예측에서 예측 모드는 참조 픽셀 정보를 예측 방향에 따라 사용하는 방향성 예측 모드와 예측을 수행시 방향성 정보를 사용하지 않는 비방향성 모드를 가질 수 있다. 휘도 정보를 예측하기 위한 모드와 색차 정보를 예측하기 위한 모드가 상이할 수 있고, 색차 정보를 예측하기 위해 휘도 정보를 예측하기 위해 사용된 인트라 예측 모드 정보 또는 예측된 휘도 신호 정보를 활용할 수 있다.
인트라 예측을 수행할 때 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 동일할 경우, 예측 단위의 좌측에 존재하는 픽셀, 좌측 상단에 존재하는 픽셀, 상단에 존재하는 픽셀을 기초로 예측 단위에 대한 인트라 예측을 수행할 수 있다. 그러나 인트라 예측을 수행할 때 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 상이할 경우, 변환 단위를 기초로 한 참조 픽셀을 이용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 또한, 최소 부호화 단위에 대해서만 N x N 분할을 사용하는 인트라 예측을 사용할 수 있다.
인트라 예측 방법은 예측 모드에 따라 참조 화소에 AIS(Adaptive Intra Smoothing) 필터를 적용한 후 예측 블록을 생성할 수 있다. 참조 화소에 적용되는 AIS 필터의 종류는 상이할 수 있다. 인트라 예측 방법을 수행하기 위해 현재 예측 단위의 인트라 예측 모드는 현재 예측 단위의 주변에 존재하는 예측 단위의 인트라 예측 모드로부터 예측할 수 있다. 주변 예측 단위로부터 예측된 모드 정보를 이용하여 현재 예측 단위의 예측 모드를 예측하는 경우, 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 인트라 예측 모드가 동일하면 소정의 플래그 정보를 이용하여 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 예측 모드가 동일하다는 정보를 전송할 수 있고, 만약 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 예측 모드가 상이하면 엔트로피 부호화를 수행하여 현재 블록의 예측 모드 정보를 부호화할 수 있다.
또한, 예측부(120, 125)에서 생성된 예측 단위를 기초로 예측을 수행한 예측 단위와 예측 단위의 원본 블록과 차이값인 잔차값(Residual) 정보를 포함하는 잔차 블록이 생성될 수 있다. 생성된 잔차 블록은 변환부(130)로 입력될 수 있다.
변환부(130)에서는 원본 블록과 예측부(120, 125)를 통해 생성된 예측 단위의 잔차값(residual)정보를 포함한 잔차 블록을 DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), KLT와 같은 변환 방법을 사용하여 변환시킬 수 있다. 잔차 블록을 변환하기 위해 DCT를 적용할지, DST를 적용할지 또는 KLT를 적용할지는 잔차 블록을 생성하기 위해 사용된 예측 단위의 인트라 예측 모드 정보를 기초로 결정할 수 있다.
양자화부(135)는 변환부(130)에서 주파수 영역으로 변환된 값들을 양자화할 수 있다. 블록에 따라 또는 영상의 중요도에 따라 양자화 계수는 변할 수 있다. 양자화부(135)에서 산출된 값은 역양자화부(140)와 재정렬부(160)에 제공될 수 있다.
재정렬부(160)는 양자화된 잔차값에 대해 계수값의 재정렬을 수행할 수 있다.
재정렬부(160)는 계수 스캐닝(Coefficient Scanning) 방법을 통해 2차원의 블록 형태 계수를 1차원의 벡터 형태로 변경할 수 있다. 예를 들어, 재정렬부(160)에서는 지그-재그 스캔(Zig-Zag Scan)방법을 이용하여 DC 계수부터 고주파수 영역의 계수까지 스캔하여 1차원 벡터 형태로 변경시킬 수 있다. 변환 단위의 크기 및 인트라 예측 모드에 따라 지그-재그 스캔 대신 2차원의 블록 형태 계수를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 단위의 크기 및 인트라 예측 모드에 따라 지그-재그 스캔, 수직 방향 스캔 및 수평 방향 스캔 중 어떠한 스캔 방법이 사용될지 여부를 결정할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)는 재정렬부(160)에 의해 산출된 값들을 기초로 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 엔트로피 부호화는 예를 들어, 지수 골롬(Exponential Golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 다양한 부호화 방법을 사용할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)는 재정렬부(160) 및 예측부(120, 125)로부터 부호화 단위의 잔차값 계수 정보 및 블록 타입 정보, 예측 모드 정보, 분할 단위 정보, 예측 단위 정보 및 전송 단위 정보, 모션 벡터 정보, 참조 프레임 정보, 블록의 보간 정보, 필터링 정보 등 다양한 정보를 부호화할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)에서는 재정렬부(160)에서 입력된 부호화 단위의 계수값을 엔트로피 부호화할 수 있다.
역양자화부(140) 및 역변환부(145)에서는 양자화부(135)에서 양자화된 값들을 역양자화하고 변환부(130)에서 변환된 값들을 역변환한다. 역양자화부(140) 및 역변환부(145)에서 생성된 잔차값(Residual)은 예측부(120, 125)에 포함된 움직임 추정부, 움직임 보상부 및 인트라 예측부를 통해서 예측된 예측 단위와 합쳐져 복원 블록(Reconstructed Block)을 생성할 수 있다.
필터부(150)는 디블록킹 필터, 오프셋 보정부, ALF(Adaptive Loop Filter)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
디블록킹 필터는 복원된 픽쳐에서 블록간의 경계로 인해 생긴 블록 왜곡을 제거할 수 있다. 디블록킹을 수행할지 여부를 판단하기 위해 블록에 포함된 몇 개의 열 또는 행에 포함된 픽셀을 기초로 현재 블록에 디블록킹 필터 적용할지 여부를 판단할 수 있다. 블록에 디블록킹 필터를 적용하는 경우 필요한 디블록킹 필터링 강도에 따라 강한 필터(Strong Filter) 또는 약한 필터(Weak Filter)를 적용할 수 있다. 또한 디블록킹 필터를 적용함에 있어 수직 필터링 및 수평 필터링 수행시 수평 방향 필터링 및 수직 방향 필터링이 병행 처리되도록 할 수 있다.
오프셋 보정부는 디블록킹을 수행한 영상에 대해 픽셀 단위로 원본 영상과의 오프셋을 보정할 수 있다. 특정 픽쳐에 대한 오프셋 보정을 수행하기 위해 영상에 포함된 픽셀을 일정한 수의 영역으로 구분한 후 오프셋을 수행할 영역을 결정하고 해당 영역에 오프셋을 적용하는 방법 또는 각 픽셀의 에지 정보를 고려하여 오프셋을 적용하는 방법을 사용할 수 있다.
ALF(Adaptive Loop Filtering)는 필터링한 복원 영상과 원래의 영상을 비교한 값을 기초로 수행될 수 있다. 영상에 포함된 픽셀을 소정의 그룹으로 나눈 후 해당 그룹에 적용될 하나의 필터를 결정하여 그룹마다 차별적으로 필터링을 수행할 수 있다. ALF를 적용할지 여부에 관련된 정보는 휘도 신호는 부호화 단위(Coding Unit, CU) 별로 전송될 수 있고, 각각의 블록에 따라 적용될 ALF 필터의 모양 및 필터 계수는 달라질 수 있다. 또한, 적용 대상 블록의 특성에 상관없이 동일한 형태(고정된 형태)의 ALF 필터가 적용될 수도 있다.
메모리(155)는 필터부(150)를 통해 산출된 복원 블록 또는 픽쳐를 저장할 수 있고, 저장된 복원 블록 또는 픽쳐는 인터 예측을 수행 시 예측부(120, 125)에 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 영상 복호화기(200)는 엔트로피 복호화부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230, 235), 필터부(240), 메모리(245)가 포함될 수 있다.
영상 부호화기에서 영상 비트스트림이 입력된 경우, 입력된 비트스트림은 영상 부호화기와 반대의 절차로 복호화될 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)는 영상 부호화기의 엔트로피 부호화부에서 엔트로피 부호화를 수행한 것과 반대의 절차로 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다. 예를 들어, 영상 부호화기에서 수행된 방법에 대응하여 지수 골롬(Exponential Golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 다양한 방법이 적용될 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)에서는 부호화기에서 수행된 인트라 예측 및 인터 예측에 관련된 정보를 복호화할 수 있다.
재정렬부(215)는 엔트로피 복호화부(210)에서 엔트로피 복호화된 비트스트림을 부호화부에서 재정렬한 방법을 기초로 재정렬을 수행할 수 있다. 1차원 벡터 형태로 표현된 계수들을 다시 2차원의 블록 형태의 계수로 복원하여 재정렬할 수 있다. 재정렬부(215)에서는 부호화부에서 수행된 계수 스캐닝에 관련된 정보를 제공받고 해당 부호화부에서 수행된 스캐닝 순서에 기초하여 역으로 스캐닝하는 방법을 통해 재정렬을 수행할 수 있다.
역양자화부(220)는 부호화기에서 제공된 양자화 파라미터와 재정렬된 블록의 계수값을 기초로 역양자화를 수행할 수 있다.
역변환부(225)는 영상 부호화기에서 수행한 양자화 결과에 대해 변환부에서 수행한 변환 즉, DCT, DST, 및 KLT에 대해 역변환 즉, 역 DCT, 역 DST 및 역 KLT를 수행할 수 있다. 역변환은 영상 부호화기에서 결정된 전송 단위를 기초로 수행될 수 있다. 영상 복호화기의 역변환부(225)에서는 예측 방법, 현재 블록의 크기 및 예측 방향 등 복수의 정보에 따라 변환 기법(예를 들어, DCT, DST, KLT)이 선택적으로 수행될 수 있다.
예측부(230, 235)는 엔트로피 복호화부(210)에서 제공된 예측 블록 생성 관련 정보와 메모리(245)에서 제공된 이전에 복호화된 블록 또는 픽쳐 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다.
전술한 바와 같이 영상 부호화기에서의 동작과 동일하게 인트라 예측을 수행시 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 동일할 경우, 예측 단위의 좌측에 존재하는 픽셀, 좌측 상단에 존재하는 픽셀, 상단에 존재하는 픽셀을 기초로 예측 단위에 대한 인트라 예측을 수행하지만, 인트라 예측을 수행시 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 상이할 경우, 변환 단위를 기초로 한 참조 픽셀을 이용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 또한, 최소 부호화 단위에 대해서만 N x N 분할을 사용하는 인트라 예측을 사용할 수도 있다.
예측부(230, 235)는 예측 단위 판별부, 인터 예측부 및 인트라 예측부를 포함할 수 있다. 예측 단위 판별부는 엔트로피 복호화부(210)에서 입력되는 예측 단위 정보, 인트라 예측 방법의 예측 모드 정보, 인터 예측 방법의 모션 예측 관련 정보 등 다양한 정보를 입력 받고 현재 부호화 단위에서 예측 단위를 구분하고, 예측 단위가 인터 예측을 수행하는지 아니면 인트라 예측을 수행하는지 여부를 판별할 수 있다. 인터 예측부(230)는 영상 부호화기에서 제공된 현재 예측 단위의 인터 예측에 필요한 정보를 이용해 현재 예측 단위가 포함된 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐에 포함된 정보를 기초로 현재 예측 단위에 대한 인터 예측을 수행할 수 있다. 또는, 현재 예측 단위가 포함된 현재 픽쳐 내에서 기-복원된 일부 영역의 정보를 기초로 인터 예측을 수행할 수도 있다.
인터 예측을 수행하기 위해 부호화 단위를 기준으로 해당 부호화 단위에 포함된 예측 단위의 모션 예측 방법이 스킵 모드(Skip Mode), 머지 모드(Merge 모드), AMVP 모드(AMVP Mode), 인트라 블록 카피 모드 중 어떠한 방법인지 여부를 판단할 수 있다.
인트라 예측부(235)는 현재 픽쳐 내의 화소 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다. 예측 단위가 인트라 예측을 수행한 예측 단위인 경우, 영상 부호화기에서 제공된 예측 단위의 인트라 예측 모드 정보를 기초로 인트라 예측을 수행할 수 있다. 인트라 예측부(235)에는 AIS(Adaptive Intra Smoothing) 필터, 참조 화소 보간부, DC 필터를 포함할 수 있다. AIS 필터는 현재 블록의 참조 화소에 필터링을 수행하는 부분으로써 현재 예측 단위의 예측 모드에 따라 필터의 적용 여부를 결정하여 적용할 수 있다. 영상 부호화기에서 제공된 예측 단위의 예측 모드 및 AIS 필터 정보를 이용하여 현재 블록의 참조 화소에 AIS 필터링을 수행할 수 있다. 현재 블록의 예측 모드가 AIS 필터링을 수행하지 않는 모드일 경우, AIS 필터는 적용되지 않을 수 있다.
