WO2017047900A1 - Method for processing image on basis of inter prediction mode, and device therefor - Google Patents

Method for processing image on basis of inter prediction mode, and device therefor Download PDF

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WO2017047900A1
WO2017047900A1 PCT/KR2016/004599 KR2016004599W WO2017047900A1 WO 2017047900 A1 WO2017047900 A1 WO 2017047900A1 KR 2016004599 W KR2016004599 W KR 2016004599W WO 2017047900 A1 WO2017047900 A1 WO 2017047900A1
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PCT/KR2016/004599
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서정동
임재현
박내리
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엘지전자(주)
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    • H04N19/10Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/103Selection of coding mode or of prediction mode
    • H04N19/109Selection of coding mode or of prediction mode among a plurality of temporal predictive coding modes
    • HELECTRICITY
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    • H04N19/136Incoming video signal characteristics or properties
    • H04N19/137Motion inside a coding unit, e.g. average field, frame or block difference
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    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/503Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
    • H04N19/51Motion estimation or motion compensation
    • H04N19/53Multi-resolution motion estimation; Hierarchical motion estimation

Definitions

  • the present invention relates to a still image or moving image processing method, and more particularly, to a method for encoding / decoding a still image or moving image based on an inter prediction mode and an apparatus supporting the same.
  • Compression coding refers to a series of signal processing techniques for transmitting digitized information through a communication line or for storing in a form suitable for a storage medium.
  • Media such as an image, an image, an audio, and the like may be a target of compression encoding.
  • a technique of performing compression encoding on an image is called video image compression.
  • Next-generation video content will be characterized by high spatial resolution, high frame rate and high dimensionality of scene representation. Processing such content would result in a tremendous increase in terms of memory storage, memory access rate, and processing power.
  • inter prediction is performed through motion prediction and motion compensation.
  • the reference picture moves by the motion vector to refer to the pixel information of the corresponding region.
  • the data bandwidth increases.
  • the resolution of the input image increases from 4K (kilo pixel) to 8K, there is a problem in that the bandwidth of data for motion compensation is greatly increased.
  • the present invention proposes a method of reducing and storing the size of a reference picture.
  • the present invention proposes a method of re-enlarging a reference picture according to a reduction factor in a motion compensation process.
  • An aspect of the present invention provides a method of processing an image based on inter prediction, comprising: deriving a motion vector and a reference index of a current block at a predetermined reduction ratio; Selecting a reference picture for the current block using the reference index in a reference picture buffer storing a reconstructed picture having a reduced spatial resolution; Adjusting the selected reference picture to increase the spatial resolution of a reference picture, and generating a prediction block for the current block using the motion vector based on the reference picture with the expanded spatial resolution.
  • An aspect of the present invention is a device for processing an image based on inter prediction, comprising: a step motion parameter deriving unit for deriving a motion vector and a reference index of a current block
  • a reference picture selection unit for selecting a reference picture for the current block by using the reference index in a reference picture buffer storing a reconstructed picture having a reduced spatial resolution at a reduction ratio of Generates a prediction block for the current block using the motion vector based on an image adjusting unit for adjusting the selected reference picture to increase the spatial resolution of the selected reference picture in consideration of a reduction ratio and the reference picture on which the interpolation filtering is performed.
  • It may include a prediction block generator.
  • interpolation filtering may be performed such that the selected reference picture has a spatial resolution increased by an inverse of the reduction ratio.
  • the interpolation filtering may be performed such that the spatial resolution of the selected reference picture is increased by N times the inverse of the reduction ratio.
  • the selected reference picture can be enlarged to increase the spatial resolution by the inverse of the reduction ratio.
  • interpolation filtering may be performed on the enlarged reference picture so that the spatial resolution is enlarged by N times.
  • the reduction ratio may be fixed in advance, or may be signaled from an encoder in units of sequence, picture, slice, and block.
  • the storage space of the reference picture can be reduced by reducing the spatial resolution of the reference picture.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an encoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a decoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 3 is a diagram for describing a partition structure of a coding unit that may be applied to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a prediction unit applicable to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a direction of inter prediction as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG 6 illustrates integer and fractional sample positions for quarter sample interpolation, as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 7 illustrates a position of a spatial candidate as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an inter prediction method as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a motion compensation process as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a block diagram of an encoder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a block diagram of a decoder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a process of reducing and storing a picture reconstructed in a reference picture buffer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an inter prediction based image processing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a block diagram of an encoder according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a diagram illustrating a block diagram of a decoder according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a diagram illustrating an inter prediction based image processing method according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a diagram illustrating an inter prediction unit according to an embodiment of the present invention.
  • the 'processing unit' refers to a unit in which a process of encoding / decoding such as prediction, transformation, and / or quantization is performed.
  • the processing unit may be referred to as a 'processing block' or 'block'.
  • the processing unit may be interpreted to include a unit for the luma component and a unit for the chroma component.
  • the processing unit may correspond to a Coding Tree Unit (CTU), a Coding Unit (CU), a Prediction Unit (PU), or a Transform Unit (TU).
  • CTU Coding Tree Unit
  • CU Coding Unit
  • PU Prediction Unit
  • TU Transform Unit
  • the processing unit may be interpreted as a unit for a luma component or a unit for a chroma component.
  • the processing unit may be a coding tree block (CTB), a coding block (CB), a prediction block (PU), or a transform block (TB) for a luma component. May correspond to. Or, it may correspond to a coding tree block (CTB), a coding block (CB), a prediction block (PU), or a transform block (TB) for a chroma component.
  • CTB coding tree block
  • CB coding block
  • PU prediction block
  • TB transform block
  • the present invention is not limited thereto, and the processing unit may be interpreted to include a unit for a luma component and a unit for a chroma component.
  • processing unit is not necessarily limited to square blocks, but may also be configured in a polygonal form having three or more vertices.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an encoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the encoder 100 may include an image divider 110, a subtractor 115, a transform unit 120, a quantizer 130, an inverse quantizer 140, an inverse transform unit 150, and a filtering unit. 160, a decoded picture buffer (DPB) 170, a predictor 180, and an entropy encoder 190.
  • the predictor 180 may include an inter predictor 181 and an intra predictor 182.
  • the image divider 110 divides an input video signal (or a picture or a frame) input to the encoder 100 into one or more processing units.
  • the subtractor 115 subtracts the difference from the prediction signal (or prediction block) output from the prediction unit 180 (that is, the inter prediction unit 181 or the intra prediction unit 182) in the input image signal. Generate a residual signal (or difference block). The generated difference signal (or difference block) is transmitted to the converter 120.
  • the transform unit 120 may convert a differential signal (or a differential block) into a transform scheme (eg, a discrete cosine transform (DCT), a discrete sine transform (DST), a graph-based transform (GBT), and a karhunen-loeve transform (KLT)). Etc.) to generate transform coefficients.
  • a transform scheme eg, a discrete cosine transform (DCT), a discrete sine transform (DST), a graph-based transform (GBT), and a karhunen-loeve transform (KLT)
  • the quantization unit 130 quantizes the transform coefficients and transmits the transform coefficients to the entropy encoding unit 190, and the entropy encoding unit 190 entropy codes the quantized signals and outputs them as bit streams.
  • the quantized signal output from the quantization unit 130 may be used to generate a prediction signal.
  • the quantized signal may recover the differential signal by applying inverse quantization and inverse transformation through an inverse quantization unit 140 and an inverse transformation unit 150 in a loop.
  • a reconstructed signal may be generated by adding the reconstructed difference signal to a prediction signal output from the inter predictor 181 or the intra predictor 182.
  • the filtering unit 160 applies filtering to the reconstruction signal and outputs it to the reproduction apparatus or transmits it to the decoded picture buffer 170.
  • the filtered signal transmitted to the decoded picture buffer 170 may be used as the reference picture in the inter prediction unit 181. As such, by using the filtered picture as a reference picture in the inter prediction mode, not only image quality but also encoding efficiency may be improved.
  • the decoded picture buffer 170 may store the filtered picture for use as a reference picture in the inter prediction unit 181.
  • the inter prediction unit 181 performs temporal prediction and / or spatial prediction to remove temporal redundancy and / or spatial redundancy with reference to a reconstructed picture.
  • the reference picture used to perform the prediction is a transformed signal that has been quantized and dequantized in units of blocks at the time of encoding / decoding in the previous time, blocking artifacts or ringing artifacts may exist. have.
  • the inter prediction unit 181 may interpolate the signals between pixels in sub-pixel units by applying a lowpass filter to solve performance degradation due to discontinuity or quantization of such signals.
  • the sub-pixel refers to a virtual pixel generated by applying an interpolation filter
  • the integer pixel refers to an actual pixel existing in the reconstructed picture.
  • the interpolation method linear interpolation, bi-linear interpolation, wiener filter, or the like may be applied.
  • the interpolation filter may be applied to a reconstructed picture to improve the precision of prediction.
  • the inter prediction unit 181 generates an interpolation pixel by applying an interpolation filter to integer pixels, and uses an interpolated block composed of interpolated pixels as a prediction block. You can make predictions.
  • the intra predictor 182 predicts the current block by referring to samples in the vicinity of the block to which the current encoding is to be performed.
  • the intra prediction unit 182 may perform the following process to perform intra prediction. First, reference samples necessary for generating a prediction signal may be prepared. The prediction signal may be generated using the prepared reference sample. Then, the prediction mode is encoded. In this case, the reference sample may be prepared through reference sample padding and / or reference sample filtering. Since the reference sample has been predicted and reconstructed, there may be a quantization error. Accordingly, the reference sample filtering process may be performed for each prediction mode used for intra prediction to reduce such an error.
  • the prediction signal (or prediction block) generated by the inter prediction unit 181 or the intra prediction unit 182 is used to generate a reconstruction signal (or reconstruction block) or a differential signal (or differential block). It can be used to generate.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a decoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the decoder 200 includes an entropy decoder 210, an inverse quantizer 220, an inverse transformer 230, an adder 235, a filter 240, and a decoded picture buffer (DPB).
  • Buffer Unit (250) the prediction unit 260 may be configured.
  • the predictor 260 may include an inter predictor 261 and an intra predictor 262.
  • the reconstructed video signal output through the decoder 200 may be reproduced through the reproducing apparatus.
  • the decoder 200 receives a signal (ie, a bit stream) output from the encoder 100 of FIG. 1, and the received signal is entropy decoded through the entropy decoding unit 210.
  • the inverse quantization unit 220 obtains a transform coefficient from the entropy decoded signal using the quantization step size information.
  • the inverse transform unit 230 applies an inverse transform scheme to inverse transform the transform coefficients to obtain a residual signal (or a differential block).
  • the adder 235 outputs the obtained difference signal (or difference block) from the prediction unit 260 (that is, the prediction signal (or prediction block) output from the inter prediction unit 261 or the intra prediction unit 262. ) Generates a reconstructed signal (or a reconstruction block).
  • the filtering unit 240 applies filtering to the reconstructed signal (or the reconstructed block) and outputs the filtering to the reproducing apparatus or transmits the filtered signal to the decoded picture buffer unit 250.
  • the filtered signal transmitted to the decoded picture buffer unit 250 may be used as the reference picture in the inter predictor 261.
  • the embodiments described by the filtering unit 160, the inter prediction unit 181, and the intra prediction unit 182 of the encoder 100 are respectively the filtering unit 240, the inter prediction unit 261, and the decoder of the decoder. The same may be applied to the intra predictor 262.
  • a still image or video compression technique uses a block-based image compression method.
  • the block-based image compression method is a method of processing an image by dividing the image into specific block units, and may reduce memory usage and calculation amount.