참조 화소 보간부는 예측 단위의 예측 모드가 참조 화소를 보간한 화소값을 기초로 인트라 예측을 수행하는 예측 단위일 경우, 참조 화소를 보간하여 정수값 이하의 화소 단위의 참조 화소를 생성할 수 있다. 현재 예측 단위의 예측 모드가 참조 화소를 보간하지 않고 예측 블록을 생성하는 예측 모드일 경우 참조 화소는 보간되지 않을 수 있다. DC 필터는 현재 블록의 예측 모드가 DC 모드일 경우 필터링을 통해서 예측 블록을 생성할 수 있다.
복원된 블록 또는 픽쳐는 필터부(240)로 제공될 수 있다. 필터부(240)는 디블록킹 필터, 오프셋 보정부, ALF를 포함할 수 있다.
영상 부호화기로부터 해당 블록 또는 픽쳐에 디블록킹 필터를 적용하였는지 여부에 대한 정보 및 디블록킹 필터를 적용하였을 경우, 강한 필터를 적용하였는지 또는 약한 필터를 적용하였는지에 대한 정보를 제공받을 수 있다. 영상 복호화기의 디블록킹 필터에서는 영상 부호화기에서 제공된 디블록킹 필터 관련 정보를 제공받고 영상 복호화기에서 해당 블록에 대한 디블록킹 필터링을 수행할 수 있다.
오프셋 보정부는 부호화시 영상에 적용된 오프셋 보정의 종류 및 오프셋 값 정보 등을 기초로 복원된 영상에 오프셋 보정을 수행할 수 있다.
ALF는 부호화기로부터 제공된 ALF 적용 여부 정보, ALF 계수 정보 등을 기초로 부호화 단위에 적용될 수 있다. 이러한 ALF 정보는 특정한 파라메터 셋에 포함되어 제공될 수 있다.
메모리(245)는 복원된 픽쳐 또는 블록을 저장하여 참조 픽쳐 또는 참조 블록으로 사용할 수 있도록 할 수 있고 또한 복원된 픽쳐를 출력부로 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이 이하, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 코딩 유닛(Coding Unit)을 부호화 단위라는 용어로 사용하지만, 부호화뿐만 아니라 복호화를 수행하는 단위가 될 수도 있다.
도 3은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 트리 구조(tree structure)에 기반하여 코딩 블록을 계층적으로 분할하는 일예를 도시한 것이다.
입력 영상 신호는 소정의 블록 단위로 복호화되며, 이와 같이 입력 영상 신호를 복호화하기 위한 기본 단위를 코딩 블록이라 한다. 코딩 블록은 인트라/인터 예측, 변환, 양자화를 수행하는 단위가 될 수 있다. 코딩 블록은 8x8 내지 64x64 범위에 속하는 임의의 크기를 가진 정방형 또는 비정방형 블록일 수 있고, 128x128, 256x256 또는 그 이상의 크기를 가진 정방형 또는 비정방형 블록일 수 있다.
구체적으로, 코딩 블록은 쿼드 트리(quad tree)와 바이너리 트리(binary tree) 중 적어도 하나에 기초하여 계층적으로 분할될 수 있다. 여기서, 쿼드 트리 기반의 분할은 2Nx2N 코딩 블록이 4개의 NxN 코딩 블록으로 분할되는 방식을, 바이너리 트리 기반의 분할은 하나의 코딩 블록이 2개의 코딩 블록으로 분할되는 방식을 각각 의미할 수 있다. 바이너리 트리 기반의 분할은 대칭적으로 수행될 수도 있고, 비대칭적으로 수행될 수도 있다. 바이너리 트리 기반으로 분할된 코딩 블록은 정방형 블록일 수도 있고, 직사각형과 같은 비정방형 블록일 수도 있다. 바이너리 트리 기반의 분할은 쿼드 트리 기반의 분할이 더 이상 수행되지 않는 코딩 블록에 대해서 수행될 수 있다. 바이너리 트리 기반으로 분할된 코딩 블록에 대해서는 쿼드 트리 기반의 분할이 더 이상 수행되지 않을 수 있다.
상기 쿼드 트리 또는 바이너리 트리 기반의 적응적 분할을 구현하기 위해 쿼드 트리 기반의 분할을 지시하는 정보, 쿼드 트리 기반의 분할이 허용되는 코딩 블록의 크기/깊이에 관한 정보, 바이너리 트리 기반의 분할을 지시하는 정보, 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보, 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되지 않는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보 또는 바이너리 트리 기반의 분할이 세로 방향인지 또는 가로 방향인지에 관한 정보 등이 이용될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 분할 깊이(split depth)가 k인 제1 코딩 블록 300은 쿼드 트리(quad tree)에 기반하여 복수의 제2 코딩 블록으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 제2 코딩 블록 310 내지 340은 제1 코딩 블록의 너비와 높이의 절반 크기를 가진 정방형 블록이며, 제2 코딩 블록의 분할 깊이는 k+1로 증가될 수 있다.
분할 깊이가 k+1인 제2 코딩 블록 310은 분할 깊이가 k+2인 복수의 제3 코딩 블록으로 분할될 수 있다. 제2 코딩 블록 310의 분할은 분할 방식에 따라 쿼트 트리 또는 바이너리 트리 중 어느 하나를 선택적으로 이용하여 수행될 수 있다. 여기서, 분할 방식은 쿼드 트리 기반으로의 분할을 지시하는 정보 또는 바이너리 트리 기반의 분할을 지시하는 정보 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.
제2 코딩 블록 310이 쿼트 트리 기반으로 분할되는 경우, 제2 코딩 블록 310은 제2 코딩 블록의 너비와 높이의 절반 크기를 가진 4개의 제3 코딩 블록 310a으로 분할되며, 제3 코딩 블록 310a의 분할 깊이는 k+2로 증가될 수 있다. 반면, 제2 코딩 블록 310이 바이너리 트리 기반으로 분할되는 경우, 제2 코딩 블록 310은 2개의 제3 코딩 블록으로 분할될 수 있다. 이때, 2개의 제3 코딩 블록 각각은 제2 코딩 블록의 너비와 높이 중 어느 하나가 절반 크기인 비정방형 블록이며, 분할 깊이는 k+2로 증가될 수 있다. 제2 코딩 블록은 분할 방향에 따라 가로 방향 또는 세로 방향의 비정방형 블록으로 결정될 수 있고, 분할 방향은 바이너리 트리 기반의 분할이 세로 방향인지 또는 가로 방향인지에 관한 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
한편, 제2 코딩 블록 310은 쿼드 트리 또는 바이너리 트리에 기반하여 더 이상 분할되지 않는 말단 코딩 블록으로 결정될 수도 있고, 이 경우 해당 코딩 블록은 예측 블록 또는 변환 블록으로 이용될 수 있다.
제3 코딩 블록 310a은 제2 코딩 블록 310의 분할과 마찬가지로 말단 코딩 블록으로 결정되거나, 쿼드 트리 또는 바이너리 트리에 기반하여 추가적으로 분할될 수 있다.
한편, 바이너리 트리 기반으로 분할된 제3 코딩 블록 310b은 추가적으로 바이너리 트리에 기반하여 세로 방향의 코딩 블록(310b-2) 또는 가로 방향의 코딩 블록(310b-3)으로 더 분할될 수도 있고, 해당 코딩 블록의 분할 깊이는 k+3으로 증가될 수 있다. 또는, 제3 코딩 블록 310b는 바이너리 트리에 기반하여 더 이상 분할되지 않는 말단 코딩 블록(310b-1)으로 결정될 수 있고, 이 경우 해당 코딩 블록(310b-1)은 예측 블록 또는 변환 블록으로 이용될 수 있다. 다만, 상술한 분할 과정은 쿼드 트리 기반의 분할이 허용되는 코딩 블록의 크기/깊이에 관한 정보, 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보 또는 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되지 않는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보 중 적어도 하나에 기초하여 제한적으로 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 영상 부호화기/복호화기에 기-정의된 인트라 예측 모드의 종류를 도시한 것이다.
영상 부호화기/복호화기는 기-정의된 인트라 예측 모드 중 어느 하나를 이용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 인트라 예측을 위한 기-정의된 인트라 예측 모드는 비방향성 예측 모드(예를 들어, Planar mode, DC mode) 및 33개의 방향성 예측 모드(directional prediction mode)로 구성될 수 있다.
또는, 인트라 예측의 정확도를 높이기 위해 33개의 방향성 예측 모드보다 더 많은 개수의 방향성 예측 모드가 이용될 수 있다. 즉, 방향성 예측 모드의 각도(angle)를 더 세분화하여 M개의 확장된 방향성 예측 모드를 정의할 수도 있고(M>33), 기-정의된 33개의 방향성 예측 모드 중 적어도 하나를 이용하여 소정의 각도를 가진 방향성 예측 모드를 유도하여 사용할 수도 있다.
도 4는 확장된 인트라 예측 모드의 일예이며, 확장된 인트라 예측 모드는 2개의 비방향성 예측 모드와 65개의 확장된 방향성 예측 모드로 구성될 수 있다. 확장된 인트라 예측 모드는 휘도 성분과 색차 성분에 대해서 동일하게 사용할 수도 있고, 성분 별로 서로 상이한 개수의 인트라 예측 모드를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 휘도 성분에서는 67개의 확장된 인트라 예측 모드를 사용하고, 색차 성분에서는 35개의 인트라 예측 모드를 사용할 수도 있다.
또는, 색차 포맷(format)에 따라 서로 다른 개수의 인트라 예측 모드를 사용하여 인트라 예측을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 4:2:0 format인 경우에는 휘도 성분에서는 67개의 인트라 예측 모드를 이용하여 인트라 예측을 수행하고 색차 성분에서는 35개의 인트라 예측 모드를 사용할 수 있고, 4:4:4 format인 경우에는 휘도 성분과 색차 성분 모두에서 67개의 인트라 예측 모드를 이용하여 인트라 예측을 사용할 수도 있다.
또는, 블록의 크기 및/또는 형태에 따라 서로 다른 개수의 인트라 예측 모드를 사용하여 인트라 예측을 수행할 수도 있다. 즉, PU 또는 CU의 크기 및/또는 형태에 따라 35개의 인트라 예측 모드 또는 67개의 인트라 예측 모드를 이용하여 인트라 예측을 수행할 수도 있다. 예를 들어, CU 또는 PU의 크기가 64x64보다 작거나 비대칭 파티션(asymmetric partition)인 경우에는 35개의 인트라 예측 모드를 이용하여 인트라 예측을 수행할 수 있고, CU 또는 PU의 크기가 64x64보다 같거나 큰 경우에는 67개의 인트라 예측 모드를 이용하여 인트라 예측을 수행할 수도 있다. Intra_2Nx2N에서는 65개의 방향성 인트라 예측 모드를 허용할 수도 있으며, Intra_NxN에서는 35개의 방향성 인트라 예측 모드만 허용할 수도 있다.
도 5는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 인트라 예측 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다(S500).
구체적으로, 현재 블록의 인트라 예측 모드는 후보 리스트와 인덱스를 기반으로 유도될 수 있다. 여기서, 후보 리스트는 복수의 후보자를 포함하며, 복수의 후보자는 현재 블록에 인접한 주변 블록의 인트라 예측 모드에 기반하여 결정될 수 있다. 주변 블록은 현재 블록의 상단, 하단, 좌측, 우측 또는 코너에 위치한 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 인덱스는 후보 리스트에 속한 복수의 후보자 중 어느 하나를 특정할 수 있다. 상기 인덱스에 의해 특정된 후보자는 현재 블록의 인트라 예측 모드로 설정될 수 있다.
주변 블록이 인트라 예측에 사용한 인트라 예측 모드가 후보자로 설정될 수 있다. 또한, 주변 블록의 인트라 예측 모드와 유사한 방향성을 가진 인트라 예측 모드가 후보자로 설정될 수도 있다. 여기서, 유사한 방향성을 가진 인트라 예측 모드는 주변 블록의 인트라 예측 모드에 소정의 상수값을 더하거나 뺀 값으로 결정될 수 있다. 소정의 상수값은 1, 2 또는 그 이상의 정수일 수 있다.
상기 후보 리스트는 디폴트 모드를 더 포함할 수도 있다. 디폴트 모드는 플래너 모드, DC 모드, 수직 모드, 수평 모드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디폴트 모드는 현재 블록의 후보 리스트에 포함 가능한 후보자의 최대 개수를 고려하여 적응적으로 추가될 수 있다.
후보 리스트에 포함 가능한 후보자의 최대 개수는 3개, 4개, 5개, 6개 또는 그 이상일 수 있다. 후보 리스트에 포함 가능한 후보자의 최대 개수는 영상 부호화기/복호화기에 기-설정된 고정된 값일 수 있고, 현재 블록의 속성에 기초하여 가변적으로 결정될 수도 있다. 속성은 블록의 위치/크기/형태, 블록이 사용 가능한 인트라 예측 모드의 개수/종류 등을 의미할 수 있다. 또는, 후보 리스트에 포함 가능한 후보자의 최대 개수를 나타내는 정보가 별도로 시그날링될 수도 있으며, 이를 이용하여 후보 리스트에 포함 가능한 후보자의 최대 개수가 가변적으로 결정될 수도 있다. 상기 후보자의 최대 개수를 나타내는 정보는 시퀀스 레벨, 픽쳐 레벨, 슬라이스 레벨 또는 블록 레벨 중 적어도 하나에서 시그날링될 수 있다.
확장된 인트라 예측 모드와 기-정의된 35개의 인트라 예측 모드가 선택적으로 사용되는 경우, 주변 블록의 인트라 예측 모드를 확장된 인트라 예측 모드에 대응하는 인덱스로 변환하거나, 또는 35개의 인트라 예측 모드에 대응하는 인덱스로 변환하여 후보자를 유도할 수 있다. 인덱스의 변환을 위해 기-정의된 테이블이 이용될 수도 있고, 소정의 값에 기반한 스케일링 연산이 이용될 수도 있다. 여기서, 기-정의된 테이블은 서로 상이한 인트라 예측 모드 그룹 (예를 들어, 확장된 인트라 예측 모드와 35개의 인트라 예측 모드) 간의 매핑 관계를 정의한 것일 수 있다.
예를 들어, 좌측 주변 블록이 35개의 인트라 예측 모드를 사용하고, 좌측 주변 블록의 인트라 예측 모드가 10(horizontal mode)인 경우, 이를 확장된 인트라 예측 모드에서 horizontal mode에 대응하는 인덱스 16으로 변환할 수 있다.
또는, 상단 주변 블록이 확장된 인트라 예측 모드를 사용하고, 상단 주변 블록의 인트라 예측 모드 인덱스가 50(vertical mode)인 경우, 이를 35개의 인트라 예측 모드에서 vertical mode에 대응하는 인덱스 26으로 변환할 수 있다.
상술한 인트라 예측 모드 결정 방법에 기반하여 휘도 성분과 색차 성분 각각에 대해서 상호 독립적으로 인트라 예측 모드가 유도될 수도 있고, 색차 성분은 휘도 성분의 인트라 예측 모드에 종속성으로 유도될 수도 있다.
구체적으로, 색차 성분의 인트라 예측 모드는 다음 표 1과 같이 휘도 성분의 인트라 예측 모드에 기반하여 결정될 수 있다.
표 1
Intra_chroma_pred_mode[xCb][yCb] IntraPredModeY[xCb][yCb]
0 26 10 1 X(0<=X<=34)
0 34 0 0 0 0
1 26 34 26 26 26
2 10 10 34 10 10
3 1 1 1 34 1
4 0 26 10 1 X
표 1에서 intra_chroma_pred_mode는 색차 성분의 인트라 예측 모드를 특정하기 위해 시그날링되는 정보를 의미하며, IntraPredModeY는 휘도 성분의 인트라 예측 모드를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 현재 블록의 인트라 예측을 위한 참조 샘플을 유도할 수 있다(S510).
구체적으로, 현재 블록의 주변 샘플에 기반하여 인트라 예측을 위한 참조 샘플을 유도할 수 있다. 주변 샘플은 상술한 주변 블록의 복원 샘플을 의미할 수 있고, 이는 인루프 필터가 적용되기 이전의 복원 샘플 또는 인루프 필터가 적용된 이후의 복원 샘플일 수 있다.
현재 블록 이전에 복원된 주변 샘플이 참조 샘플로 이용될 수도 있고, 소정의 인트라 필터를 기반으로 필터링된 주변 샘플이 참조 샘플로 이용될 수도 있다. 상기 인트라 필터는 동일한 수평 라인에 위치한 복수의 주변 샘플에 적용되는 제1 인트라 필터 또는 동일한 수직 라인에 위치한 복수의 주변 샘플에 적용되는 제2 인트라 필터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 주변 샘플의 위치에 따라 제1 인트라 필터 또는 제2 인트라 필터 중 어느 하나가 선택적으로 적용될 수도 있고, 2개의 인트라 필터가 중복적으로 적용될 수도 있다.
상기 필터링은 현재 블록의 인트라 예측 모드 또는 현재 블록에 관한 변환 블록의 크기 중 적어도 하나에 기초하여 적응적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 DC 모드, 수직 모드 또는 수평 모드인 경우 필터링은 수행되지 않을 수 있다. 상기 변환 블록의 크기가 NxM인 경우, 필터링은 수행되지 않을 수 있다. 여기서, N과 M은 동일하거나 서로 상이한 값일 수 있고, 4, 8, 16 또는 그 이상의 값 중 어느 하나일 수 있다. 또는, 현재 블록의 인트라 예측 모드와 수직 모드(또는 수평 모드)의 차이와 기-정의된 임계치(threshold) 간의 비교 결과에 기초하여 필터링을 선택적으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 인트라 예측 모드와 수직 모드의 차이가 임계치보다 큰 경우에 한하여 필터링을 수행할 수 있다. 상기 임계치는 표 2와 같이 변환 블록의 크기 별로 정의될 수 있다.
표 2
8x8 transform 16x16 transform 32x32 transform
Threshold 7 1 0
상기 인트라 필터는 영상 부호화기/복호화기에 기-정의된 복수의 인트라 필터 후보 중 어느 하나로 결정될 수 있다. 이를 위해 복수의 인트라 필터 후보 중 현재 블록의 인트라 필터를 특정하는 별도의 인덱스가 시그날링될 수 있다. 또는, 현재 블록의 크기/형태, 변환 블록의 크기/형태, 필터 강도(strength)에 관한 정보, 또는 주변 샘플들의 변화량(variation) 중 적어도 하나에 기초하여 인트라 필터가 결정될 수도 있다.
도 5를 참조하면, 현재 블록의 인트라 예측 모드와 참조 샘플을 이용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다(S520).
즉, S500에서 결정된 인트라 예측 모드와 S510에서 유도된 참조 샘플을 이용하여 현재 블록의 예측 샘플을 획득할 수 있다. 다만, 인트라 예측의 경우 주변 블록의 경계 샘플을 이용하기 때문에 예측 영상의 화질이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 상술한 예측 과정을 통해 생성된 예측 샘플에 대한 보정 과정을 더 수반할 수 있으며, 이하 도 6 내지 도 15를 참조하여 자세히 살펴 보기로 한다. 다만, 후술할 보정 과정은 인트라 예측 샘플에 대해서만 적용되는 것으로 한정되는 것은 아니며, 인터 예측 샘플 또는 복원 샘플에도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 6은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 주변 샘플들의 차분 정보에 기반하여 현재 블록의 예측 샘플을 보정하는 방법을 도시한 것이다.
현재 블록에 대한 복수의 주변 샘플들의 차분 정보에 기반하여 현재 블록의 예측 샘플을 보정할 수 있다. 상기 보정은 현재 블록에 속한 모든 예측 샘플에 대해서 수행될 수도 있고, 소정의 일부 영역에 속한 예측 샘플에 대해서만 수행될 수도 있다. 일부 영역은 하나의 행/열 또는 복수의 행/열일 수 있고, 이는 영상 부호화기/복호화기에서 보정을 위해 기-설정된 영역일 수도 있고, 현재 블록의 크기/형태 또는 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여 가변적으로 결정될 수도 있다.
주변 샘플들은 현재 블록의 상단, 좌측, 좌상단 코너에 위치한 주변 블록 중 적어도 하나에 속할 수 있다. 보정을 위해 이용되는 주변 샘플들의 개수는 2개, 3개, 4개 또는 그 이상일 수 있다. 주변 샘플들의 위치는 현재 블록 내 보정 대상인 예측 샘플의 위치에 따라 가변적으로 결정될 수 있다. 또는, 주변 샘플들 중 일부는 보정 대상인 예측 샘플의 위치와 관계없이 고정된 위치를 가지고, 나머지는 보정 대상인 예측 샘플의 위치에 따른 가변적인 위치를 가질 수도 있다.
주변 샘플들의 차분 정보는 주변 샘플들 간의 차분 샘플을 의미할 수도 있고, 상기 차분 샘플을 소정의 상수값 (예를 들어, 1, 2, 3 등)으로 스케일링한 값을 의미할 수도 있다. 여기서, 소정의 상수값은 보정 대상인 예측 샘플의 위치, 보정 대상인 예측 샘플이 속한 열 또는 행의 위치, 열 또는 행 내에서 예측 샘플의 위치 등을 고려하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 수직 모드인 경우, 현재 블록의 좌측 경계에 인접한 주변 샘플 p(-1,y)과 좌상단 주변 샘플 p(-1,-1) 간의 차분 샘플을 이용하여 다음 수학식 1과 같이 최종 예측 샘플을 획득할 수 있다.(y=0 ... N-1)
수학식 1
Figure PCTKR2016010278-appb-M000001
예를 들어, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 수평 모드인 경우, 현재 블록의 상단 경계에 인접한 주변 샘플 p(x,-1)과 좌상단 주변 샘플 p(-1,-1) 간의 차분 샘플을 이용하여 다음 수학식 2와 같이 최종 예측 샘플을 획득할 수 있다. (x=0 ... N-1)
수학식 2
Figure PCTKR2016010278-appb-M000002
예를 들어, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 수직 모드인 경우, 현재 블록의 좌측 경계에 인접한 주변 샘플 p(-1,y)과 좌상단 주변 샘플 p(-1,-1) 간의 차분 샘플을 이용하여 최종 예측 샘플을 획득할 수 있다. 이때, 상기 차분 샘플을 예측 샘플에 가산할 수도 있고, 상기 차분 샘플을 소정의 상수값으로 스케일링한 후, 이를 예측 샘플에 가산할 수도 있다. 스케일링에 이용되는 소정의 상수값은 열 및/또는 행에 따라 상이하게 결정될 수 있다. 일예로, 다음 수학식 3과 수학식 4와 같이 예측 샘플을 보정할 수 있다. (y=0 ... N-1)
수학식 3
Figure PCTKR2016010278-appb-M000003
수학식 4
Figure PCTKR2016010278-appb-M000004
예를 들어, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 수평 모드인 경우, 현재 블록의 상단 경계에 인접한 주변 샘플 p(x,-1)과 좌상단 주변 샘플 p(-1,-1) 간의 차분 샘플을 이용하여 최종 예측 샘플을 획득할 수 있으며, 이는 수직 모드에서 상술한 바와 같다. 일예로, 다음 수학식 5와 수학식 6과 같이 예측 샘플을 보정할 수 있다. (x=0 .... N-1)
수학식 5
Figure PCTKR2016010278-appb-M000005
수학식 6
Figure PCTKR2016010278-appb-M000006
도 7과 도 8은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 소정의 보정 필터를 기반으로 예측 샘플을 보정하는 방법을 도시한 것이다.
보정 대상인 예측 샘플의 주변 샘플과 소정의 보정 필터를 기반으로 예측 샘플을 보정할 수 있다. 이때 주변 샘플은 현재 블록의 방향성 예측 모드의 각도 라인(angular line)에 의해 특정될 수 있고, 보정 대상인 예측 샘플과 동일한 각도 라인에 위치한 하나 또는 그 이상의 샘플일 수 있다. 또한, 주변 샘플은 현재 블록에 속하는 예측 샘플일 수도 있고, 현재 블록 이전에 복원된 주변 블록에 속하는 복원 샘플일 수도 있다.