  • FIG. 3 is a diagram for describing a partition structure of a coding unit that may be applied to the present invention.
  • the encoder splits one image (or picture) into units of a coding tree unit (CTU) in a rectangular shape.
  • CTU coding tree unit
  • one CTU is sequentially encoded according to a raster scan order.
  • the size of the CTU may be set to any one of 64 ⁇ 64, 32 ⁇ 32, and 16 ⁇ 16.
  • the encoder may select and use the size of the CTU according to the resolution of the input video or the characteristics of the input video.
  • the CTU includes a coding tree block (CTB) for luma components and a CTB for two chroma components corresponding thereto.
  • CTB coding tree block
  • One CTU may be divided into a quad-tree structure. That is, one CTU has a square shape and is divided into four units having a half horizontal size and a half vertical size to generate a coding unit (CU). have. This partitioning of the quad-tree structure can be performed recursively. That is, a CU is hierarchically divided into quad-tree structures from one CTU.
  • CU coding unit
  • the CU refers to a basic unit of coding in which an input image is processed, for example, intra / inter prediction is performed.
  • the CU includes a coding block (CB) for a luma component and a CB for two chroma components corresponding thereto.
  • CB coding block
  • the size of a CU may be set to any one of 64 ⁇ 64, 32 ⁇ 32, 16 ⁇ 16, and 8 ⁇ 8.
  • the root node of the quad-tree is associated with the CTU.
  • the quad-tree is split until it reaches a leaf node, which corresponds to a CU.
  • the CTU may not be divided according to the characteristics of the input image.
  • the CTU corresponds to a CU.
  • a node that is no longer divided ie, a leaf node
  • CU a node that is no longer divided
  • CU a node that is no longer divided
  • CU a node corresponding to nodes a, b, and j are divided once in the CTU and have a depth of one.
  • a node (ie, a leaf node) that is no longer divided in a lower node having a depth of 2 corresponds to a CU.
  • CU (c), CU (h) and CU (i) corresponding to nodes c, h and i are divided twice in the CTU and have a depth of two.
  • a node that is no longer partitioned (ie, a leaf node) in a lower node having a depth of 3 corresponds to a CU.
  • CU (d), CU (e), CU (f), and CU (g) corresponding to nodes d, e, f, and g are divided three times in the CTU, Has depth.
  • the maximum size or the minimum size of the CU may be determined according to characteristics (eg, resolution) of the video image or in consideration of encoding efficiency. Information about this or information capable of deriving the information may be included in the bitstream.
  • a CU having a maximum size may be referred to as a largest coding unit (LCU), and a CU having a minimum size may be referred to as a smallest coding unit (SCU).
  • LCU largest coding unit
  • SCU smallest coding unit
  • a CU having a tree structure may be hierarchically divided with predetermined maximum depth information (or maximum level information).
  • Each partitioned CU may have depth information. Since the depth information indicates the number and / or degree of division of the CU, the depth information may include information about the size of the CU.
  • the size of the SCU can be obtained by using the size and maximum depth information of the LCU. Or conversely, using the size of the SCU and the maximum depth information of the tree, the size of the LCU can be obtained.
  • information indicating whether the corresponding CU is split may be transmitted to the decoder.
  • This split mode is included in all CUs except the SCU. For example, if the flag indicating whether to split or not is '1', the CU is divided into 4 CUs again. If the flag indicating whether to split or not is '0', the CU is not divided further. Processing may be performed.
  • a CU is a basic unit of coding in which intra prediction or inter prediction is performed.
  • HEVC divides a CU into prediction units (PUs) in order to code an input image more effectively.
  • the PU is a basic unit for generating a prediction block, and may generate different prediction blocks in PU units within one CU. However, PUs belonging to one CU are not mixed with intra prediction and inter prediction, and PUs belonging to one CU are coded by the same prediction method (ie, intra prediction or inter prediction).
  • the PU is not divided into quad-tree structures, but is divided once in a predetermined form in one CU. This will be described with reference to the drawings below.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a prediction unit applicable to the present invention.
  • the PU is divided differently according to whether an intra prediction mode or an inter prediction mode is used as a coding mode of a CU to which the PU belongs.
  • FIG. 4A illustrates a PU when an intra prediction mode is used
  • FIG. 4B illustrates a PU when an inter prediction mode is used.
  • N ⁇ N type PU when divided into N ⁇ N type PU, one CU is divided into four PUs, and different prediction blocks are generated for each PU unit.
  • the division of the PU may be performed only when the size of the CB for the luminance component of the CU is the minimum size (that is, the CU is the SCU).
  • one CU has 8 PU types (ie, 2N ⁇ 2N). , N ⁇ N, 2N ⁇ N, N ⁇ 2N, nL ⁇ 2N, nR ⁇ 2N, 2N ⁇ nU, 2N ⁇ nD).
  • PU partitioning in the form of N ⁇ N may be performed only when the size of the CB for the luminance component of the CU is the minimum size (that is, the CU is the SCU).
  • AMP Asymmetric Motion Partition
  • 'n' means a 1/4 value of 2N.
  • AMP cannot be used when the CU to which the PU belongs is a CU of the minimum size.
  • an optimal partitioning structure of a coding unit (CU), a prediction unit (PU), and a transformation unit (TU) is subjected to the following process to perform a minimum rate-distortion. It can be determined based on the value. For example, looking at the optimal CU partitioning process in 64 ⁇ 64 CTU, rate-distortion cost can be calculated while partitioning from a 64 ⁇ 64 CU to an 8 ⁇ 8 CU.
  • the specific process is as follows.
  • the partition structure of the optimal PU and TU that generates the minimum rate-distortion value is determined by performing inter / intra prediction, transform / quantization, inverse quantization / inverse transform, and entropy encoding for a 64 ⁇ 64 CU.
  • the 32 ⁇ 32 CU is subdivided into four 16 ⁇ 16 CUs, and a partition structure of an optimal PU and TU that generates a minimum rate-distortion value for each 16 ⁇ 16 CU is determined.
  • 16 ⁇ 16 blocks by comparing the sum of the rate-distortion values of the 16 ⁇ 16 CUs calculated in 3) above with the rate-distortion values of the four 8 ⁇ 8 CUs calculated in 4) above. Determine the partition structure of the optimal CU within. This process is similarly performed for the remaining three 16 ⁇ 16 CUs.
  • a prediction mode is selected in units of PUs, and prediction and reconstruction are performed in units of actual TUs for the selected prediction mode.
  • the TU means a basic unit in which actual prediction and reconstruction are performed.
  • the TU includes a transform block (TB) for a luma component and a TB for two chroma components corresponding thereto.
  • TB transform block
  • the TUs are hierarchically divided into quad-tree structures from one CU to be coded.
  • the TU divided from the CU can be further divided into smaller lower TUs.
  • the size of the TU may be set to any one of 32 ⁇ 32, 16 ⁇ 16, 8 ⁇ 8, and 4 ⁇ 4.
  • a root node of the quad-tree is associated with a CU.
  • the quad-tree is split until it reaches a leaf node, which corresponds to a TU.
  • the CU may not be divided according to the characteristics of the input image.
  • the CU corresponds to a TU.
  • a node ie, a leaf node
  • TU (a), TU (b), and TU (j) corresponding to nodes a, b, and j are divided once in a CU and have a depth of 1.
  • FIG. 3B TU (a), TU (b), and TU (j) corresponding to nodes a, b, and j are divided once in a CU and have a depth of 1.
  • a node (ie, a leaf node) that is no longer divided in a lower node having a depth of 2 corresponds to a TU.
  • TU (c), TU (h), and TU (i) corresponding to nodes c, h, and i are divided twice in a CU and have a depth of two.
  • a node that is no longer partitioned (ie, a leaf node) in a lower node having a depth of 3 corresponds to a CU.
  • TU (d), TU (e), TU (f), and TU (g) corresponding to nodes d, e, f, and g are divided three times in a CU. Has depth.
  • a TU having a tree structure may be hierarchically divided with predetermined maximum depth information (or maximum level information). Each divided TU may have depth information. Since the depth information indicates the number and / or degree of division of the TU, it may include information about the size of the TU.
  • information indicating whether the corresponding TU is split may be delivered to the decoder.
  • This partitioning information is included in all TUs except the smallest TU. For example, if the value of the flag indicating whether to split is '1', the corresponding TU is divided into four TUs again. If the value of the flag indicating whether to split is '0', the corresponding TU is no longer divided.
  • the decoded portion of the current picture or other pictures in which the current processing unit is included may be used to reconstruct the current processing unit in which decoding is performed.
  • Intra picture or I picture (slice) using only the current picture for reconstruction i.e. performing only intra-picture prediction, and picture (slice) using up to one motion vector and reference index to predict each unit
  • a picture using a predictive picture or a P picture (slice), up to two motion vectors, and a reference index (slice) may be referred to as a bi-predictive picture or a B picture (slice).
  • Intra prediction means a prediction method that derives the current processing block from data elements (eg, sample values, etc.) of the same decoded picture (or slice). That is, a method of predicting pixel values of the current processing block by referring to reconstructed regions in the current picture.
  • data elements eg, sample values, etc.
  • Inter Inter prediction (or inter screen prediction)
  • Inter prediction means a prediction method of deriving a current processing block based on data elements (eg, sample values or motion vectors, etc.) of pictures other than the current picture. That is, a method of predicting pixel values of the current processing block by referring to reconstructed regions in other reconstructed pictures other than the current picture.
  • data elements eg, sample values or motion vectors, etc.
  • Inter prediction (or inter picture prediction) is a technique for removing redundancy existing between pictures, and is mostly performed through motion estimation and motion compensation.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a direction of inter prediction as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • inter prediction includes uni-directional prediction that uses only one past picture or a future picture as a reference picture on a time axis with respect to one block, and bidirectional prediction that simultaneously refers to past and future pictures. Bi-directional prediction).
  • uni-directional prediction includes forward direction prediction using one reference picture that is displayed (or output) before the current picture in time and 1 displayed (or output) after the current picture in time. It can be divided into backward direction prediction using two reference pictures.
  • the motion parameter (or information) used to specify which reference region (or reference block) is used to predict the current block in the inter prediction process is an inter prediction mode (where
  • the inter prediction mode may indicate a reference direction (ie, unidirectional or bidirectional) and a reference list (ie, L0, L1, or bidirectional), a reference index (or reference picture index or reference list index), Contains motion vector information.
  • the motion vector information may include a motion vector, a motion vector prediction (MVP), or a motion vector difference (MVD).
  • the motion vector difference value means a difference value between the motion vector and the motion vector prediction value.
  • motion parameters for one direction are used. That is, one motion parameter may be needed to specify the reference region (or reference block).
  • Bidirectional prediction uses motion parameters for both directions.
  • up to two reference regions may be used.
  • the two reference regions may exist in the same reference picture or may exist in different pictures, respectively. That is, up to two motion parameters may be used in the bidirectional prediction scheme, and the two motion vectors may have the same reference picture index or different reference picture indexes. In this case, all of the reference pictures may be displayed (or output) before or after the current picture in time.
  • the encoder performs motion estimation to find the reference region most similar to the current processing block from the reference pictures in the inter prediction process.
  • the encoder may provide a decoder with a motion parameter for the reference region.
  • the encoder / decoder may obtain a reference region of the current processing block using the motion parameter.
  • the reference region exists in a reference picture having the reference index.
  • the pixel value or interpolated value of the reference region specified by the motion vector may be used as a predictor of the current processing block. In other words, using motion information, motion compensation is performed to predict an image of a current processing block from a previously decoded picture.