보정 필터의 탭수, 강도(strength) 또는 필터 계수 적어도 하나는 보정 대상인 예측 샘플의 위치, 보정 대상인 예측 샘플이 현재 블록의 경계에 위치하는지 여부, 현재 블록의 인트라 예측 모드, 방향성 예측 모드의 각도, 주변 블록의 예측 모드(인터 또는 인트라 모드) 또는 현재 블록의 크기/형태 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.
도 7을 참조하면, 방향성 예측 모드 중 인덱스가 2 또는 34인 경우에는 도 7과 같이 보정 대상인 예측 샘플의 좌하단에 위치한 적어도 하나의 예측/복원 샘플과 소정의 보정 필터를 이용하여 최종 예측 샘플을 획득할 수 있다. 여기서, 좌하단의 예측/복원 샘플은 보정 대상인 예측 샘플이 속한 라인의 이전 라인에 속한 것일 수 있고, 이는 현재 샘플과 동일한 블록에 속한 것일 수도 있고, 현재 블록에 인접한 주변 블록에 속한 것일 수도 있다.
예측 샘플에 대한 필터링은 블록 경계에 위치한 라인에서만 수행할 수도 있고, 복수의 라인에서 수행할 수도 있다. 각 라인마다 필터 탭수 또는 필터 계수 중 적어도 하나가 상이한 보정 필터가 사용될 수도 있다. 예를 들어, 블록 경계와 가장 가까운 왼쪽 첫번째 라인의 경우 (1/2,1/2) 필터를 사용할 수 있고, 두번째 라인의 경우 (12/16, 4/16) 필터를 사용할 수 있고, 세번째 라인의 경우 (14/16, 2/16) 필터를 사용하며, 네번째 라인의 경우 (15/16, 1/16) 필터를 사용할 수도 있다.
또는, 방향성 예측 모드 중 인덱스가 3 내지 6사이 또는 30 내지 33 사이의 값일 경우, 도 8과 같이 블록 경계에서 필터링을 수행할 수 있으며, 3-tap의 보정 필터를 사용하여 예측 샘플을 보정할 수 있다. 보정 대상인 예측 샘플의 좌하단 샘플, 좌하단 샘플의 하단 샘플 및 보정 대상인 예측 샘플을 입력으로 하는 3-tap의 보정 필터를 사용하여 필터링을 수행할 수 있다. 보정 필터에 이용되는 주변 샘플의 위치는 방향성 예측 모드에 기반하여 상이하게 결정될 수 있다. 방향성 예측 모드에 따라 보정 필터의 필터 계수가 상이하게 결정될 수도 있다.
주변 블록이 인터 모드인지 인트라 모드인지에 따라 서로 다른 보정 필터가 적용될 수 있다. 주변 블록이 인트라 모드로 부호화된 경우에는 인터 모드로 부호화된 경우보다 예측 샘플에 가중치를 더 주는 필터링 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 인트라 예측 모드가 34인 경우, 주변 블록이 인터 모드로 부호화된 경우에는 (1/2,1/2) 필터를 사용하고, 주변 블록이 인트라 모드로 부호화된 경우에는 (4/16, 12/16) 필터를 사용할 수 있다.
현재 블록(예를 들어, 코딩 블록, 예측 블록)의 크기/형태에 따라 현재 블록 내 필터링되는 라인의 개수는 상이할 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 크기가 32x32보다 작거나 같은 경우에는 블록 경계에 있는 하나의 라인만 필터링을 수행하고, 그렇지 않은 경우에는 블록 경계에 있는 하나의 라인을 포함한 복수의 라인에 필터링을 수행할 수도 있다.
도 7과 도 8은 도 4에서 언급한 35개의 인트라 예측 모드를 이용하는 경우를 기반으로 설명하나, 확장된 인트라 예측 모드를 이용하는 경우에도 동일/유사하게 적용될 수 있다.
도 9는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 가중치와 오프셋을 이용하여 예측 샘플을 보정하는 방법을 도시한 것이다.
현재 블록과 이전 프레임의 대응 블록이 유사함에도 불구하고, 이전 프레임과 현재 프레임 간의 조도 변화가 발생하여 인트라 예측 또는 인터 예측으로 부호화되지 않거나, 인트라 예측 또는 인터 예측으로 부호화된 예측 영상의 화질이 상대적으로 낮은 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 조도 보상을 위한 가중치와 오프셋을 예측 샘플에 적용함으로써 예측 영상의 화질을 향상시킬 수 있다.
도 9를 참조하면, 가중치 w와 오프셋 f 중 적어도 하나를 결정할 수 있다(S900).
가중치 w 또는 오프셋 f 중 적어도 하나는 시퀀스 파라미터 세트, 픽쳐 파라미터 세트 또는 슬라이스 헤더 중 적어도 하나에서 시그날링될 수 있다. 또는, 가중치 w와 오프셋 f 중 적어도 하나는 이를 공유하는 소정의 블록 단위로 시그날링될 수도 있고, 소정의 블록 단위에 속하는 복수의 블록(예를 들어, CU, PU, TU)은 시그날링되는 하나의 가중치 w 및/또는 오프셋 f을 공유할 수 있다.
가중치 w 또는 오프셋 f 중 적어도 하나는 현재 블록의 예측 모드와 관계없이 시그날링될 수도 있고, 예측 모드를 고려하여 선택적으로 시그날링될 수도 있다. 예를 들어, 현재 블록의 예측 모드가 인터 모드인 경우, 가중치 w 및/또는 오프셋 f을 시그날링하고, 그렇지 않은 경우에는 시그날링하지 않을 수 있다. 여기서, 인터 모드는 스킵 모드, 머지 모드, AMVP 모드 또는 현재 픽쳐 참조 모드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 현재 픽쳐 참조 모드는 현재 블록이 속한 현재 픽쳐 내의 기-복원된 영역을 이용한 예측 모드를 의미할 수 있다. 상기 기-복원된 영역을 특정하기 위해 현재 픽쳐 참조 모드를 위한 움직임 벡터가 이용될 수 있다. 현재 블록이 현재 픽쳐 참조 모드로 부호화된 블록인지 여부를 나타내는 플래그 혹은 인덱스가 시그날링될 수도 있고, 현재 블록의 참조 영상 색인을 통해 유추될 수도 있다. 현재 픽쳐 참조 모드를 위한 현재 픽쳐는 현재 블록의 참조 영상 리스트 내에서 고정된 위치(예를 들어, refIdx=0인 위치 또는 가장 마지막 위치)에 존재할 수 있다. 또는, 참조 영상 리스트 내에 가변적으로 위치할 수도 있으며, 이를 위해 현재 픽쳐의 위치를 나타내는 별도의 참조 영상 색인이 시그날링될 수도 있다.
상기 가중치는 현재 블록에 이웃한 특정 형태의 제1 템플릿과 이에 대응하는 이전 블록에 이웃한 제2 템플릿 사이의 조도 변화를 이용해서 유도될 수 있다. 상기 제2 템플릿에 비가용 샘플이 포함될 수 있으며, 이 경우 비가용 샘플의 위치에 가용 샘플을 복사하여 이용할 수도 있고, 복수의 가용 샘플 간의 보간을 통해 가용 샘플을 유도하여 이용할 수도 있다. 이때 이용되는 가용 샘플은 제2 템플릿에 속한 것일 수도 있고, 주변 블록에 속한 것일 수도 있다. 보간에 이용되는 필터의 계수, 형태 또는 탭수 중 적어도 하나는 템플릿의 크기 및/또는 형태에 기반하여 가변적으로 결정될 수 있다. 템플릿을 구성하는 방법에 대해서는 도 10 내지 도 15를 참조하여 자세히 살펴 보기로 한다.
예를 들어, 현재 블록의 주변 샘플을 yi (i는 0 부터 N-1), 대응 블록의 주변 샘플을 xi(i 는 0 부터 N-1)라고 할 때, 가중치 w와 오프셋 f은 다음과 같이 유도될 수 있다.
현재 블록에 이웃한 특정 형태의 템플릿을 이용하여 가중치 w와 오프셋 f은 다음 수학식 7의 E(w,f)의 최소값을 구하여 유도될 수 있다.
수학식 7
Figure PCTKR2016010278-appb-M000007
수학식 7의 최소값을 구하는 방법은 수학식 8과 같이 변형될 수 있다.
수학식 8
Figure PCTKR2016010278-appb-M000008
수학식 8로부터 가중치 w를 유도하는 수학식 9와 오프셋 f을 유도하는 수학식 10을 획득할 수 있다.
수학식 9
Figure PCTKR2016010278-appb-M000009
수학식 10
Figure PCTKR2016010278-appb-M000010
도 9를 참조하면, S900에서 결정된 가중치와 오프셋 중 적어도 하나를 이용하여 예측 샘플을 보정할 수 있다.
예를 들어, 프레임 전체에서 조도 변화가 발생한 경우, 다음 수학식 11과 같이 인트라 예측을 통해 생성된 예측 샘플 P에 가중치(w)와 오프셋(f)을 적용하여 보정된 예측 샘플 P'을 획득할 수 있다.
수학식 11
Figure PCTKR2016010278-appb-M000011
여기서, 가중치(w)와 오프셋(f)은 인터 예측을 통해 생성된 예측 샘플에 적용될 수도 있고, 복원 샘플에 적용될 수도 있음은 물론이다.
도 10 내지 도 15는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 가중치 w를 결정하기 위한 템플릿을 구성하는 방법을 도시한 것이다.
도 10의 좌측 도면을 참조하면, 현재 블록과 인접한 모든 주변 샘플을 템플릿으로 구성할 수도 있고, 현재 블록과 인접한 주변 샘플 중에서 서브-샘플링(sub-sampling)된 일부 샘플로 템플릿을 구성할 수 있다. 도 10의 중앙 도면은 1/2 sub-sampling한 예시로서 회색 부분의 샘플로만 템플릿을 구성할 수 있다. 1/2 sub-sampling 대신에 1/4 sub-sampling, 1/8 sub-sampling을 이용하여 템플릿을 구성할 수도 있다. 도 10의 우측 도면처럼 현재 블록과 인접한 모든 주변 샘플에서 좌상단에 위치한 샘플을 제외하고 템플릿을 구성할 수도 있다. 도 10에 도시되어 있지는 아니하나, 픽쳐 또는 코딩 트리 블록(Largest Coding Unit) 내 현재 블록의 위치를 고려하여 좌측에 위치한 샘플만으로 구성된 템플릿을 이용하거나, 상단에 위치한 샘플만으로 구성된 템플릿을 이용할 수도 있다.
도 11을 참조하면, 주변 샘플의 개수를 확장하여 템플릿을 구성할 수도 있다. 즉, 도 11의 템플릿은 현재 블록의 경계와 인접한 제1 주변 샘플들 및 제1 주변 샘플들에 인접한 제2 주변 샘플들로 구성할 수도 있다.
도 11의 좌측 도면처럼 현재 블록의 경계로부터 인접한 2개 라인에 속하는 주변 샘플 모두를 템플릿으로 사용할 수도 있고, 중앙 도면처럼 좌측 도면의 템플릿을 sub-sampling하여 템플릿을 구성할 수 있다. 도 11의 우측 도면처럼 좌상단에 속하는 4개의 샘플을 제외하고 템플릿을 구성할 수도 있다. 도 11에 도시되어 있지는 아니하나, 픽쳐 또는 코딩 트리 블록(Largest Coding Unit) 내 현재 블록의 위치를 고려하여 좌측에 위치한 샘플만으로 구성된 템플릿을 이용하거나, 상단에 위치한 샘플만으로 구성된 템플릿을 이용할 수도 있다.
또는, 현재 블록의 크기 및/또는 형태(정방형인지 여부, 대칭형 파티션인지 여부)에 따라 서로 다른 템플릿을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 도 12와 같이 현재 블록의 크기에 따라 템플릿의 서브-샘플링의 비율(sub-sampling rate)을 다르게 적용할 수도 있다. 예를 들어, 크기가 64x64 보다 작거나 같은 블록에서는 도 12의 좌측 도면처럼 1/2 sub-sampling한 템플릿을 구성하고, 크기가 128x128 보다 크거나 같은 블록에서는 도 12의 우측 도면처럼 1/4 sub-sampling한 템플릿을 구성할 수 있다.
도 13을 참조하면, 현재 블록의 크기에 따라 인접한 주변 샘플의 개수를 확장한 템플릿을 사용할 수도 있다.