  • a method of acquiring a motion vector prediction value mvp using motion information of previously coded blocks and transmitting only a difference value mvd thereof may be used. That is, the decoder obtains a motion vector prediction value of the current processing block using motion information of other decoded blocks, and obtains a motion vector value for the current processing block using the difference value transmitted from the encoder. In obtaining the motion vector prediction value, the decoder may obtain various motion vector candidate values by using motion information of other blocks that are already decoded, and obtain one of them as the motion vector prediction value.
  • a set of previously decoded pictures are stored in a decoded picture buffer (DPB) for decoding the remaining pictures.
  • DPB decoded picture buffer
  • a reference picture refers to a picture including a sample that can be used for inter prediction in a decoding process of a next picture in decoding order.
  • a reference picture set refers to a set of reference pictures associated with a picture, and is composed of all pictures previously associated in decoding order.
  • the reference picture set can be used for inter prediction of an associated picture or of a picture that follows an associated picture in decoding order. That is, reference pictures maintained in the decoded picture buffer DPB may be referred to as a reference picture set.
  • the encoder can provide the decoder with reference picture set information in a sequence parameter set (SPS) (ie, a syntax structure composed of syntax elements) or each slice header.
  • SPS sequence parameter set
  • a reference picture list refers to a list of reference pictures used for inter prediction of a P picture (or slice) or a B picture (or slice).
  • the reference picture list may be divided into two reference picture lists, and may be referred to as reference picture list 0 (or L0) and reference picture list 1 (or L1), respectively.
  • a reference picture belonging to reference picture list 0 may be referred to as reference picture 0 (or L0 reference picture)
  • a reference picture belonging to reference picture list 1 may be referred to as reference picture 1 (or L1 reference picture).
  • one reference picture list i.e., reference picture list 0
  • two reference picture lists i.e., reference Picture list 0 and reference picture list 1
  • Such information for distinguishing a reference picture list for each reference picture may be provided to the decoder through reference picture set information.
  • the decoder adds the reference picture to the reference picture list 0 or the reference picture list 1 based on the reference picture set information.
  • a reference picture index (or reference index) is used to identify any one specific reference picture in the reference picture list.
  • a sample of the prediction block for the inter predicted current processing block is obtained from sample values of the corresponding reference region in the reference picture identified by the reference picture index.
  • the corresponding reference region in the reference picture represents the region of the position indicated by the horizontal component and the vertical component of the motion vector.
  • Fractional sample interpolation is used to generate predictive samples for noninteger sample coordinates, except when the motion vector has an integer value. For example, a motion vector of one quarter of the distance between samples may be supported.
  • fractional sample interpolation of luminance components applies an 8-tap filter in the horizontal and vertical directions, respectively.
  • fractional sample interpolation of the color difference component applies a 4-tap filter in the horizontal direction and the vertical direction, respectively.
  • FIG 6 illustrates integer and fractional sample positions for quarter sample interpolation, as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • the shaded block in which the upper-case letter (A_i, j) is written indicates the integer sample position
  • the shaded block in which the lower-case letter (x_i, j) is written is the fractional sample position. Indicates.
  • Fractional samples are generated by applying interpolation filters to integer sample values in the horizontal and vertical directions, respectively.
  • an 8-tap filter may be applied to four integer sample values on the left side and four integer sample values on the right side based on the fractional sample to be generated.
  • a merge mode and advanced motion vector prediction may be used to reduce the amount of motion information.
  • Merge mode refers to a method of deriving a motion parameter (or information) from a neighboring block spatially or temporally.
  • the set of candidates available in merge mode is composed of spatial neighbor candidates, temporal candidates and generated candidates.
  • FIG. 7 illustrates a position of a spatial candidate as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • each spatial candidate block is available according to the order of ⁇ A1, B1, B0, A0, B2 ⁇ . In this case, when the candidate block is encoded in the intra prediction mode and there is no motion information, or when the candidate block is located outside the current picture (or slice), the candidate block is not available.
  • the spatial merge candidate can be constructed by excluding unnecessary candidate blocks from candidate blocks of the current processing block. For example, when the candidate block of the current prediction block is the first prediction block in the same coding block, the candidate block having the same motion information may be excluded except for the corresponding candidate block.
  • the temporal merge candidate configuration process is performed in the order of ⁇ T0, T1 ⁇ .
  • the block when the right bottom block T0 of the collocated block of the reference picture is available, the block is configured as a temporal merge candidate.
  • the colocated block refers to a block existing at a position corresponding to the current processing block in the selected reference picture.
  • the block T1 located at the center of the collocated block is configured as a temporal merge candidate.
  • the maximum number of merge candidates may be specified in the slice header. If the number of merge candidates is larger than the maximum number, the number of spatial candidates and temporal candidates smaller than the maximum number is maintained. Otherwise, the number of merge candidates is generated by combining the candidates added so far until the maximum number of candidates becomes the maximum (ie, combined bi-predictive merging candidates). .
  • the encoder constructs a merge candidate list in the above manner and performs motion estimation to merge candidate block information selected from the merge candidate list into a merge index (for example, merge_idx [x0] [y0] '). Signal to the decoder.
  • a merge index for example, merge_idx [x0] [y0] '.
  • the B1 block is selected from the merge candidate list.
  • “index 1” may be signaled to the decoder as a merge index.
  • the decoder constructs a merge candidate list similarly to the encoder, and derives the motion information of the current block from the motion information of the candidate block corresponding to the merge index received from the encoder in the merge candidate list.
  • the decoder generates a prediction block for the current processing block based on the derived motion information (ie, motion compensation).
  • the AMVP mode refers to a method of deriving a motion vector prediction value from neighboring blocks.
  • horizontal and vertical motion vector difference (MVD), reference index, and inter prediction modes are signaled to the decoder.
  • the horizontal and vertical motion vector values are calculated using the derived motion vector prediction value and the motion vector difference (MVD) provided from the encoder.
  • the encoder constructs a motion vector predictor candidate list and performs motion estimation to perform a motion estimation flag (ie, candidate block information) selected from the motion vector predictor candidate list (for example, mvp_lX_flag [x0] [y0). ] ') Is signaled to the decoder.
  • the decoder constructs a motion vector predictor candidate list similarly to the encoder, and derives a motion vector predictor of the current processing block using the motion information of the candidate block indicated by the motion reference flag received from the encoder in the motion vector predictor candidate list.
  • the decoder obtains a motion vector value for the current processing block by using the derived motion vector prediction value and the motion vector difference value transmitted from the encoder.
  • the decoder generates a prediction block for the current processing block based on the derived motion information (ie, motion compensation).
  • the first spatial motion candidate is selected from the set of ⁇ A0, A1 ⁇ located on the left side
  • the second spatial motion candidate is selected from the set of ⁇ B0, B1, B2 ⁇ located above.
  • the candidate configuration is terminated, but if less than two, the temporal motion candidate is added.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an inter prediction method as an embodiment to which the present invention is applied.
  • a decoder decodes a motion parameter for a processing block (eg, a prediction unit) (S801).
  • the decoder may decode the merge index signaled from the encoder.
  • the motion parameter of the current processing block can be derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the merge index.
  • the decoder may decode horizontal and vertical motion vector difference (MVD), reference index, and inter prediction mode signaled from the encoder.
  • the motion vector prediction value may be derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the motion reference flag, and the motion vector value of the current processing block may be derived using the motion vector prediction value and the received motion vector difference value.
  • the decoder performs motion compensation on the prediction unit by using the decoded motion parameter (or information) (S802).
  • the encoder / decoder performs motion compensation for predicting an image of the current unit from a previously decoded picture by using the decoded motion parameter.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a motion compensation process as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 9 illustrates a case in which a motion parameter for a current block to be encoded in a current picture is unidirectional prediction, a second picture in LIST0, LIST0, and a motion vector (-a, b). do.
  • the current block is predicted using values (ie, sample values of a reference block) at positions apart from the current block by (-a, b) in the second picture of LIST0.
  • another reference list (eg, LIST1), a reference index, and a motion vector difference value are transmitted so that the decoder derives two reference blocks and predicts the current block value based on the reference block.
  • an image encoded and reconstructed by an encoder is stored in a decoded picture buffer (DPB) 170.
  • DPB decoded picture buffer
  • Motion prediction refers to a process of finding a block that is most similar to the current block to be encoded in the reference picture
  • motion compensation refers to a process of generating values close to the current block by referring to the most similar block.
  • Motion prediction and motion compensation are performed using a motion vector, which is a position difference between a current block and a reference block.
  • the resolution of the motion vector supports 1/2 pixel, 1/4 pixel, etc. for accurate motion compensation.
  • interpolation filtering which is a process of generating a subpixel using an integer unit pixel, may be performed. Interpolation filtering is performed by the inter prediction unit 181 in FIG. 1.
  • the decoder performs motion compensation in the inter prediction unit 261, and interpolation filtering is applied in this process.
  • inter picture prediction (or inter prediction) is performed through motion estimation and motion compensation in the encoding / decoding process of a video.
  • the reference picture moves by the motion vector to refer to the pixel information of the corresponding area.
  • the bandwidth of the data increases.
  • the reference picture is reduced in size and stored in the buffer, and before the interpolation filter of the motion compensation process is performed, the reduced reference picture stored in the buffer is reduced in scale.
  • shrinking an image means a process of reducing spatial resolution
  • enlarging an image means a process of increasing a spatial resolution
  • filtering in the form of a finite impulse response may be used. Reducing an image using an FIR filter may have advantages in terms of implementation, similar to an interpolation filter used in motion compensation.
  • non-linear filtering may be used for gain in the process of reducing / enlarging an image.
  • the present invention is not limited thereto, and various methods of reducing / enlarging images may be used.
  • a method of reducing and storing an image in a reference picture buffer (RPB) and performing interpolation filtering and reconstruction at the same time in the interpolation filtering step of motion compensation is proposed.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a block diagram of an encoder according to an embodiment of the present invention.
  • the encoder includes an image splitter 1010, a subtractor 1015, a transform unit 1020, a quantizer 1030, an inverse quantizer 1040, an inverse transform unit 1050, and a filtering unit 1060.
  • the image reduction unit 1065, the reference picture buffer (RPB) 1070, the inter prediction unit 1081, the intra prediction unit 1082, and the entropy encoding unit 1090 may be configured.
  • the RPB 1070 and the image reduction unit 1065 may be further included.
  • the DPB is not included in the encoder.
  • the reconstructed picture output by the filtering unit 1060 is stored in the DPB, Accordingly, the reconstructed picture may be output.
  • the image reduction unit 1065 receives a reconstructed picture (or reconstruction signal / reconstruction block) to which the filtering is applied by the filtering unit 1060, reduces the picture, and displays the reduced image as an RPB ( 1070).
  • the filtered reduced picture transmitted to the RPB 1070 may be used as the reference picture in the inter prediction unit 1081.
  • the size of the RPB storage space may vary according to the ratio of reducing the image. If the image reduction occurs too large, it is preferable to set an appropriate reduction ratio since the reconstructed image may be damaged after the reduction and the performance of the motion compensation may be greatly degraded.
  • the encoder sends additional information (i.e., reduction ratio of the picture) to the decoder. May not transmit.
  • the image reduction unit 1065 may reduce a picture at a reduction ratio of a predetermined picture.
  • the encoder transmits the picture reduction ratio to the decoder in the sequence header or the picture header. It may be.
  • the image reduction unit 1065 may determine a reduction ratio of a picture on a picture basis and a sequence basis, and reduce the picture at a reduction ratio of the determined picture.
  • the RPB 1070 may store the filtered reduced reconstructed picture for use as a reference picture in the inter prediction unit 1081. As such, by reducing and storing the reconstructed picture, the RPB 1070 may reduce the size of the RPB storage space and may reduce the data transmission bandwidth generated when referring to motion compensation.
  • a method of reducing an image may be selected according to a situation from various techniques available for reducing the image.
  • the encoder may select a reduction technique of an image in sequence units, picture units, slice units, or blocks (eg, prediction blocks or coding blocks) and transmit the same to the decoder.
  • the inter prediction unit 1081 performs temporal prediction and / or spatial prediction to remove temporal redundancy and / or spatial redundancy with reference to a reconstructed picture.
  • the inter prediction unit 1081 may perform the above-described inter prediction process.
  • the inter prediction unit 1081 according to the present invention may use an interpolation filtering process to use the reduced reconstructed picture in motion prediction and motion compensation. 6 may be performed to return the reduced reconstructed picture to its original size.
  • the inter prediction unit 1081 when the motion vector in units of integer pixels is applied to a block to be currently encoded, the inter prediction unit 1081 May perform interpolation filtering to enlarge the spatial resolution by the inverse of the reduction factor of the picture.
  • the inter prediction unit 1081 may N times (for example, an inverse of the reduction factor of the picture). , 4x) to perform interpolation filtering to enlarge the spatial resolution.
  • the motion compensation is performed when the compensation filtering is performed to enlarge only twice the image stored in the RPB. Can be.
  • motion compensation may be performed only when compensation filtering is performed to enlarge an image stored in the RPB by 8 times (that is, 4 times the inverse of 1/2).
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a block diagram of a decoder according to an embodiment of the present invention.
  • the decoder includes an entropy decoding unit 1110, an inverse quantization unit 1120, an inverse transform unit 1130, an adder 1135, a filtering unit 1140, and a decoded picture buffer unit (DPB). 1150, an inter prediction unit 1161, an intra prediction unit 1162, an image reduction unit 1170, and an RPB 1180.
  • the image reduction unit 1170 and the RPB 1180 may be further included. A description will be given focusing on the difference from the description of FIG. 2.
  • the image reduction unit 1170 receives a reconstructed picture (or a reconstruction signal / reconstruction block) to which the filtering is applied by the filtering unit 1140, reduces the picture, and displays the reduced image as an RPB ( 1180).
  • the filtered reduced picture transmitted to the RPB 1180 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 1161.
  • the image reduction unit 1170 may reduce the picture at the reduction ratio of the predetermined picture.
  • the image reduction unit 1170 may reduce the picture by the reduction ratio received from the encoder.
  • a method of reducing an image may be selected according to a situation from various techniques available for reducing the image.
  • the image reduction unit 1170 selects a reduction method of an image in units of a sequence, a picture, a slice, or a block (for example, a prediction block or a coding block) from an encoder, and uses the reduction technique of the selected image.
  • the picture can be reduced.
  • the RPB 1180 may store the filtered reduced reconstructed picture for use as a reference picture in the inter prediction unit 1161.
  • the inter prediction unit 1161 performs temporal prediction and / or spatial prediction to remove temporal redundancy and / or spatial redundancy with reference to a reconstructed picture.
  • the inter prediction unit 1161 may perform the above-described inter prediction process.
  • the inter prediction unit 1161 according to the present invention may use an interpolation filtering process to use the reduced reconstructed picture in motion prediction and motion compensation. 6 may be performed to return the reduced reconstructed picture to its original size.
  • the inter prediction unit 1161 may be used. May perform interpolation filtering to enlarge by the inverse of the reduction magnification of the picture.
  • the inter prediction unit 1161 is N times (for example, an inverse of the reduction factor of the picture). , 4x) can perform the same interpolation filtering to obtain one image.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a process of reducing and storing a picture reconstructed in a reference picture buffer according to an embodiment of the present invention.
  • the encoder / decoder reconstructs an encoded picture (S1201).
  • an inter prediction unit (1081 in FIG. 10, 1161 in FIG. 11) or an intra predictor (1082 in FIG. 10, and FIG. 11) may be used to output a difference block output from the inverse return unit (1050 in FIG. 10 and 1130 in FIG.
  • the reconstructed block may be generated by adding to the predicted block output from 1162 at.
  • a plurality of reconstructed blocks generated as described above may be collected to generate a reconstructed picture. This process may be performed by the image reduction unit 1010 in FIG. 10 and 1170 in FIG. 11.
  • the encoder / decoder resizes the reconstructed picture (S1202).
  • the image reduction unit 1065 in FIG. 10 and 1170 in FIG. 11 may reduce the reconstructed picture at a specific ratio.
  • the encoder may not transmit additional side information (that is, the reduction ratio of the picture) to the decoder.
  • the encoder may determine the reduction ratio of the picture in picture units or in the sequence unit, and signal the reduced ratio of the determined picture to the decoder.
  • the step of determining the reduction ratio of the picture by the encoder may be further included before step S1202.
  • the encoder / decoder may apply filtering to the reconstructed picture and reduce the picture to which the filtering is applied.
  • the step of performing filtering on the reconstructed picture may be further included before the step S1202.
  • the encoder / decoder stores the reduced reconstructed picture in the RPB (S1203).
  • the RPB (1070 in FIG. 10 and 1180 in FIG. 11) may store the reduced reconstructed picture.
  • the encoder / decoder may store the reduced reconstructed picture to which the filtering is applied to the RPB.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an inter prediction based image processing method according to an embodiment of the present invention.
  • the encoder / decoder selects a reference picture for the current block (S1301).
  • the reference picture buffer in the encoder / decoder may store a reconstructed picture having a reduced spatial resolution at a predetermined reduction ratio. Accordingly, the encoder / decoder may select the reference picture using the reference index in the reference picture buffer that stores the reduced reconstructed picture.
  • the decoder may derive a motion vector and a reference index of the current block and then select a reference picture using the reference index.
  • the decoder may decode the merge index signaled from the encoder.
  • the motion parameter of the current block can be derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the merge index.
  • the decoder may decode the horizontal and vertical motion vector difference (MVD), reference index, and inter prediction mode signaled from the encoder.
  • the motion vector prediction value may be derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the motion reference flag, and the motion vector value of the current processing block may be derived using the motion vector prediction value and the received motion vector difference value.
  • the encoder / decoder performs interpolation filtering on the selected reference picture (S1302).
  • interpolation filtering may be performed on the reference picture so that the spatial resolution of the reference picture selected in step S1301 is increased by N times the inverse of the reduction ratio.
  • interpolation filtering may be performed on the reference picture so that the spatial resolution of the reference picture selected in step S1301 is increased by the inverse of the reduction ratio.
  • the encoder / decoder generates a prediction block for the current block (S1303).
  • the encoder / decoder performs motion compensation that predicts an image of the current block from a previously decoded picture by using a motion parameter of the current block.
  • the encoder / decoder predicts the current block based on the sample value of the region specified using the motion vector in the reference picture selected by using the reference index (that is, the reference picture to which interpolation filtering is applied in step 1302). Create a block.
  • a method of reducing an image and storing the same in a reference picture buffer (RPB) and enlarging the image before performing inter-picture prediction using a reference picture for motion prediction and motion compensation is proposed.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a block diagram of an encoder according to an embodiment of the present invention.
  • the encoder includes an image splitter 1410, a subtractor 1415, a transformer 1420, a quantizer 1430, an inverse quantizer 1440, an inverse transformer 1450, and a filter 1460. And an image reduction unit 1465, a reference picture buffer (RPB) 1470, an image enlargement unit 1475, an inter prediction unit 1481, an intra prediction unit 1462, and an entropy encoding unit 1490. have.
  • RPB reference picture buffer
  • the image enlarger 1475 may be further included.
  • the DPB is not included in the encoder.
  • the reconstructed picture output by the filtering unit 1460 is stored in the DPB, Accordingly, the reconstructed picture may be output.
  • the image reduction unit 1465 receives a reconstructed picture (or a reconstruction signal / reconstruction block) to which the filtering is applied by the filtering unit 1460, reduces the picture, and displays the reduced image as an RPB ( 1470).
  • the filtered reduced picture transmitted to the RPB 1470 may be used as the reference picture in the inter prediction unit 1401.
  • the encoder sends additional information (i.e., reduction ratio of the picture) to the decoder. May not transmit.
  • the image reduction unit 1465 may reduce the picture at a reduction ratio of a predetermined picture.
  • the encoder transmits the picture reduction ratio to the decoder in the sequence header or the picture header. It may be.
  • the image reduction unit 1465 may determine the reduction ratio of the picture in picture units and in the sequence unit, and reduce the picture at the reduction ratio of the determined picture.
  • the RPB 1470 may store the filtered reduced reconstructed picture for use as a reference picture in the inter predictor 1481. As such, by reducing and storing the reconstructed picture, the RPB 1470 may reduce the size of the RPB storage space and may reduce the data transmission bandwidth generated when referring to motion compensation.
  • the image enlarger 1475 When the image enlarger 1475 reads the reduced reconstructed picture stored in the RPB 1470 as the reference picture for the block to be currently decoded by the inter prediction unit 1471, the image enlarger 1475 spatially relies on the inverse of the reduction ratio of the picture. The resolution may be enlarged and transmitted to the inter prediction unit 1401.
  • FIR type filtering (or similar type of filtering) may be performed to enlarge an image.
  • non-linear filtering may also be applied, and deterioration of a reference picture due to reduction / expansion of an image may be reduced by applying non-linear filtering.
  • the method of reducing / enlarging the image may be selected according to the situation from among various techniques available for reducing / enlarging the image.
  • the encoder may select a reduction / enlargement scheme of an image in sequence units, picture units, slice units, or blocks (eg, prediction blocks or coding blocks) and transmit them to the decoder.
  • the inter predictor 1481 performs temporal prediction and / or spatial prediction to remove temporal redundancy and / or spatial redundancy with reference to a reconstructed picture.
  • the inter predictor 1481 may perform the above-described inter prediction process.
  • the inter predictor 1481 according to the present invention may perform the reference picture enlarged by the image enlarger 1475 (that is, the spatial information before being reduced).
  • Motion prediction and motion compensation may be performed using a reference picture having a resolution.
  • the inter prediction unit 1481 may perform an interpolation filtering process (refer to FIG. 6) on the reference picture enlarged by the image enlarger 1475 to support a motion vector in units of fractional samples.
  • the inter predictor 1481 may perform interpolation filtering to increase the spatial resolution of N times (eg, 4 times).
  • the same method as the existing encoder of FIG. 1 is applied except that an enlarged or reduced image is inserted in a process of storing a reduced reconstructed picture in the RPB and a process of reading a reference picture.
  • the existing encoder module can be used as it is.
  • 15 is a diagram illustrating a block diagram of a decoder according to an embodiment of the present invention.
  • the decoder includes an entropy decoding unit 1510, an inverse quantization unit 1520, an inverse transform unit 1530, an adder 1535, a filtering unit 1540, a decoded picture buffer (DPB, 1550), and inter prediction.
  • the unit 1561, an intra predictor 1562, an image reduction unit 1570, an RPB 1580, and an image expansion unit 1585 may be configured.
  • the image enlarger 1585 may be further included. A description will be given focusing on the difference from the description of FIG. 2.
  • the image reduction unit 1570 receives a reconstructed picture (or a reconstruction signal / reconstruction block) to which the filtering is applied by the filtering unit 1540, reduces the picture, and displays the reduced image as an RPB ( 1580).
  • the filtered reduced picture transmitted to the RPB 1580 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 1561.
  • the image reduction unit 1570 may reduce the picture at the reduction ratio of the predetermined picture.