시퀀스 또는 슬라이스에서 사용 가능한 복수의 템플릿 후보자를 결정하고, 이 중 어느 하나를 선택적으로 이용할 수도 있다. 상기 복수의 템플릿 후보자는 서로 상이한 형태 및/또는 크기를 템플릿으로 구성될 수 있다. 템플릿의 형태 및/또는 크기에 관한 정보를 시퀀스 헤더 또는 슬라이스 헤더에서 시그날링할 수도 있다. 영상 부호화기/복호화기에서는 템플릿 후보자마다 인덱스를 할당할 수 있다. 그리고, 복수의 템플릿 후보자 중에서 현재 시퀀스, 픽쳐 또는 슬라이스에서 사용되는 템플릿 후보자를 식별하기 위해 신택스 type_weight_pred_template_idx를 부호화할 수 있다. 영상 복호화기는 신택스 type_weight_pred_template_idx에 기반하여 템플릿 후보자를 선택적으로 이용할 수 있다.
예를 들어, 도 14와 같이, 도 10의 중앙 도면의 템플릿을 0으로 할당하고, 도 10의 우측 도면의 템플릿을 1로 할당하고, 도 11의 중앙 도면의 템플릿을 2로 할당하고, 도 11의 우측 도면의 템플릿을 3으로 할당할 수 있으며, 그 중에서 시퀀스에서 사용한 템플릿을 시그날링 할 수 있다.
비정방형 블록을 이용하여 가중 예측을 수행하는 경우 템플릿의 총 개수가 2^N이 될 수 있도록, 길이가 긴 쪽과 짧은 쪽의 서브-샘플링 비율(sub-sampling rate)을 다르게 적용하여 템플릿을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 도 15와 같이 길이가 짧은 쪽에서는 1/2 sub-sampling을, 길이가 긴 쪽에서는 1/4 sub-sampling을 각각 수행하여 템플릿을 구성할 수 있다.
방향성 인트라 예측 모드에 기초하여 현재 블록에 대한 인트라 예측을 수행하는 경우, 이용되는 참조 샘플의 범위가 제한되어 있기 때문에(일 예로, 현재 블록에 이웃한 주변 샘플만을 이용하여 인트라 예측을 수행함), 생성되는 예측 샘플이 원본 영상의 특징을 반영하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 예를 들어, 현재 블록 내 엣지(edge)가 존재하거나, 현재 블록의 경계 주변에서 새로운 객체(object)가 등장하는 경우 등에 있어서, 현재 블록 내 예측 샘플의 위치에 따라, 예측 샘플과 원본 영상 사이의 차이가 큰 경우가 발생할 수 있다.
이 경우, 잔차값이 상대적으로 커져, 부호화/복호화할 비트양이 많아지는 문제점이 발생할 수 있다. 특히 현재 블록의 경계에서 상대적으로 멀리 떨어진 영역에서의 잔차값이 고주파 성분을 다량 포함하게 되어, 부호화/복호화 효율이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
위와 같은 문제점을 해소하기 위해, 서브 블록 단위로 예측 샘플을 생성 또는 업데이트 하는 방법을 고려할 수 있다. 이에 따르면, 블록 경계에서 상대적으로 멀리 떨어진 영역에서의 예측 정확성을 향상 시킬 수 있다.
설명의 편의를 위해, 후술되는 실시예들에서, 방향성 인트라 예측 모드에 기초하여 생성된 예측 샘플을, 제1 예측 샘플이라 호칭하기로 한다. 다만, 비방향성 인트라 예측 모드에 기초하여 생성된 예측 샘플 또는 인터 예측을 수행함으로써 생성된 예측 샘플 역시 제1 예측 샘플의 범주에 포함될 수 있다.
도 16을 참조하여, 오프셋을 기반으로 예측 샘플을 보정하는 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 16은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 오프셋을 기반으로 예측 샘플을 보정하는 방법을 도시한 것이다.
도 16을 참조하면, 현재 블록에 대해, 오프셋을 이용하여 제1 예측 샘플을 업데이트할 것인지 여부가 결정될 수 있다(S1600). 오프셋을 이용하여 제1 예측 샘플을 업데이트할 것인지 여부는, 비트스트림으로부터 복호화되는 플래그에 의해 결정될 수 있다. 일 예로, 오프셋을 이용하여 제1 예측 샘플을 업데이트할 것인지 여부를 나타내는 신택스 'is_sub_block_refinement_flag'가 비트스트림을 통해 시그날링될 수 있다. is_sub_block_refinement_flag의 값이 1이면, 현재 블록에서, 오프셋을 이용하여 제1 예측 샘플 업데이트하는 방법이 이용될 수 있고, is_sub_block_refinement_flag의 값이 0이면, 현재 블록에서, 오프셋을 이용하여 제1 예측 샘플을 업데이트하는 방법이 이용되지 않는다. 다만, S1600 단계는 제1 예측 샘플에 대한 업데이트를 선택적으로 수행하기 위한 것이고, 본 발명의 목적 달성을 위한 필수적인 구성은 아니므로, 경우에 따라 S1600 단계는 생략될 수도 있다.
오프셋을 이용하여 제1 예측 샘플을 업데이트하는 방법을 이용하기로 결정된 경우, 현재 블록의 인트라 예측 패턴을 결정할 수 있다(S1610). 인트라 예측 패턴을 통해, 오프셋이 적용되는 현재 블록의 전부 또는 일부 영역, 현재 블록의 분할 형태, 현재 블록에 포함된 서브 블록에 오프셋이 적용되는지 여부, 또는 서브 블록 별로 할당된 오프셋 크기/부호(sign) 등이 결정될 수 있다.
현재 블록의 인트라 예측 패턴은 부후화기/복호화기에 기-정의된 복수의 패턴 중 어느 하나가 선택적으로 이용될 수 있으며, 이를 위해 현재 블록의 인트라 예측 패턴을 특정하는 인덱스가 비트스트림으로부터 시그날링될 수 있다. 다른 예로, 현재 블록의 인트라 예측 패턴은 현재 블록의 예측 유닛 또는 부호화 유닛의 파티션 모드, 블록 크기/형태, 방향성 인트라 예측 모드인지 여부, 방향성 인트라 예측 모드의 각도(angle) 등에 기초하여 결정될 수도 있다.
현재 블록의 인트라 예측 패턴을 나타내는 인덱스가 시그날링되는지 여부는 비트스트림으로부터 시그날링되는 소정의 플래그 정보에 의해 결정될 수 있다. 일 예로, 플래그 정보가, 비트스트림으로부터 현재 블록의 인트라 예측 패턴을 가리키는 인덱스가 시그날링될 것을 지시하는 경우, 현재 블록의 인트라 예측 패턴은 비트스트림으로부터 복호화되는 인덱스에 기초하여 결정될 수 있다. 이때, 플래그 정보는 픽처, 슬라이스 또는 블록 레벨 중 적어도 하나에서 시그날링될 수 있다.
플래그 정보가 비트스트림으로부터 현재 블록의 인트라 예측 패턴을 나타내는 인덱스가 시그날링되지 않음을 지시하는 경우, 현재 블록의 인트라 예측 패턴은 상술한 현재 블록의 예측 유닛 또는 부호화 유닛의 파티션 모드 등에 기초하여 결정될 수 있다. 일 예로, 현재 블록이 서브 블록으로 분할되는 형태는 부호화 블록이 예측 유닛으로 분할된 형태와 동일한 형태를 띨 수 있다.
현재 블록의 인트라 예측 패턴이 결정되면, 서브 블록 단위로 오프셋을 획득할 수 있다(S1620). 오프셋은 슬라이스 단위, 부호화 유닛 단위 또는 예측 유닛 단위로 시그날링될 수 있다. 다른 예로, 오프셋은 현재 블록의 이웃 샘플로부터 유도될 수도 있다. 상기 오프셋은 오프셋 크기 정보 또는 오프셋 부호 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 오프셋 크기 정보는 0보다 크거나 같은 정수 범위 내에 속할 수 있다.
오프셋이 결정되면, 서브 블록별로, 제2 예측 샘플이 획득될 수 있다(S1630). 제2 예측 샘플은 제1 예측 샘플에 오프셋을 적용하여 획득될 수 있다. 예를 들어, 제2 예측 샘플은 제1 예측 샘플에 상기 오프셋을 가산 또는 감산함으로써 획득될 수 있다.
도 17 내지 도 21은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 현재 블록의 인트라 예측 패턴을 예시한 도면이다.
일 예로, 도 17에 도시된 예에서, 인덱스가 '0' 또는 '1'인 경우, 현재 블록은 상측 및 하측 서브 블록으로 분할되는 한편, 상측 서브 블록에는 오프셋이 미설정되고, 하측 서브 블록에는 오프셋 'f'가 설정될 수 있다. 이에 따라, 상측 서브 블록에서는 제1 예측 샘플(P(i,j))이 그대로 사용되고, 하측 서브 블록에서는 제1 예측 샘플에 오프셋을 가산 또는 감산하여 생성된 제2 예측 샘플(P(i,j)+f 또는 P(i,j)-f)이 사용될 수 있다. 본 명세서에서 '미설정'이라 함은 해당 블록에 오프셋이 할당되지 않는 경우를 의미할 수도 있고, '0' 값의 오프셋이 할당됨을 의미할 수도 있다.
인덱스가 '2' 또는 '3'인 경우, 현재 블록은 좌측 및 우측 서브 블록으로 분할되는 한편, 좌측 서브 블록에는 오프셋이 미설정되고, 우측 서브 블록에는 오프셋 'f'가 설정될 수 있다. 이에 따라, 좌측 서브 블록에서는 제1 예측 샘플(P(i,j))이 그대로 사용되고, 우측 서브 블록에서는 제1 예측 샘플에 오프셋을 가산 또는 감산함으로써 생성된 제2 예측 샘플(P(i,j)+f 또는 P(i,j)-f)이 사용될 수 있다.
이용 가능한 인트라 예측 패턴은, 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 그 범위가 제한될 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 수직 방향 인트라 예측 모드 또는 수직 방향 인트라 예측 모드와 유사한 방향의 예측 모드인 경우(예를 들어, 33개의 방향성 예측 모드 중 인트라 예측 모드 인덱스가 22 내지 30인 경우), 현재 블록을 수평 분할한 인트라 예측 패턴(예를 들어, 도 17의 인덱스 0 또는 인덱스 1)만이 현재 블록에 적용될 수 있다.
다른 예로, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 수평 방향 인트라 예측 모드 또는 수평 방향 인트라 예측 모드와 유사한 방향의 예측 모드인 경우(예를 들어, 33개의 방향성 예측 모드 중 인트라 예측 모드 인덱스가 6 내지 14인 경우), 현재 블록을 수직 분할한 인트라 예측 패턴(예를 들어, 도 17의 인덱스 2 또는 인덱스 3)만이 현재 블록에 적용될 수 있다.
도 17에서는 현재 블록에 포함된 서브 블록 중 어느 하나에는 오프셋이 미설정되고, 다른 하나에는 오프셋이 설정되는 것으로 도시되었다. 서브 블록에 오프셋을 설정할 것인지 여부는 서브 블록 별로 시그날링되는 정보에 기초하여 결정될 수도 있다.
서브 블록에 오프셋을 설정할 것인지 여부는, 서브 블록의 위치 또는 현재 블록 내 서브 블록을 식별하기 위한 인덱스 등에 기초하여 결정될 수도 있다. 일 예로, 현재 블록의 소정의 경계를 기준으로, 소정 경계와 접하는 서브 블록에는 오프셋이 미설정되고, 소정의 경계와 접하지 않는 서브 블록에는 오프셋이 설정될 수 있다.
소정의 경계가 현재 블록의 상단 경계라 가정할 경우, 인덱스 '0' 또는 '1'에 대응하는 인트라 예측 패턴 하에서, 현재 블록의 상단 경계에 접하는 서브 블록에 대해서는 오프셋이 설정되지 않고, 현재 블록의 상단 경계에 접하지 않는 서브 블록에 대해서는, 오프셋이 설정될 수 있다.
소정 경계가 현재 블록의 좌측 경계라 가정할 경우, 인덱스 '2' 또는 '3'에 대응하는 인트라 예측 패턴 하에서, 현재 블록의 좌측 경계에 접하는 서브 블록에 대해서는 오프셋이 설정되지 않고, 현재 블록의 좌측 경계에 접하지 않는 서브 블록에 대해서는 오프셋이 설정될 수 있다.