  • the image reduction unit 1570 may reduce the picture by the reduction ratio received from the encoder.
  • the RPB 1580 may store the filtered reduced reconstructed picture for use as a reference picture in the inter prediction unit 1561.
  • the image enlarger 1585 When the image enlarger 1585 reads the reduced reconstructed picture stored in the RPB 1580 by the inter prediction unit 1561 as a reference picture for the block to be currently decoded, the image enlarger 1585 is spatially equal to the inverse of the reduction ratio of the picture. The resolution may be enlarged and transmitted to the inter predictor 1561.
  • a method of reducing / enlarging an image may be selected according to a situation from various various techniques available for reducing / enlarging an image.
  • the image reduction unit 1570 / image expansion unit 1585 selects a reduction / enlarging method of an image in sequence units, picture units, slice units, or blocks (eg, prediction blocks or coding blocks) from an encoder.
  • the picture may be reduced or enlarged using a reduction / enlargement technique of the selected image.
  • the inter prediction unit 1561 performs temporal prediction and / or spatial prediction to remove temporal redundancy and / or spatial redundancy with reference to a reconstructed picture.
  • the inter prediction unit 1561 may perform the above-described inter prediction process.
  • the inter prediction unit 1561 according to the present invention may have a reference picture enlarged by the image enlarger 1475 (that is, the spatial information before being reduced). Motion prediction and motion compensation may be performed using a reference picture having a resolution.
  • the inter prediction unit 1481 may perform an interpolation filtering process (refer to FIG. 6) on the reference picture enlarged by the image enlarger 1475 to support a motion vector in units of fractional samples.
  • the inter predictor 1481 may perform interpolation filtering to increase the spatial resolution of N times (eg, 4 times).
  • the process of reducing and storing the reconstructed picture in the reference picture buffer may be performed in the same manner as the process of FIG. 12 according to the first embodiment described above, and thus the description thereof is omitted.
  • 16 is a diagram illustrating an inter prediction based image processing method according to an embodiment of the present invention.
  • the encoder / decoder selects a reference picture for the current block (S1601).
  • the reference picture buffer in the encoder / decoder may store a reconstructed picture having a reduced spatial resolution at a predetermined reduction ratio. Accordingly, the encoder / decoder may select the reference picture using the reference index in the reference picture buffer that stores the reduced reconstructed picture.
  • the decoder may derive a motion vector and a reference index of the current block and then select a reference picture using the reference index.
  • the decoder may decode the merge index signaled from the encoder.
  • the motion parameter of the current block can be derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the merge index.
  • the decoder may decode the horizontal and vertical motion vector difference (MVD), reference index, and inter prediction mode signaled from the encoder.
  • the motion vector prediction value may be derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the motion reference flag, and the motion vector value of the current processing block may be derived using the motion vector prediction value and the received motion vector difference value.
  • the encoder / decoder enlarges the selected reference picture (S1602).
  • the encoder / decoder may enlarge the selected reference picture by the inverse of the reduced ratio.
  • interpolation filtering may be performed on the reference picture so that the spatial resolution of the reference picture enlarged in step S1602 is increased by N times. In this case, interpolation filtering may be further added to the enlarged reference picture after step S1602.
  • the encoder / decoder generates a prediction block for the current block (S1603).
  • the encoder / decoder performs motion compensation that predicts an image of the current block from a previously decoded picture by using a motion parameter of the current block.
  • the encoder / decoder uses a motion index within a reference picture selected by using a reference index (that is, a reference picture enlarged by step 1602) to use a motion vector to determine a prediction block for a current block based on a sample value of a region specified.
  • an image reduction unit for performing image reduction is included as an additional component in an encoder and / or a decoder.
  • the present invention is not limited thereto. That is, the operation performed by the image reduction unit described above may be performed in the same manner in the RPB. In this case, the image reduction unit may not be included as an additional component in the encoder and / or the decoder.
  • an image enlargement unit which enlarges an image is included as a separate component in an encoder and / or a decoder
  • the present invention is limited thereto. no. That is, the operation performed by the image enlarger described above may be performed by the inter predictor in this case, and in this case, the image enlarger may not be included as an additional component in the encoder and / or the decoder.
  • 17 is a diagram illustrating an inter prediction unit according to an embodiment of the present invention.
  • the inter prediction unit is illustrated as one block for convenience of description, but the inter prediction unit may be implemented in a configuration included in the encoder and / or the decoder.
  • the inter prediction unit implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 5 to 16.
  • the inter predictor may include a motion parameter derivator 1701, a reference picture selector 1702, an image adjuster 1703, and a predictive block generator 1704.
  • the motion parameter derivation unit 1701 may derive a motion vector and a reference index of the current block.
  • the decoder may decode the merge index signaled from the encoder.
  • the motion parameter of the current block can be derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the merge index.
  • the decoder may decode the horizontal and vertical motion vector difference (MVD), reference index, and inter prediction mode signaled from the encoder.
  • the motion vector prediction value may be derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the motion reference flag, and the motion vector value of the current processing block may be derived using the motion vector prediction value and the received motion vector difference value.
  • the reference picture selector 1702 may select the reference picture by using the reference index derived by the motion parameter derivation unit 1701.
  • the reference picture selector 1702 may select a reference picture in a reference picture buffer that stores a reconstructed picture whose spatial resolution is reduced by a predetermined reduction ratio.
  • the image adjusting unit 1703 may adjust the selected reference picture to increase the spatial resolution of the selected reference picture in consideration of the reduction ratio of the selected reference picture.
  • the image adjusting unit 1703 may adjust the selected reference picture and / or enlarge the selected reference picture by applying interpolation filtering to increase the spatial resolution of the selected reference picture.
  • the image adjuster 1703 may perform interpolation filtering on the selected reference picture so that the selected reference picture increases the spatial resolution by the inverse of the reduction ratio.
  • interpolation filtering may be performed on the selected reference picture so that the spatial resolution becomes higher by N times the inverse of the reduction ratio.
  • the image adjusting unit 1703 moves in integer units. If the vector is supported, the selected reference picture can be enlarged (ie, the reverse process of the reduction) such that the spatial resolution is increased by the inverse of the reduction ratio. In addition, when a motion vector in units of 1 / N pixels is supported, interpolation filtering may be performed on the enlarged reference picture so that the enlarged reference picture increases the spatial resolution by N times.
  • the prediction block generator 1704 may generate a prediction block for the current block.
  • the prediction block generator 1704 may present the current block based on the sample value of the region specified by the motion vector in the reference picture selected by using the reference index (that is, the reference picture adjusted by the image adjuster 1703). Generate a predictive block for the block.
  • the reduced decoded picture may be used as a reference picture, but may not be used as a picture for output. .
  • the decoder may need a buffer for outputting the reconstructed image in addition to the RPB.
  • this buffer is referred to as a DPB.
  • this is merely an example and may be referred to as another name that performs a function of a buffer available for output of the reconstructed image.
  • the DPB 1150 as shown in FIG. 11 or the DPB 1550 as shown in FIG. 15 may be further included separately from the RPB.
  • the DPB may be included in the encoder separately from the RPB when the reconstructed image is output in the encoder.
  • the difference between the existing DPB (see FIGS. 1 and 2 above) and the DPB of the present embodiment (see FIGS. 11 and 15) is that the RPB replaces the function of managing the reconstructed picture for the reference picture, thereby decoded video. It is only necessary to perform the function of printing according to the picture order count (POC).
  • the POC indicates a position (time point) at which the picture is output as a variable for identifying each picture.
  • the operations of the RPB and the DPB proposed in this embodiment can be controlled according to a reference picture set (RPS) for the DPB of the existing encoder.
  • RPS is a set of reference pictures associated with the current picture, and includes all reference pictures that can be used for inter prediction of the current picture or a picture after the current picture according to decoding order.
  • the RPB may transmit a reference picture defined in the RPS to the inter prediction unit for decoding the current picture. If the current picture is not a reference object but can be used later in decoding order, the picture may be stored in the RPB. In addition to the current picture, a picture not used in subsequent decoding may be deleted from the RPB according to the decoding order. After the current picture is decoded and reduced by the image reduction unit, the current picture may be inserted (stored) in the RPB.
  • a picture that is not a reference object of the current picture but may be used later according to the decoding order may be stored in the DPB. If not only the current picture but also a picture not used for later decoding according to the decoding order, the picture may be output from the DPB in the order of POC. After the current picture is decoded, it may be inserted (stored) in the DPB.
  • the role played by the existing DPB is divided into RPB and DPB, but in another embodiment, unlike the existing DPB, since the DPB does not need to consider a process for reference pictures, it may be performed as follows. have.
  • pictures corresponding to the current sequence may be output in the order of the 0 th POC. If there is no picture corresponding to the next POC order in the DPB, the DPB may stop the output process. After the current picture is decoded, it may be inserted (stored) in the DPB.
  • the operation of the DPB described above may be performed regardless of the RPS, and the storage space configuring the respective buffers may be saved.
  • the bandwidth of the data transmission interval existing between the current block and the RPB where motion compensation is performed may be reduced.
  • a 4K image (3840 ⁇ 2160) has a 10-bit bit depth, 4: 4: 4 color format, and frames per second (fps) at 60 Hz (i.e. 1 When decoding to 60 frames per second), the approximate bandwidth of the data transmission interval existing between the current block where the motion compensation is performed and the existing DPB is expressed by Equation 1 below.
  • Equation 1 assumes two reference pictures for 10 bits depth, three color components, 60 frames per second, and bidirectional prediction at a 3840 ⁇ 2160 resolution.
  • represents a variable for additional padding for filtering the corresponding block in the filtering process.
  • Equation 2 ⁇ represents a variable for additional padding for filtering the block in the filtering process.
  • Equation 2 when the resolution of the reconstructed picture is reduced by 1/2 in the horizontal and vertical directions and the 3840 ⁇ 2160 resolution is reduced to 1920 ⁇ 1080 resolution, data of about 6.95 Gbits per second may be transmitted. Therefore, the bandwidth is reduced to about 1/4 level, and ⁇ , which is considered to be padding, also has a value smaller than ⁇ as the resolution of the picture is reduced, so that the overall bandwidth can be reduced to less than 1/4. .
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Abstract

A method for processing an image on the basis of an inter prediction mode, and a device therefor are disclosed. Particularly, the method for processing an image on the basis of inter prediction can comprise the steps of: deriving a reference index and a motion vector of a current block; selecting a reference picture for the current block by using the reference index within a reference picture buffer for storing a reconstructed picture of which spatial resolution is reduced by a predetermined reduction ratio; adjusting the selected reference picture so as to increase the spatial resolution of the selected reference picture while taking into consideration the reduction ratio; and generating a prediction block for the current block, by using the motion vector, on the basis of the reference picture of which the spatial resolution is increased.

Description

인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치Inter prediction mode based image processing method and apparatus therefor
본 발명은 정지 영상 또는 동영상 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 인터 예측 모드(inter prediction mode) 기반으로 정지 영상 또는 동영상을 인코딩/디코딩하는 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a still image or moving image processing method, and more particularly, to a method for encoding / decoding a still image or moving image based on an inter prediction mode and an apparatus supporting the same.
압축 부호화란 디지털화한 정보를 통신 회선을 통해 전송하거나, 저장 매체에 적합한 형태로 저장하기 위한 일련의 신호 처리 기술을 의미한다. 영상, 이미지, 음성 등의 미디어가 압축 부호화의 대상이 될 수 있으며, 특히 영상을 대상으로 압축 부호화를 수행하는 기술을 비디오 영상 압축이라고 일컫는다. Compression coding refers to a series of signal processing techniques for transmitting digitized information through a communication line or for storing in a form suitable for a storage medium. Media such as an image, an image, an audio, and the like may be a target of compression encoding. In particular, a technique of performing compression encoding on an image is called video image compression.