도 17에서는, 현재 블록에 포함된 서브 블록 중 어느 하나에는 오프셋이 미설정되고, 다른 하나에는 오프셋이 설정되는 것으로 가정하였다. 다른 예로, 현재 블록에 포함된 서브 블록들에 서로 다른 값의 오프셋이 설정될 수도 있다.
도 18을 참조하여, 서브 블록 별 서로 다른 오프셋이 설정되는 예에 대해 설명하기로 한다.
도 18을 참조하면, 인덱스가 '0' 또는 '1'인 경우, 현재 블록 내 상측 서브 블록에는 오프셋 'h'가 설정되고, 현재 블록 내 하측 서브 블록에는 오프셋 'f'가 설정될 수 있다. 이에 따라, 상측 서브 블록에서는 제1 예측 샘플에 오프셋 'h'를 가산 또는 감산한 제2 예측 샘플(P(i,j)+h 또는 P(i,j)-h)이 생성되고, 하측 서브 블록에서는 제1 예측 샘플에 오프셋 'f'을 가산 또는 감산한 제2 예측 샘플(P(i,j)+f 또는 P(i,j)-f)이 생성될 수 있다.
도 18을 참조하면, 인덱스가 '2' 또는 '3'인 경우, 현재 블록 내 좌측 서브 블록에는 오프셋 'h'가 설정되고, 현재 블록 내 우측 서브 블록에는 오프셋 'f'가 설정될 수 있다. 이에 따라, 좌측 서브 블록에서는 제1 예측 샘플에 오프셋 'h'를 가산 또는 감산한 제2 예측 샘플(P(i,j)+h 또는 P(i,j)-h)이 생성되고, 우측 서브 블록에서는 제1 예측 샘플에 오프셋 'f'를 가산 또는 감산한 제2 예측 샘플(P(i,j)+f 또는 P(i,j)-f)이 생성될 수 있다.
도 17 및 도 18에는 현재 블록이 동일한 크기를 갖는 2개의 서브 블록으로 분할되는 것으로 도시하였으나, 현재 블록에 포함된 서브 블록의 수 및/또는 서브 블록의 크기는 도 17 및 도 18에 도시된 예에 한정되지 않는다. 현재 블록에 포함된 서브 블록의 수는 3개 이상일 수도 있고, 각 서브 블록은 서로 다른 크기를 가질 수도 있다.
이용 가능한 인트라 예측 패턴의 개수가 복수개인 경우, 이용 가능한 인트라 예측 패턴을 복수의 카테고리로 그룹화할 수 있다. 이 경우, 현재 블록의 인트라 예측 패턴은, 카테고리를 식별하기 위한 제1 인덱스 및 해당 카테고리 내 인트라 예측 패턴을 식별하기 위한 제2 인덱스에 기초하여 선택될 수 있다.
도 19를 참조하여, 제1 인덱스 및 제2 인덱스에 기초하여 현재 블록의 인트라 예측 패턴이 결정되는 예에 대해 설명하기로 한다.
도 19에 도시된 예에서, 12개의 인트라 예측 패턴은 각각 4개의 인트라 예측 패턴을 포함하는 3개의 카테고리로 분류될 수 있다. 일 예로, 인덱스 0 내지 3에 해당하는 인트라 예측 패턴은 카테고리 0로 분류되고, 인덱스 4 내지 인덱스 7에 해당하는 인트라 예측 패턴은 카테고리 1로 분류되며, 인덱스 8 내지 인덱스 11에 해당하는 인트라 예측 패턴은 카테고리 2로 분류될 수 있다.
복호화기는 적어도 하나 이상의 인트라 예측 패턴을 포함하는 카테고리를 특정하기 위해, 비트스트림으로부터 제1 인덱스를 복호화할 수 있다. 도 19에 도시된 예에서, 제1 인덱스는, 카테고리 0, 1 및 2 중 어느 하나를 특정할 수 있다.
제1 인덱스를 기초로 카테고리가 특정되면, 비트스트림으로부터 복호화된 제2 인덱스에 기초하여, 현재 블록의 인트라 예측 패턴을 결정할 수 있다. 제1 인덱스에 의해 카테고리 1이 특정되면, 제2 인덱스는 카테고리 1에 포함된 4개의 인트라 예측 패턴(즉, 인덱스 4 내지 인덱스 7) 중 어느 하나를 특정할 수 있다.
도 19에서는 각 카테고리가 동일한 수의 인트라 예측 패턴을 포함하는 것으로 도시되었으나, 각 카테고리가 반드시 동일한 수의 인트라 예측 패턴을 포함해야 하는 것은 아니다.
이용 가능한 인트라 예측 패턴의 개수 또는 카테고리의 개수는 시퀀스 또는 슬라이스 단위로 결정될 수 있다. 아울러, 이용 가능한 인트라 예측 패턴의 개수 또는 카테고리 개수 중 적어도 하나는 시퀀스 헤더 또는 슬라이스 헤더를 통해 시그날링될 수도 있다.
다른 예로, 이용 가능한 인트라 예측 패턴의 개수 및/또는 카테고리의 개수는 현재 블록의 예측 유닛 또는 부호화 유닛의 크기에 기초하여 결정될 수도 있다. 일 예로, 현재 블록(예를 들어, 현재 블록의 부호화 유닛)의 크기가 64x64 이상인 경우, 현재 블록의 인트라 예측 패턴은 도 20에 도시된 5개의 인트라 예측 패턴 중에서 선택될 수 있다. 이와 달리, 현재 블록(예를 들어, 현재 블록의 부호화 유닛)의 크기가 64x64 보다 작은 경우, 현재 블록의 인트라 예측 패턴은, 도 17, 도 18 또는 도 19에 도시된 인트라 예측 패턴 중에서 선택될 수 있다.
도 17 내지 도 20에서는 각각의 인트라 예측 패턴에 포함된 서브 블록들은 직사각형(rectangular)인 것으로 도시되었다. 다른 예로, 서브 블록들의 크기 또는 형태 중 적어도 하나가 다른 인트라 예측 패턴이 이용될 수도 있다. 일 예로, 도 22는 서브 블록들의 크기 및 형태가 다른 인트라 예측 패턴의 예를 도시한 도면이다.
각 서브 블록에 대한 오프셋 (예를 들어, 도 17 내지 도 21에 도시된 각 서브 블록의 오프셋 h, f, g 또는 i 등)은 비트스트림으로부터 복호화될 수도 있고, 현재 블록에 인접한 이웃 샘플로부터 유도될 수도 있다.
다른 예로, 서브 블록의 오프셋은 현재 블록 내 특정 위치의 샘플과의 거리를 고려하여 결정될 수도 있다. 일 예로, 오프셋은 현재 블록 내 소정 위치에 위치한 샘플과 서브 블록 내 소정 위치에 위치한 샘플 사이의 거리를 나타내는 값에 비례하여 결정될 수 있다.
다른 예로, 서브 블록의 오프셋은 기 설정된 값에서 현재 블록 내 소정 위치에 위치한 샘플과 서브 블록 내 소정 위치에 위치한 샘플 사이의 거리에 기초하여 결정되는 값을 가산 또는 감산함으로써 결정될 수도 있다.
다른 예로, 오프셋은 현재 블록 내 소정 위치에 위치한 샘플과 서브 블록 내 소정 위치에 위치한 샘플 사이의 거리를 나타내는 값과 현재 블록의 크기를 나타내는 값의 비율에 기초하여 결정될 수도 있다.
여기서, 현재 블록 내 소정 위치에 위치한 샘플은 현재 블록의 좌측 경계에 인접한 샘플, 현재 블록의 상단 경계에 위치한 샘플 또는 현재 블록의 좌상단 코너에 인접한 샘플 등을 포함할 수 있다.
도 22는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 인트라 블록 카피 기법을 이용하여 예측을 수행하는 방법을 도시한 것이다.
인트라 블록 카피(Intra Block Copy, IBC)는 현재 블록이 동일 픽쳐 내에 이미 복원된 블록(이하, '참조 블록'이라 호칭함)을 이용하여 예측/복원되는 방법이다. 영상에, 한글 또는 알파벳 등의 문자가 다수 포함되어 있고, 현재 블록을 복원하였을 때 포함된 문자가, 이미 복호화된 블록에 포함되어 있다면, 인트라 블록 카피를 통해 부호화/복호화 성능을 향상 시킬 수 있다.
인트라 블록 카피 기법은 인트라 예측 방법으로 분류될 수도 있고, 인터 예측 방법으로 분류될 수도 있다. 인트라 블록 카피 기법이 인트라 예측 방법으로 분류될 경우, 인트라 블록 카피 기법을 위한 인트라 예측 모드가 추가 정의될 수 있다. 인트라 블록 카피 기법이 인터 예측 방법으로 분류되는 경우, 비트스트림에 현재 블록에 인트라 블록 카피 기법을 적용할 것인지 여부를 나타내는 플래그가 포함될 수 있다. 또는, 현재 블록의 참조 픽쳐 인덱스를 통해 현재 블록이 인트라 블록 카피를 이용하는지 여부를 확인할 수도 있다. 즉, 현재 블록의 참조 픽쳐 인덱스가 현재 픽쳐를 가리키는 경우, 현재 블록은 인트라 블록 카피를 이용하여 인터 예측을 수행할 수 있다. 이를 위해, 기-복원된 현재 픽처는 현재 블록을 위한 참조 픽쳐 리스트에 추가될 수 있다. 현재 픽쳐는 참조 픽쳐 리스트 내에서 고정된 위치(예를 들어, 참조 영상 색인이 0인 위치 또는 가장 마지막 위치)에 존재할 수 있다. 또는, 참조 영상 리스트 내에 가변적으로 위치할 수도 있으며, 이를 위해 현재 픽처의 위치를 나타내는 별도의 참조 픽쳐 인덱스가 시그널링될 수도 있다.
현재 블록의 참조 블록을 특정하기 위해, 현재 블록과 참조 블록 사이의 위치 차를 모션 벡터(이하, 블록 벡터(block vector)라 함)가 정의될 수 있다.
블록 벡터는 예측 블록 벡터와 차분 블록 벡터의 합으로 유도될 수 있다. 부호화기는 예측 부호화를 통해 예측 블록 벡터를 생성하고, 블록 벡터와 예측 블록 벡터 간의 차분을 나타내는 차분 블록 벡터를 부호화할 수 있다. 이 경우, 복호화기는 기 복호화된 정보를 이용하여 유도된 예측 블록 벡터 및 비트스트림으로부터 복호화된 차분 블록 벡터를 이용하여, 현재 블록의 블록 벡터를 유도할 수 있다.
이때, 예측 블록 벡터는, 현재 블록에 인접한 이웃 블록의 블록 벡터, 현재 블록이 포함된 LCU 내의 블록 벡터, 또는 현재 블록이 포함된 LCU 행/열 내의 블록 벡터 등에 기초하여 유도될 수 있다.
부호화기는 블록 벡터의 예측 부호화를 수행함이 없이, 블록 벡터를 부호화할 수도 있다. 이 경우, 복호화기는, 비트스트림을 통해 시그날링되는 블록 벡터 정보를 복호화함으로써, 블록 벡터를 획득할 수 있을 것이다.인트라 블록 카피 기법을 통해 생성된 예측/복원 샘플에 대해서도 보정 과정을 더 수반할 수 있다. 이 경우에도 도 6 내지 도 21을 참조하여 살펴본 보정 방법이 동일/유사하게 적용될 수 있으며, 여기서 자세한 설명은 생략하기로 한다.
부호화기는 변환 계수, 모션 벡터 차분 및 슬라이스 내 신택스 등의 심볼을 이진화하고, 이진화된 값에 산술 부호화(arithmetic coding)를 수행하여 비트스트림을 생성할 수 있다. 이때, 심볼의 압축을 위해, 주변 블록의 동일한 심볼의 값, 주변 블록의 정보 또는 현재 블록의 위치 등을 고려하여 컨텍스트(context)가 결정될 수 있다. 선택된 컨텍스트에 기초하여 확률 인덱스가 결정되면, 결정된 확률 인덱스에 기초하여, 심볼의 발생 확률이 결정될 수 있다. 이후, 내부적인 심볼의 누적 통계와 부호화된 심볼의 값에 따라 재 계산된 발생 확률 및 산술 부호화를 통해, 심볼의 압축 성능을 향상 시킬 수 있다. 산술 부호화 방법의 일 예로, CABAC 이 이용될 수 있다.