차세대 비디오 컨텐츠는 고해상도(high spatial resolution), 고프레임율(high frame rate) 및 영상 표현의 고차원화(high dimensionality of scene representation)라는 특징을 갖게 될 것이다. 그러한 컨텐츠를 처리하기 위해서는 메모리 저장(memory storage), 메모리 액세스율(memory access rate) 및 처리 전력(processing power) 측면에서 엄청난 증가를 가져올 것이다.Next-generation video content will be characterized by high spatial resolution, high frame rate and high dimensionality of scene representation. Processing such content would result in a tremendous increase in terms of memory storage, memory access rate, and processing power.
따라서, 차세대 비디오 컨텐츠를 보다 효율적으로 처리하기 위한 코딩 툴을 디자인할 필요가 있다. Accordingly, there is a need to design coding tools for more efficiently processing next generation video content.
기존의 정지 영상 또는 동영상의 압축 기술에서 화면 간 예측은 움직임 예측 및 움직임 보상 과정을 통해 수행된다. 다만, 움직임 보상을 위해 움직임 벡터만큼 이동하여 참조 픽처에서 해당 영역의 화소 정보를 참조하는데, 이때 참조 픽처의 크기가 클 경우 데이터의 대역폭이 증가하게 된다. 특히, 입력 영상의 해상도가 4K(kilo pixel)를 너머 8K로 높아짐에 따라 움직임 보상을 위한 데이터의 대역폭이 크게 증가하게 되는 문제가 있다. In conventional compression techniques of still or moving images, inter prediction is performed through motion prediction and motion compensation. However, in order to compensate for the motion, the reference picture moves by the motion vector to refer to the pixel information of the corresponding region. In this case, when the size of the reference picture is large, the data bandwidth increases. In particular, as the resolution of the input image increases from 4K (kilo pixel) to 8K, there is a problem in that the bandwidth of data for motion compensation is greatly increased.
본 발명에서는 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 참조 픽처의 크기를 축소하여 저장하는 방법을 제안한다. In order to solve the above problems, the present invention proposes a method of reducing and storing the size of a reference picture.
또한, 본 발명에서는 움직임 보상 과정에서 축소 배율에 맞게 참조 픽처를 다시 확대하는 방법을 제안한다. In addition, the present invention proposes a method of re-enlarging a reference picture according to a reduction factor in a motion compensation process.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.
본 발명의 일 양상은, 인터 예측(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, 현재 블록의 움직임 벡터(motion vector) 및 참조 인덱스(reference index)를 도출하는 단계, 소정의 축소 비율로 공간적 해상도가 축소된 복원 픽처(reconstructed picture)를 저장하는 참조 픽처 버퍼(reference picture buffer) 내에서 상기 참조 인덱스를 이용하여 상기 현재 블록에 대한 참조 픽처를 선택하는 단계, 상기 축소 비율을 고려하여 상기 선택된 참조 픽쳐의 공간적 해상도를 높이기 위하여 상기 선택된 참조 픽쳐를 조정하는 단계 및 상기 공간적 해상도가 확대된 참조 픽처를 기반으로 상기 움직임 벡터를 이용하여 상기 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.An aspect of the present invention provides a method of processing an image based on inter prediction, comprising: deriving a motion vector and a reference index of a current block at a predetermined reduction ratio; Selecting a reference picture for the current block using the reference index in a reference picture buffer storing a reconstructed picture having a reduced spatial resolution; Adjusting the selected reference picture to increase the spatial resolution of a reference picture, and generating a prediction block for the current block using the motion vector based on the reference picture with the expanded spatial resolution. .
본 발명의 일 양상은, 인터 예측(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서, 현재 블록의 움직임 벡터(motion vector) 및 참조 인덱스(reference index)를 도출하는 단계 움직임 파라미터 도출부, 소정의 축소 비율로 공간적 해상도가 축소된 복원 픽처(reconstructed picture)를 저장하는 참조 픽처 버퍼(reference picture buffer) 내에서 상기 참조 인덱스를 이용하여 상기 현재 블록에 대한 참조 픽처를 선택하는 참조 픽처 선택부, 상기 축소 비율을 고려하여 상기 선택된 참조 픽쳐의 공간적 해상도를 높이기 위하여 상기 선택된 참조 픽쳐를 조정하는 영상 조정부 및 상기 보간 필터링이 수행된 참조 픽처 기반으로 상기 움직임 벡터를 이용하여 상기 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 예측 블록 생성부를 포함할 수 있다.An aspect of the present invention is a device for processing an image based on inter prediction, comprising: a step motion parameter deriving unit for deriving a motion vector and a reference index of a current block A reference picture selection unit for selecting a reference picture for the current block by using the reference index in a reference picture buffer storing a reconstructed picture having a reduced spatial resolution at a reduction ratio of Generates a prediction block for the current block using the motion vector based on an image adjusting unit for adjusting the selected reference picture to increase the spatial resolution of the selected reference picture in consideration of a reduction ratio and the reference picture on which the interpolation filtering is performed. It may include a prediction block generator.
바람직하게, 상기 선택된 참조 픽처가 상기 축소 비율의 역수만큼 공간적 해상도가 높아지도록 보간 필터링이 수행될 수 있다. Preferably, interpolation filtering may be performed such that the selected reference picture has a spatial resolution increased by an inverse of the reduction ratio.
바람직하게, 1/N 화소 단위의 움직임 벡터가 지원되는 경우, 상기 선택된 참조 픽처가 상기 축소 비율의 역수의 N배로 공간적 해상도가 확대되도록 상기 보간 필터링이 수행될 수 있다. Preferably, when a motion vector in units of 1 / N pixels is supported, the interpolation filtering may be performed such that the spatial resolution of the selected reference picture is increased by N times the inverse of the reduction ratio.
바람직하게, 상기 선택된 참조 픽처는 상기 축소 비율의 역수만큼 공간적 해상도가 높아지도록 확대될 수 있다.Preferably, the selected reference picture can be enlarged to increase the spatial resolution by the inverse of the reduction ratio.
바람직하게, 1/N 화소 단위의 움직임 벡터가 지원되는 경우, N배로 공간적 해상도가 확대되도록 상기 확대된 참조 픽처에 보간 필터링이 수행될 수 있다.Preferably, when a motion vector in units of 1 / N pixels is supported, interpolation filtering may be performed on the enlarged reference picture so that the spatial resolution is enlarged by N times.
바람직하게, 상기 축소 비율은 미리 고정적으로 정해지거나, 인코더로부터 시퀀스(serquence), 픽처, 슬라이스(slice), 블록 단위로 시그널링될 수 있다.Preferably, the reduction ratio may be fixed in advance, or may be signaled from an encoder in units of sequence, picture, slice, and block.
본 발명의 실시예에 따르면, 참조 픽처의 공간적 해상도를 축소하여 저장함으로써 참조 픽처의 저장 공간을 줄일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the storage space of the reference picture can be reduced by reducing the spatial resolution of the reference picture.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 동영상 부호화/복호화 시 빈번하게 발생하는 움직임 보상의 데이터 대역폭을 감소시킬 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to reduce the data bandwidth of motion compensation that frequently occurs during video encoding / decoding.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. .
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, included as part of the detailed description in order to provide a thorough understanding of the present invention, provide embodiments of the present invention and together with the description, describe the technical features of the present invention.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.1 is a schematic block diagram of an encoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.2 is a schematic block diagram of a decoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for describing a partition structure of a coding unit that may be applied to the present invention.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a diagram for explaining a prediction unit applicable to the present invention.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 인터 예측의 방향을 예시하는 도면이다.5 is a diagram illustrating a direction of inter prediction as an embodiment to which the present invention may be applied.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 1/4 샘플 보간을 위한 정수 및 분수 샘플 위치를 예시한다. 6 illustrates integer and fractional sample positions for quarter sample interpolation, as an embodiment to which the present invention may be applied.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 공간적 후보의 위치를 예시한다. 7 illustrates a position of a spatial candidate as an embodiment to which the present invention may be applied.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인터 예측 방법을 예시하는 도면이다. 8 is a diagram illustrating an inter prediction method as an embodiment to which the present invention is applied.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 움직임 보상 과정을 예시하는 도면이다. 9 is a diagram illustrating a motion compensation process as an embodiment to which the present invention may be applied.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인코더의 블록도를 예시하는 도면이다.10 is a diagram illustrating a block diagram of an encoder according to an embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 디코더의 블록도를 예시하는 도면이다.11 is a diagram illustrating a block diagram of a decoder according to an embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 참조 픽처 버퍼에 복원된 픽처를 축소하여 저장하는 과정을 예시하는 도면이다. 12 is a diagram illustrating a process of reducing and storing a picture reconstructed in a reference picture buffer according to an embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측 기반 영상 처리 방법을 예시하는 도면이다. 13 is a diagram illustrating an inter prediction based image processing method according to an embodiment of the present invention.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 인코더의 블록도를 예시하는 도면이다.14 is a diagram illustrating a block diagram of an encoder according to an embodiment of the present invention.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 디코더의 블록도를 예시하는 도면이다.15 is a diagram illustrating a block diagram of a decoder according to an embodiment of the present invention.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측 기반 영상 처리 방법을 예시하는 도면이다. 16 is a diagram illustrating an inter prediction based image processing method according to an embodiment of the present invention.
도 17은 본 발명의 일 실시에에 따른 인터 예측부를 예시하는 도면이다.17 is a diagram illustrating an inter prediction unit according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The detailed description, which will be given below with reference to the accompanying drawings, is intended to explain exemplary embodiments of the present invention and is not intended to represent the only embodiments in which the present invention may be practiced. The following detailed description includes specific details in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, one of ordinary skill in the art appreciates that the present invention may be practiced without these specific details.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. In some instances, well-known structures and devices may be omitted or shown in block diagram form centering on the core functions of the structures and devices in order to avoid obscuring the concepts of the present invention.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용하여 설명한다. 그러한 경우에는 해당 부분의 상세 설명에서 그 의미를 명확히 기재하므로, 본 발명의 설명에서 사용된 용어의 명칭만으로 단순 해석되어서는 안 될 것이며 그 해당 용어의 의미까지 파악하여 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.In addition, the terminology used in the present invention was selected as a general term widely used as possible now, in a specific case will be described using terms arbitrarily selected by the applicant. In such a case, since the meaning is clearly described in the detailed description of the part, it should not be interpreted simply by the name of the term used in the description of the present invention, and it should be understood that the meaning of the term should be interpreted. .
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다. 예를 들어, 신호, 데이터, 샘플, 픽처, 프레임, 블록 등의 경우 각 코딩 과정에서 적절하게 대체되어 해석될 수 있을 것이다.Specific terms used in the following description are provided to help the understanding of the present invention, and the use of such specific terms may be changed to other forms without departing from the technical spirit of the present invention. For example, signals, data, samples, pictures, frames, blocks, etc. may be appropriately replaced and interpreted in each coding process.
이하 본 명세서에서 '처리 유닛'은 예측, 변환 및/또는 양자화 등과 같은 인코딩/디코딩의 처리 과정이 수행되는 단위를 의미한다. 이하, 설명의 편의를 위해 처리 유닛은 '처리 블록' 또는 '블록'으로 지칭될 수도 있다. Hereinafter, in the present specification, the 'processing unit' refers to a unit in which a process of encoding / decoding such as prediction, transformation, and / or quantization is performed. Hereinafter, for convenience of description, the processing unit may be referred to as a 'processing block' or 'block'.