도 23을 참조하여, 부호화기에서 심볼을 부호화하는 예에 대해 상세히 살펴보기로 한다. 복호화기에서 심볼을 복호화하는 것에 대한 상세한 설명은 생략하나, 후술되는 실시예들에서의 반대 동작을 통해, 복호화기에서의 심볼 복호화가 수행될 수 있다.
도 23은 심볼이 부호화되는 과정을 나타낸 흐름도이다.
부호화기는 심볼을 이진화한다(S2300). 부호화할 대상 심볼이 바이너리 심볼이 아닌 경우, 부호화기는 해당 심볼을 바이너리 심볼로 변환할 수 있다. 일 예로, 부호화기는 변환 계수 또는 모션 벡터 차분 등 비-바이너리 심볼을, 심볼의 값이 0과 1로만 구성된 바이너리 심볼로 이진화할 수 있다. 심볼을 이진화 하였을 때, 매핑된 코드워드 중 '0' 또는 '1'을 갖는 비트를 빈(bin)이라 호칭할 수 있다.
심볼 이진화는, 단항 이진화(Unary binarization) 및 절삭형 단항 이진화(Truncated unary binarization) 등을 통해 수행될 수 있다.
표 3은 단항 이진화 방법을 나타낸 것이고, 표 4는 최대 비트 길이(cMax)가 6일 때의 절삭형 단항 이진화 방법을 나타낸 것이다.
표 3
Symbol Binarization
0 0
1 10
2 110
3 1110
… …
표 4
Symbol binarization
0 0
1 10
2 110
3 1110
4 11110
5 111110
6 111111
심볼 이진화가 완료되면, 컨텍스트 모델(context model)을 선택한다(S2310). 컨텍스트 모델은 각 심볼에 대한 확률 모델을 나타낸다. 컨텍스트 모델 별로 빈에서 0 또는 1이 발생할 확률이 다를 수 있다. 후술되는 실시예들에서는, 심볼의 발생 확률은, 빈에서 0 또는 1이 발생할 확률을 나타낼 수 있다. HEVC에서는 다양한 심볼에 대해 약 400개의 독립적인 컨텍스트가 존재한다.
슬라이스의 부호화를 시작할 때, 양자화 파라미터(Qp) 또는 슬라이스 타입(I, P 또는 B) 중 적어도 하나에 기초하여, 컨텍스트별 확률 인덱스(pStateIdx)가 초기화될 수 있다.
타일(tile)을 이용하는 경우, 타일의 부호화를 시작할 때, 양자화 파라미터(Qp) 또는 슬라이스 타입(I, P 또는 B) 중 적어도 하나에 기초하여, 컨텍스트별 확률 인덱스가 초기화될 수 있다.
이후, 선택된 컨텍스트 모델에 기초하여, 각 심볼에 대한 산술 부호화를 수행할 수 있다(S2320). 심볼의 산술 부호화는 컨텍스트 모델별로 수행될 수 있다. 이에 따라, 같은 심볼이라 하더라도, 서로 다른 컨텍스트를 사용한다면, 확률 업데이트 및 비트스트림 부호화에 서로 영향을 끼치지 못한다. 심볼의 발생 확률이 결정되면, 심볼의 발생 확률 및 각 심볼의 값에 따라 부호화가 진행될 수 있다. 이때, 각 심볼의 값에 따라, 부호화 비트의 수가 가변적으로 결정될 수 있다. 즉, 각 심볼의 값이 높은 발생 확률을 가질 경우, 해당 심볼은 적은 수의 비트로 압축될 수 있다. 일 예로, 각 심볼의 값이 높은 발생 확률을 가질 경우, 10개의 빈을 갖는 심볼은 10개보다 작은 비트로 부호화될 수 있다.
심볼의 발생 확률에 기초하여 [0,1) 사이의 구간을 서브 구간으로 나누고, 분할된 서브 구간에 속하는 실수 중 가장 작은 비트로 표현 가능한 수 및 그 계수를 선택함으로써, 심볼을 부호화할 수 있다. [0,1) 사이의 구간을 서브 구간으로 나눌 때, 심볼의 발생 확률이 크면, 긴 서브 구간을 할당하고, 심볼의 발생 확률이 작으면, 작은 서브 구간을 할당할 수 있다.
도 24는 심볼의 발생 확률에 기초하여 [0,1) 사이의 구간을 서브 구간으로 나누는 예를 도시한 도면이다. 1의 발생 확률은 0.2, 0의 발생 확률은 0.8일 때, 심볼 '010'을 산술 부호화하는 절차에 대해 설명한다.
심볼 '010'의 첫번째 빈은 '0'이고, '0'의 발생 확률은 0.8이므로, 구간 [0,1)은 [0, 0.8)로 갱신된다.
심볼 '010'의 두번째 빈은 '1'이고, '1'의 발생 확률은 0.2이므로, 구간 [0, 0.8)은, [0.64, 0.8)로 갱신된다.
심볼 '010'의 세번째 빈은 '0'이고, '0'의 발생 확률은 0.8이므로, 구간 [0.64, 0.8)은 [0.64, 0.768)로 갱신된다.
[0.64, 0.768)구간에서, 가장 작은 비트로 표현 가능한 수를 선택한다. [0.64, 0.768)구간 내, 0.75=1x(1/2)+1x(1.2)^2 이므로, 심볼 '010'은 0을 제외한 이진 표현 '11'로 부호화될 수 있다.
MPS(Most Probable Symbol)는 0과 1중 발생 빈도가 많은 심볼을 의미하고, LPS(Least Probable Symbol)는 0과 1중 발생 빈도가 적은 심볼을 의미한다. MPS 및 LPS의 발생 확률 초기값은 컨텍스트 및 양자화 파라미터(Qp) 값에 기초하여 결정될 수 있다.
도 24에서는, 각 빈에 대해, 0과 1의 발생 확률이 고정된 것으로 가정하였지만, 현재 부호화한 빈이 MPS인지 혹은 LPS인지 여부에 따라, 심볼의 MPS 발생 확률 및 LPS 발생 확률을 업데이트 할 수도 있다.
예를 들어, 현재 부호화할 심볼의 빈의 이진화 값이 MPS와 같다면, 심볼의 MPS 확률값은 증가하는 반면, LPS 확률값은 감소할 수 있다. 반대로, 현재 부호화할 심볼의 빈의 이진화 값이 LPS와 같다면, 심볼의 MPS 확률값은 감소하는 반면 LPS 확률값은 증가할 수 있다.
CABAC에는 64개의 MPS 발생 확률과 LPS 발행 확률이 정의되어 있으나, 이보다 적은 수 또는 많은 수의 MPS 발생 확률 또는 LPS 발생 확률을 정의하여 사용할 수도 있다. MPS 발생 확률 및 LPS 발생 확률은, 심볼의 발생 확률을 나타내는 인덱스(pStateIdx)에 의해 특정될 수 있다. 심볼의 발생 확률을 나타내는 인덱스의 값이 커질수록, MPS의 발생 확률이 높아지도록 구성될 수 있다.
표 5는 확률 인덱스(pStateIdx)가 업데이트되는 예를 설명하기 위한 것이다.
표 5
pStateIdx 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
transIdxLPS 0 0 1 2 2 4 4 5 6 7 8 9 9 11 11 12
transIdxMPS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
pStateIdx 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
transIdxLPS 13 13 15 15 16 16 18 18 19 19 21 21 22 22 23 24
transIdxMPS 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
pStateIdx 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47
transIdxLPS 24 25 26 26 27 27 28 29 29 30 30 30 31 21 32 33
transIdxMPS 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48
pStateIdx 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63
transIdxLPS 33 33 34 34 35 35 35 36 36 36 37 37 37 38 38 63
transIdxMPS 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 62 63
MPS 심볼이 부호화되는 경우, 현재 컨텍스트의 확률값을 나타내는 확률 인덱스(pStateIdx)는, transIdxMPS에 해당하는 인덱스로 업데이트 될 수 있다. 예를 들어, pStateIdx의 값이 16일 때, MPS 심볼이 부호화된 경우, pStateIdx는 transIdxMPS에 해당하는 인덱스 17로 업데이트될 수 있다. 이와 달리, pStateIdx의 값이 16일 때, LPS 심볼이 부호화된 경우, pStateIdx는 transIdxLPS에 해당하는 인덱스 13으로 업데이트될 수 있다. pStateIdx가 업데이트됨에 따라, MPS 및 LPS의 발생 확률도 업데이트될 수 있다.
pStateIdx값이 0일 때, MPS 발생 확률은 0.5인데, 이 상태에서 LPS 심볼이 부호화되면, MPS 보다 LPS의 빈도수가 증가하게 된다. 이에 따라, pStateIdx값이 0일 때, LPS 심볼이 부호화된 경우, MPS 심볼과 LPS 심볼은 서로 교체된다.
컨텍스트별 확률 인덱스값은, 슬라이스 단위 또는 타일 단위로 초기화된다. 슬라이스 단위로 확률 인덱스가 초기화되므로, 이전 슬라이스 또는 이전 프레임의 부호화 여부와 관계없이 현재 슬라이스를 복호화할 수 있다. 다만, 초기화된 확률 인덱스로 심볼을 부호화하는 경우, 초기화된 확률 인덱스에 의해 특정된 확률이 실제 심볼의 발생 확률을 제대로 반영하지 못해 슬라이스의 초기 부호화 효율이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.
위와 같은 문제점을 해소하기 위해, 이전 슬라이스를 부호화/복호화하는 중 소정 시점에 누적된 확률 인덱스를, 현재 슬라이스의 확률 인덱스 초기값으로 설정할 수 있다. 여기서, 소정 시점은, 스캔 순서 상 슬라이스 내 특정 위치(예를 들어, 중간 위치)에 위치한 블록을 부호화/복호화하는 시점을 나타낼 수 있다. 이전 슬라이스에서 누적된 확률값 또는 확률 인덱스 등은 현재 슬라이스의 헤더 등을 통해 직접 부호화/복호화될 수도 있다.
다른 예로, 하나의 컨텍스트에 복수의 확률 인덱스를 할당하여, 슬라이스의 초기 확률 인덱스를 가변적으로 결정할 수도 있다. 일 예로, 임의의 컨텍스트(ctx)에 대해, 서로 다른 값을 갖는 복수의 확률 인덱스가 존재하는 경우, 복수의 확률 인덱스 중 어느 하나를 초기 확률 인덱스로 결정할 수 있다. 이때, 복수의 확률 인덱스 중 어느 하나를 선택하기 위한 정보는 슬라이스 헤더 등을 통해 시그날링될 수 있다. 일 예로, 복호화기는 슬라이스 헤더에서 전송되는 정보를 통해 확률 인덱스를 선택하고, 선택된 확률 인덱스를 초기 확률 인덱스로 이용하여 복호화를 수행할 수 있다.
다른 예로, 하나의 컨텍스트에 대해 복수의 초기값(InitValue)를 할당하여, 슬라이스의 초기 확률 인덱스를 가변적으로 결정할 수도 있다. 초기값이 선택되면, 초기값을 이용하여 변수 m, n을 유도하고, 유도된 변수 m, n을 통해 이전 컨텍스트 상태를 나타내는 변수 preCtxState를 유도할 수 있다. 이전 컨텐스트 상태를 나타내는 변수 preCtxState에 기반하여, MPS 및 컨텍스트 확률 인덱스 초기값 pStateIdx이 유도될 수 있다.
하기 표 7는 초기값을 기초로 확률 인덱스를 유도하는 과정을 예시한 것이다.
표 7
slopeIdx = initValue >> 4offsetIdx = initValue & 15 (1)m = slopeIdx * 5 - 45 n=(offsetIdx << 3)-16 (2)preCtxState=Clip3(1,126,((m*Clip3(0,51,SliceQpY )) >> 4)+n)valMps=(preCtxState <= 63)?0:1pStateIdx = valMps ( preCtxState - 64 ) : ( 63 - preCtxState ) (3)
슬라이스 헤더를 통해 슬라이스에서 사용할 초기값(InitValue)를 특정하기 위한 인덱스가 시그날링될 수 있다. 컨텍스트 초기값을 특정하기 위한 인덱스는, CABAC 초기화 인덱스(cabac_init_idx)라 정의될 수 있다. CABAC 초기화 인덱스, 컨텍스트 인덱스(ctxIdx) 및 초기값 중 적어도 2개 이상의 매핑 관계를 정의한 테이블에 기초하여, cabac_init_idx에 대응하는 초기값이 결정될 수 있다.
아울러, 슬라이스 헤더, 시퀀스 헤더 또는 픽처 헤더 등을 통해 이용 가능한 CABAC 초기화 인덱스의 개수를 나타내는 신택스가 시그날링될 수 있다. 이용 가능한 CABAC 초기화 인덱스의 개수를 나타내는 신택스는 'num_cabac_init_idx_minus1'로 정의될 수 있다.
표 8 및 표 9는 CABAC 초기화 인덱스에 기초하여 초기값이 결정되는 예를 설명하기 위한 도표이다. 표 8은, 이용 가능한 CABAC 초기화 인덱스의 개수가 5개인 경우를 나타낸 것이고, 표 9는, 이용 가능한 CABAC 초기화 인덱스의 개수가 6개의 경우를 나타낸 것이다. num_cabac_init_minus1값에 기초하여 표 8 또는 표 9가 선택적으로 사용될 수 있다.
표 8
cabac_init_idx 0 1 2 3 4
ctxIdx 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
initValue 111 141 153 111 153 111 168 224 95 79
표 9
cabac_init_idx 0 1 2 3 4 5
ctxIdx 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
initValue 111 141 153 111 153 111 168 224 95 79 63 31
'cbf_luma' 신택스를 예를 들어 설명하면, 루마 성분의 변환 블록 내 0이 아닌 변환 계수(non-zero transform coefficient)가 존재하는지 여부를 나타내는 신택스 cbf_luma의 컨텍스트들은, cabac_init_idx에 따라 서로 다른 초기값을 가질 수 있다. 초기값에 기초하여 유도되는 확률 인덱스(pStateIdx) 역시, cabac_init_idx에 따라 가변적으로 결정될 수 있다.
cabac_init_idx는 확률 인덱스에 적용될 오프셋을 지시할 수도 있다. 예를 들어, 임의 슬라이스의 양자화 파라미터(Qp) 'sliceQpY' 및 컨텍스트별로 결정된 초기값(InitValue)에 기초하여 확률 인덱스(pStateIdx)를 유도하고, cabac_init_idx값에 기초하여, 확률 인덱스에 적용할 오프셋을 결정할 수 있다. 오프셋이 결정되면, 확률 인덱스 및 오프셋에 기초하여 확률 인덱스를 재 계산할 수 있다. 이에 따라, 슬라이스의 양자화 파라미터(Qp)가 같은 경우에도, 컨텍스트 모델은 복수의 확률 인덱스(즉, 복수개의 pStateIdx 초기값)를 가질 수 있다.
다른 예로, 컨텍스트별로 초기값을 결정하고, cabac_init_idx값에 기초하여, 초기값에 적용할 오프셋을 결정할 수도 있다. 결정된 오프셋을 기초로 초기값을 재 계산하고, 재 계산된 초기값에 기초하여 확률 인덱스를 유도할 수 있다.
전체 심볼이 아닌 특정 심볼에 대해서만, 하나의 컨텍스트에 대해 복수개의 확률 인덱스가 존재할 수 있다. 수 있다. 예를 들어, 변환 계수(transform coefficient), 잔차 움직임 벡터(motion vector difference) 또는 참조 픽처 인덱스(reference index) 등 특정 심볼에서는, 하나의 컨텍스트에 복수개의 확률 인덱스가 존재할 수 있다.
하나의 컨텍스트에, 복수의 초기값(InitValue) 또는 복수의 확률 인덱스(pStateIdx)가 할당되었는지 여부는, 슬라이스 타입에 따라 결정될 수도 있고, 슬라이스 타입에 관계없이 결정될 수도 있다. 아울러, 초기값은 슬라이스 타입 별로 서로 다른 값을 가질수도 있다.
도 25는 부호화할 블록의 위치에 따라 확률 인덱스가 설정되는 예를 도시한 도면이다.
부호화할 블록의 공간적 위치 또는 스캔 순서에 따라 확률 인덱스가 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 25에 도시된 예에서와 같이, 슬라이스 내 스캔 순서에 따라, 서로 다른 확률 인덱스(pStateIdx)가 설정될 수 있다. 이때, 확률 인덱스(pStateIdx)의 값은 이전 슬라이스에서 동일 위치 영역(collocated region)의 확률 인덱스(prevPstateIdx)와 동일 또는 가장 유사한 값으로 선택될 수 있다.
확률 인덱스를 초기화하는 공간적 영역을 '컨텍스트 초기화 영역'이라 호칭할 수 있다. 컨텍스트 초기화 영역은 직사각형 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 컨텍스트 초기화 영역은 기 설정된 크기를 갖도록 설정될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 컨텍스트 초기화 영역을 특정하기 위한 정보는 슬라이스 헤더 등을 통해 시그날링될 수 있다.
컨텍스트 초기화 영역이 직사각형이라 가정할 경우, 컨텍스트 초기화 영역에 포함되는 코딩 트리 유닛(Coding Tree Unit) 행(row)의 개수를 나타내는 신택스, 'num_row_ctu_minus1'에 기초하여, 확률 인덱스를 초기화할 단위가 결정될 수 있다. 일 예로, 'num_row_ctu_minus1'의 값이 1인 경우, 도 25에 도시된 예에서와 같이, 2개 열의 CTU를 포함하는 영역이 초기화 영역으로 설정될 수 있다.
슬라이스(slice)는 엔트로피 부호화/복호화를 독립적으로 수행할 수 있는 기본 단위이다. 슬라이스가 사각형(rectangular) 형태를 띄어야 한다는 제약은 없다. 슬라이스는 복수개의 슬라이스 세그먼트로 나뉠 수 있고, 슬라이스 세그먼트는 복수개의 코딩 트리 유닛(CTU)으로 구성될 수 있다.
타일(tile)은 복수개의 코딩 트리 유닛으로 구성되는 점에서 슬라이스와 동일하나, 사각형(rectangular) 형태의 영역이라는 점에서 차이가 있다. 타일 단위로 엔트로피 부호화/복호화가 수행될 수도 있다. 타일 단위로 엔트로피 부호화/복호화를 수행하는 경우 복수 타일을 동시에 부호화/복호화하는 병렬화가 가능한 장점이 있다.
도 26 및 도 27은 타일 및 슬라이스 세그먼트의 분할 예를 도시한 도면이다.
도 26 및 도 27에 도시된 예에서와 같이, 타일은 적어도 하나 이상의 슬라이스 세그먼트를 포함할 수 있고, 하나의 슬라이스 세그먼트는 하나의 타일 안에 존재할 수 있다.
독립 슬라이스 세그먼트(Independent slice segment)와 적어도 하나 이상의 종속 슬라이스 세그먼트(Dependent slice segment)가 하나의 슬라이스를 구성한다. 도 26 및 도 27에 도시된 예에서와 같이, 타일 내 독립 슬라이스 세그먼트가 반드시 포함되어야 하는 것은 아니다.
도시되지는 않았지만, 슬라이스 안에 여러 개의 타일이 존재할 수도 있고, 하나의 타일은 하나의 슬라이스 안에 존재할 수 있다.
도 28은 타일별 초기 확률 인덱스가 가변적으로 결정되는 예를 도시한 도면이다.
타일을 사용할 경우, 타일 단위로 컨텍스트 모델을 초기화하게 되는데, 타일의 위치에 따라 서로 다른 초기값(InitValue) 또는 서로 다른 확률 인덱스(pStateIdx)가 사용될 수 있다. 즉, 컨텍스트가 동일하다 하더라도, 타일에 따라 서로 다른 확률 인덱스(pStateIdx)가 사용될 수 있다.
각 타일의 초기값을 특정하기 위한 인덱스가 슬라이스 세그먼트 헤더 등을 통해 시그날링될 수 있다. 일 예로, 타일의 초기값을 특정하기 위한 신택스 'tile_cabac_init_idx'을 통해 초기값이 특정되면, 특정된 초기값을 기초로, 확률 인덱스가 유도될 수 있다.
각 타일의 컨텍스트별 확률 인덱스는 이전 프레임의 동일 위치 타일(collocated tile)의 컨텍스트에 대응하는 초기값 또는 확률 인덱스에 기초하여 유도될 수 있다. 다른 예로, 각 타일의 컨텍스트별 확률 인덱스는, 컨텍스트별로 정의된 복수의 초기값 중 선택된 초기값에 기초하여 유도되거나, 컨텍스트별로 정의된 복수의 확률 인덱스 중 선택된 확률 인덱스로 결정될 수 있다. 컨텍스트별 복수의 초기값 또는 복수의 확률 인덱스가 정의된 경우, 각 타일에 대한 초기값 또는 확률 인덱스를 선택하기 위한 인덱스가 시그날링될 수 있다.
도 28에 도시된 예에서, 잔차 움직임 정보(Motion Vector Difference) 관련 심볼에 대해, 첫번째 타일(tile0)에서는 초기 확률 인덱스가 pStateIdx0으로 결정되고, 두번째 타일(tile1)에서는 초기 확률 인덱스가 pStateIdx1로 결정된 것이 도시되었다.
본 발명은 비디오 신호를 부호화/복호화하는데 이용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 현재 블록에 대해 인트라 예측을 수행하여 제1 예측 샘플을 생성하는 단계;
    상기 현재 블록이 서브 블록으로 분할되는 패턴을 특정하는 인트라 예측 패턴을 결정하는 단계;
    상기 인트라 예측 패턴에 기초하여, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 오프셋을 결정하는 단계; 및
    상기 제1 예측 샘플 및 상기 오프셋을 이용하여, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로, 제2 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함하는 비디오 디코딩 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 현재 블록은 복수의 서브 블록을 포함하고,
    서브 블록 별로 상기 오프셋이 설정되어 있는지 여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    서브 블록에 오프셋이 설정되어 있는지 여부는 상기 서브 블록의 위치에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 현재 블록은 복수의 서브 블록을 포함하고,
    상기 오프셋은 서브 블록별로 다른 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 오프셋은 상기 현재 블록에 이웃한 참조 샘플로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 방법.
  6. 현재 블록에 대해 인트라 예측을 수행하여 제1 예측 샘플을 생성하고,
    상기 현재 블록이 서브 블록으로 분할되는 패턴을 특정하고,
    상기 인트라 예측 패턴에 기초하여, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 오프셋을 결정하고,
    상기 제1 예측 샘플 및 상기 오프셋을 이용하여, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로, 제2 예측 샘플을 생성하는 예측부를 포함하는 비디오 디코딩 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 현재 블록은 복수의 서브 블록을 포함하고,
    상기 예측부는, 서브 블록 별로 상기 오프셋이 설정되어 있는지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 예측부는, 상기 서브 블록의 위치에 기초하여 서브 블록에 오프셋이 설정되어 있는지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 현재 블록은 복수의 서브 블록을 포함하고,
    상기 예측부는, 서브 블록별로 상기 오프셋을 다른 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 예측부는, 상기 현재 블록에 이웃한 참조 샘플로부터 상기 오프셋을 유도하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.
  11. 현재 블록에 대해 인트라 예측을 수행하여 제1 예측 샘플을 생성하는 단계;
    상기 현재 블록이 서브 블록으로 분할되는 패턴을 특정하는 인트라 예측 패턴을 결정하는 단계;
    상기 인트라 예측 패턴에 기초하여, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 오프셋을 결정하는 단계; 및
    상기 제1 예측 샘플 및 상기 오프셋을 이용하여, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로, 제2 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함하는 비디오 인코딩 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 현재 블록은 복수의 서브 블록을 포함하고,
    서브 블록 별로 상기 오프셋이 설정되어 있는지 여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 인코딩 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    서브 블록에 오프셋이 설정되어 있는지 여부는 상기 서브 블록의 위치에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 인코딩 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 현재 블록은 복수의 서브 블록을 포함하고,
    상기 오프셋은 서브 블록별로 다른 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 비디오 인코딩 방법.
  15. 현재 블록에 대해 인트라 예측을 수행하여 제1 예측 샘플을 생성하고,
    상기 현재 블록이 서브 블록으로 분할되는 패턴을 특정하고,
    상기 인트라 예측 패턴에 기초하여, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 오프셋을 결정하고,
    상기 제1 예측 샘플 및 상기 오프셋을 이용하여, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로, 제2 예측 샘플을 생성하는 예측부를 포함하는 비디오 인코딩 장치.
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