처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위와 색차(chroma) 성분에 대한 단위를 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, 처리 유닛은 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit), 코딩 유닛(CU: Coding Unit), 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)에 해당될 수 있다. The processing unit may be interpreted to include a unit for the luma component and a unit for the chroma component. For example, the processing unit may correspond to a Coding Tree Unit (CTU), a Coding Unit (CU), a Prediction Unit (PU), or a Transform Unit (TU).
또한, 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위 또는 색차(chroma) 성분에 대한 단위로 해석될 수 있다. 예를 들어, 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block), 코딩 블록(CB: Coding Block), 예측 블록(PU: Prediction Block) 또는 변환 블록(TB: Transform Block)에 해당될 수 있다. 또는, 색차(chroma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB), 코딩 블록(CB), 예측 블록(PU) 또는 변환 블록(TB)에 해당될 수 있다. 또한, 이에 한정되는 것은 아니며 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위와 색차(chroma) 성분에 대한 단위를 포함하는 의미로 해석될 수도 있다. In addition, the processing unit may be interpreted as a unit for a luma component or a unit for a chroma component. For example, the processing unit may be a coding tree block (CTB), a coding block (CB), a prediction block (PU), or a transform block (TB) for a luma component. May correspond to. Or, it may correspond to a coding tree block (CTB), a coding block (CB), a prediction block (PU), or a transform block (TB) for a chroma component. In addition, the present invention is not limited thereto, and the processing unit may be interpreted to include a unit for a luma component and a unit for a chroma component.
또한, 처리 유닛은 반드시 정사각형의 블록으로 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 꼭지점을 가지는 다각형 형태로 구성될 수도 있다. In addition, the processing unit is not necessarily limited to square blocks, but may also be configured in a polygonal form having three or more vertices.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.1 is a schematic block diagram of an encoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
도 1을 참조하면, 인코더(100)는 영상 분할부(110), 감산기(115), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 필터링부(160), 복호 픽처 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer)(170), 예측부(180) 및 엔트로피 인코딩부(190)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 예측부(180)는 인터 예측부(181), 인트라 예측부(182)을 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 1, the encoder 100 may include an image divider 110, a subtractor 115, a transform unit 120, a quantizer 130, an inverse quantizer 140, an inverse transform unit 150, and a filtering unit. 160, a decoded picture buffer (DPB) 170, a predictor 180, and an entropy encoder 190. The predictor 180 may include an inter predictor 181 and an intra predictor 182.
영상 분할부(110)는 인코더(100)에 입력된 입력 영상 신호(Input video signal)(또는, 픽처, 프레임)를 하나 이상의 처리 유닛으로 분할한다. The image divider 110 divides an input video signal (or a picture or a frame) input to the encoder 100 into one or more processing units.
감산기(115)는 입력 영상 신호에서 예측부(180)로부터(즉, 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182))로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)를 감산하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 생성한다. 생성된 차분 신호(또는 차분 블록)는 변환부(120)로 전송된다. The subtractor 115 subtracts the difference from the prediction signal (or prediction block) output from the prediction unit 180 (that is, the inter prediction unit 181 or the intra prediction unit 182) in the input image signal. Generate a residual signal (or difference block). The generated difference signal (or difference block) is transmitted to the converter 120.
변환부(120)는 차분 신호(또는 차분 블록)에 변환 기법(예를 들어, DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), GBT(Graph-Based Transform), KLT(Karhunen-Loeve transform) 등)을 적용하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성한다. 이때, 변환부(120)는 차분 블록에 적용된 예측 모드와 차분 블록의 크기에 따라서 결정된 변환 기법을 이용하여 변환을 수행함으로써 변환 계수들을 생성할 수 있다. The transform unit 120 may convert a differential signal (or a differential block) into a transform scheme (eg, a discrete cosine transform (DCT), a discrete sine transform (DST), a graph-based transform (GBT), and a karhunen-loeve transform (KLT)). Etc.) to generate transform coefficients. In this case, the transform unit 120 may generate transform coefficients by performing a transform using a transform mode determined according to the prediction mode applied to the difference block and the size of the difference block.
양자화부(130)는 변환 계수를 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송하고, 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(quantized signal)를 엔트로피 코딩하여 비트 스트림으로 출력한다.The quantization unit 130 quantizes the transform coefficients and transmits the transform coefficients to the entropy encoding unit 190, and the entropy encoding unit 190 entropy codes the quantized signals and outputs them as bit streams.
한편, 양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 신호(quantized signal)는 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 신호(quantized signal)는 루프 내의 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 차분 신호를 복원할 수 있다. 복원된 차분 신호를 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)가 생성될 수 있다. Meanwhile, the quantized signal output from the quantization unit 130 may be used to generate a prediction signal. For example, the quantized signal may recover the differential signal by applying inverse quantization and inverse transformation through an inverse quantization unit 140 and an inverse transformation unit 150 in a loop. A reconstructed signal may be generated by adding the reconstructed difference signal to a prediction signal output from the inter predictor 181 or the intra predictor 182.
한편, 위와 같은 압축 과정에서 인접한 블록들이 서로 다른 양자화 파라미터에 의해 양자화됨으로써 블록 경계가 보이는 열화가 발생될 수 있다. 이러한 현상을 블록킹 열화(blocking artifacts)라고 하며, 이는 화질을 평가하는 중요한 요소 중의 하나이다. 이러한 열화를 줄이기 위해 필터링 과정을 수행할 수 있다. 이러한 필터링 과정을 통해 블록킹 열화를 제거함과 동시에 현재 픽처에 대한 오차를 줄임으로써 화질을 향상시킬 수 있게 된다.Meanwhile, in the compression process as described above, adjacent blocks are quantized by different quantization parameters, thereby causing deterioration of the block boundary. This phenomenon is called blocking artifacts, which is one of the important factors in evaluating image quality. In order to reduce such deterioration, a filtering process may be performed. Through this filtering process, the image quality can be improved by removing the blocking degradation and reducing the error of the current picture.
필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽처 버퍼(170)에 전송한다. 복호 픽처 버퍼(170)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(181)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 이처럼, 필터링된 픽처를 화면간 예측 모드에서 참조 픽처로 이용함으로써 화질 뿐만 아니라 부호화 효율도 향상시킬 수 있다. The filtering unit 160 applies filtering to the reconstruction signal and outputs it to the reproduction apparatus or transmits it to the decoded picture buffer 170. The filtered signal transmitted to the decoded picture buffer 170 may be used as the reference picture in the inter prediction unit 181. As such, by using the filtered picture as a reference picture in the inter prediction mode, not only image quality but also encoding efficiency may be improved.
복호 픽처 버퍼(170)는 필터링된 픽처를 인터 예측부(181)에서의 참조 픽처로 사용하기 위해 저장할 수 있다.The decoded picture buffer 170 may store the filtered picture for use as a reference picture in the inter prediction unit 181.
인터 예측부(181)는 복원 픽처(reconstructed picture)를 참조하여 시간적 중복성 및/또는 공간적 중복성을 제거하기 위해 시간적 예측 및/또는 공간적 예측을 수행한다. The inter prediction unit 181 performs temporal prediction and / or spatial prediction to remove temporal redundancy and / or spatial redundancy with reference to a reconstructed picture.
여기서, 예측을 수행하기 위해 이용되는 참조 픽처는 이전 시간에 부호화/복호화 시 블록 단위로 양자화와 역양자화를 거친 변환된 신호이기 때문에, 블로킹 아티팩트(blocking artifact)나 링잉 아티팩트(ringing artifact)가 존재할 수 있다. Here, since the reference picture used to perform the prediction is a transformed signal that has been quantized and dequantized in units of blocks at the time of encoding / decoding in the previous time, blocking artifacts or ringing artifacts may exist. have.
따라서, 인터 예측부(181)는 이러한 신호의 불연속이나 양자화로 인한 성능 저하를 해결하기 위해, 로우패스 필터(lowpass filter)를 적용함으로써 픽셀들 사이의 신호를 서브-픽셀 단위로 보간할 수 있다. 여기서, 서브-픽셀은 보간 필터를 적용하여 생성된 가상의 화소를 의미하고, 정수 픽셀은 복원된 픽처에 존재하는 실제 화소를 의미한다. 보간 방법으로는 선형 보간, 양선형 보간(bi-linear interpolation), 위너 필터(wiener filter) 등이 적용될 수 있다.Accordingly, the inter prediction unit 181 may interpolate the signals between pixels in sub-pixel units by applying a lowpass filter to solve performance degradation due to discontinuity or quantization of such signals. Herein, the sub-pixel refers to a virtual pixel generated by applying an interpolation filter, and the integer pixel refers to an actual pixel existing in the reconstructed picture. As the interpolation method, linear interpolation, bi-linear interpolation, wiener filter, or the like may be applied.
보간 필터는 복원 픽처(reconstructed picture)에 적용되어 예측의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(181)는 정수 픽셀에 보간 필터를 적용하여 보간 픽셀을 생성하고, 보간 픽셀들(interpolated pixels)로 구성된 보간 블록(interpolated block)을 예측 블록(prediction block)으로 사용하여 예측을 수행할 수 있다. The interpolation filter may be applied to a reconstructed picture to improve the precision of prediction. For example, the inter prediction unit 181 generates an interpolation pixel by applying an interpolation filter to integer pixels, and uses an interpolated block composed of interpolated pixels as a prediction block. You can make predictions.
인트라 예측부(182)는 현재 부호화를 진행하려고 하는 블록의 주변에 있는 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측한다. 인트라 예측부(182)는, 인트라 예측을 수행하기 위해 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다. 먼저, 예측 신호를 생성하기 위해 필요한 참조 샘플을 준비할 수 있다. 그리고, 준비된 참조 샘플을 이용하여 예측 신호를 생성할 수 있다. 이후, 예측 모드를 부호화하게 된다. 이때, 참조 샘플은 참조 샘플 패딩 및/또는 참조 샘플 필터링을 통해 준비될 수 있다. 참조 샘플은 예측 및 복원 과정을 거쳤기 때문에 양자화 에러가 존재할 수 있다. 따라서, 이러한 에러를 줄이기 위해 인트라 예측에 이용되는 각 예측 모드에 대해 참조 샘플 필터링 과정이 수행될 수 있다. The intra predictor 182 predicts the current block by referring to samples in the vicinity of the block to which the current encoding is to be performed. The intra prediction unit 182 may perform the following process to perform intra prediction. First, reference samples necessary for generating a prediction signal may be prepared. The prediction signal may be generated using the prepared reference sample. Then, the prediction mode is encoded. In this case, the reference sample may be prepared through reference sample padding and / or reference sample filtering. Since the reference sample has been predicted and reconstructed, there may be a quantization error. Accordingly, the reference sample filtering process may be performed for each prediction mode used for intra prediction to reduce such an error.
인터 예측부(181) 또는 상기 인트라 예측부(182)를 통해 생성된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)는 복원 신호(또는 복원 블록)를 생성하기 위해 이용되거나 차분 신호(또는 차분 블록)를 생성하기 위해 이용될 수 있다. The prediction signal (or prediction block) generated by the inter prediction unit 181 or the intra prediction unit 182 is used to generate a reconstruction signal (or reconstruction block) or a differential signal (or differential block). It can be used to generate.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.2 is a schematic block diagram of a decoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
도 2를 참조하면, 디코더(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산기(235), 필터링부(240), 복호 픽처 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer Unit)(250), 예측부(260)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 예측부(260)는 인터 예측부(261) 및 인트라 예측부(262)를 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 2, the decoder 200 includes an entropy decoder 210, an inverse quantizer 220, an inverse transformer 230, an adder 235, a filter 240, and a decoded picture buffer (DPB). Buffer Unit (250), the prediction unit 260 may be configured. The predictor 260 may include an inter predictor 261 and an intra predictor 262.
그리고, 디코더(200)를 통해 출력된 복원 영상 신호(reconstructed video signal)는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.The reconstructed video signal output through the decoder 200 may be reproduced through the reproducing apparatus.
디코더(200)는 도 1의 인코더(100)로부터 출력된 신호(즉, 비트 스트림)을 수신하고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 엔트로피 디코딩된다. The decoder 200 receives a signal (ie, a bit stream) output from the encoder 100 of FIG. 1, and the received signal is entropy decoded through the entropy decoding unit 210.
역양자화부(220)에서는 양자화 스텝 사이즈 정보를 이용하여 엔트로피 디코딩된 신호로부터 변환 계수(transform coefficient)를 획득한다. The inverse quantization unit 220 obtains a transform coefficient from the entropy decoded signal using the quantization step size information.
역변환부(230)에서는 역변환 기법을 적용하여 변환 계수를 역변환하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 획득하게 된다. The inverse transform unit 230 applies an inverse transform scheme to inverse transform the transform coefficients to obtain a residual signal (or a differential block).
가산기(235)는 획득된 차분 신호(또는 차분 블록)를 예측부(260)(즉, 인터 예측부(261) 또는 인트라 예측부(262))로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)가 생성된다.The adder 235 outputs the obtained difference signal (or difference block) from the prediction unit 260 (that is, the prediction signal (or prediction block) output from the inter prediction unit 261 or the intra prediction unit 262. ) Generates a reconstructed signal (or a reconstruction block).
필터링부(240)는 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽처 버퍼부(250)에 전송한다. 복호 픽처 버퍼부(250)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(261)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. The filtering unit 240 applies filtering to the reconstructed signal (or the reconstructed block) and outputs the filtering to the reproducing apparatus or transmits the filtered signal to the decoded picture buffer unit 250. The filtered signal transmitted to the decoded picture buffer unit 250 may be used as the reference picture in the inter predictor 261.
본 명세서에서, 인코더(100)의 필터링부(160), 인터 예측부(181) 및 인트라 예측부(182)에서 설명된 실시예들은 각각 디코더의 필터링부(240), 인터 예측부(261) 및 인트라 예측부(262)에도 동일하게 적용될 수 있다.In the present specification, the embodiments described by the filtering unit 160, the inter prediction unit 181, and the intra prediction unit 182 of the encoder 100 are respectively the filtering unit 240, the inter prediction unit 261, and the decoder of the decoder. The same may be applied to the intra predictor 262.
처리 유닛 분할 구조Processing unit split structure
일반적으로 정지 영상 또는 동영상 압축 기술(예를 들어, HEVC)에서는 블록 기반의 영상 압축 방법을 이용한다. 블록 기반의 영상 압축 방법은 영상을 특정 블록 단위로 나누어서 처리하는 방법으로서, 메모리 사용과 연산량을 감소시킬 수 있다. In general, a still image or video compression technique (eg, HEVC) uses a block-based image compression method. The block-based image compression method is a method of processing an image by dividing the image into specific block units, and may reduce memory usage and calculation amount.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for describing a partition structure of a coding unit that may be applied to the present invention.
인코더는 하나의 영상(또는 픽처)을 사각형 형태의 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit) 단위로 분할한다. 그리고, 래스터 스캔 순서(raster scan order)에 따라 하나의 CTU 씩 순차적으로 인코딩한다.The encoder splits one image (or picture) into units of a coding tree unit (CTU) in a rectangular shape. In addition, one CTU is sequentially encoded according to a raster scan order.
HEVC에서 CTU의 크기는 64×64, 32×32, 16×16 중 어느 하나로 정해질 수 있다. 인코더는 입력된 영상의 해상도 또는 입력된 영상의 특성 등에 따라 CTU의 크기를 선택하여 사용할 수 있다. CTU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 CTB를 포함한다. In HEVC, the size of the CTU may be set to any one of 64 × 64, 32 × 32, and 16 × 16. The encoder may select and use the size of the CTU according to the resolution of the input video or the characteristics of the input video. The CTU includes a coding tree block (CTB) for luma components and a CTB for two chroma components corresponding thereto.
하나의 CTU은 쿼드-트리(Quad-tree) 구조로 분할될 수 있다. 즉, 하나의 CTU은 정사각형 형태를 가지면서 절반의 수평 크기(half horizontal size) 및 절반의 수직 크기(half vertical size)를 가지는 4개의 유닛으로 분할되어 코딩 유닛(CU: Coding Unit)이 생성될 수 있다. 이러한 쿼드-트리 구조의 분할은 재귀적으로 수행될 수 있다. 즉, CU은 하나의 CTU로부터 쿼드-트리 구조로 계층적으로 분할된다.One CTU may be divided into a quad-tree structure. That is, one CTU has a square shape and is divided into four units having a half horizontal size and a half vertical size to generate a coding unit (CU). have. This partitioning of the quad-tree structure can be performed recursively. That is, a CU is hierarchically divided into quad-tree structures from one CTU.
CU은 입력 영상의 처리 과정, 예컨대 인트라(intra)/인터(inter) 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위를 의미한다. CU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 블록(CB: Coding Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 CB를 포함한다. HEVC에서 CU의 크기는 64×64, 32×32, 16×16, 8×8 중 어느 하나로 정해질 수 있다. CU refers to a basic unit of coding in which an input image is processed, for example, intra / inter prediction is performed. The CU includes a coding block (CB) for a luma component and a CB for two chroma components corresponding thereto. In HEVC, the size of a CU may be set to any one of 64 × 64, 32 × 32, 16 × 16, and 8 × 8.
도 3을 참조하면, 쿼드-트리의 루트 노드(root node)는 CTU와 관련된다. 쿼드-트리는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할되고, 리프 노드는 CU에 해당한다. Referring to FIG. 3, the root node of the quad-tree is associated with the CTU. The quad-tree is split until it reaches a leaf node, which corresponds to a CU.
보다 구체적으로 살펴보면, CTU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, depth=0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CTU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CTU은 CU에 해당한다. More specifically, the CTU corresponds to a root node and has a smallest depth (ie, depth = 0). The CTU may not be divided according to the characteristics of the input image. In this case, the CTU corresponds to a CU.
CTU은 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(depth=1)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 CU(a), CU(b), CU(j)는 CTU에서 한 번 분할되었으며, 1의 깊이를 가진다.The CTU may be divided into quad tree shapes, resulting in lower nodes having a depth of 1 (depth = 1). In addition, a node that is no longer divided (ie, a leaf node) in a lower node having a depth of 1 corresponds to a CU. For example, in FIG. 3 (b), CU (a), CU (b), and CU (j) corresponding to nodes a, b, and j are divided once in the CTU and have a depth of one.
1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 퀴드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(즉, depth=2)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 CU(c), CU(h), CU(i)는 CTU에서 두 번 분할되었으며, 2의 깊이를 가진다. At least one of the nodes having a depth of 1 may be split into a quad tree again, resulting in lower nodes having a depth of 1 (ie, depth = 2). In addition, a node (ie, a leaf node) that is no longer divided in a lower node having a depth of 2 corresponds to a CU. For example, in FIG. 3 (b), CU (c), CU (h) and CU (i) corresponding to nodes c, h and i are divided twice in the CTU and have a depth of two.
또한, 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 3(즉, depth=3)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 CU(d), CU(e), CU(f), CU(g)는 CTU에서 3번 분할되었으며, 3의 깊이를 가진다.In addition, at least one of the nodes having a depth of 2 may be divided into quad tree shapes, resulting in lower nodes having a depth of 3 (ie, depth = 3). And, a node that is no longer partitioned (ie, a leaf node) in a lower node having a depth of 3 corresponds to a CU. For example, in FIG. 3 (b), CU (d), CU (e), CU (f), and CU (g) corresponding to nodes d, e, f, and g are divided three times in the CTU, Has depth.
인코더에서는 비디오 영상의 특성(예를 들어, 해상도)에 따라서 혹은 부호화의 효율을 고려하여 CU의 최대 크기 또는 최소 크기를 결정할 수 있다. 그리고, 이에 대한 정보 또는 이를 유도할 수 있는 정보가 비트스트림에 포함될 수 있다. 최대 크기를 가지는 CU를 최대 코딩 유닛(LCU: Largest Coding Unit)이라고 지칭하며, 최소 크기를 가지는 CU를 최소 코딩 유닛(SCU: Smallest Coding Unit)이라고 지칭할 수 있다. In the encoder, the maximum size or the minimum size of the CU may be determined according to characteristics (eg, resolution) of the video image or in consideration of encoding efficiency. Information about this or information capable of deriving the information may be included in the bitstream. A CU having a maximum size may be referred to as a largest coding unit (LCU), and a CU having a minimum size may be referred to as a smallest coding unit (SCU).
또한, 트리 구조를 갖는 CU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 CU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 CU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, CU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.In addition, a CU having a tree structure may be hierarchically divided with predetermined maximum depth information (or maximum level information). Each partitioned CU may have depth information. Since the depth information indicates the number and / or degree of division of the CU, the depth information may include information about the size of the CU.
LCU가 쿼드 트리 형태로 분할되므로, LCU의 크기 및 최대 깊이 정보를 이용하면 SCU의 크기를 구할 수 있다. 또는 역으로, SCU의 크기 및 트리의 최대 깊이 정보를 이용하면, LCU의 크기를 구할 수 있다.Since the LCU is divided into quad tree shapes, the size of the SCU can be obtained by using the size and maximum depth information of the LCU. Or conversely, using the size of the SCU and the maximum depth information of the tree, the size of the LCU can be obtained.
하나의 CU에 대하여, 해당 CU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 분할 CU 플래그(split_cu_flag))가 디코더에 전달될 수 있다. 이 분할 모드는 SCU을 제외한 모든 CU에 포함되어 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '1'이면 해당 CU은 다시 4개의 CU으로 나누어지고, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '0'이면 해당 CU은 더 이상 나누어지지 않고 해당 CU에 대한 처리 과정이 수행될 수 있다.For one CU, information indicating whether the corresponding CU is split (for example, a split CU flag split_cu_flag) may be transmitted to the decoder. This split mode is included in all CUs except the SCU. For example, if the flag indicating whether to split or not is '1', the CU is divided into 4 CUs again. If the flag indicating whether to split or not is '0', the CU is not divided further. Processing may be performed.
상술한 바와 같이, CU는 인트라 예측 또는 인터 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위이다. HEVC는 입력 영상을 보다 효과적으로 코딩하기 위하여 CU를 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 단위로 분할한다. As described above, a CU is a basic unit of coding in which intra prediction or inter prediction is performed. HEVC divides a CU into prediction units (PUs) in order to code an input image more effectively.
PU는 예측 블록을 생성하는 기본 단위로서, 하나의 CU 내에서도 PU 단위로 서로 다르게 예측 블록을 생성할 수 있다. 다만, 하나의 CU 내에 속한 PU들은 인트라 예측과 인터 예측이 혼합되어 사용되지 않으며, 하나의 CU 내에 속한 PU들은 동일한 예측 방법(즉, 인트라 예측 혹은 인터 예측)으로 코딩된다.The PU is a basic unit for generating a prediction block, and may generate different prediction blocks in PU units within one CU. However, PUs belonging to one CU are not mixed with intra prediction and inter prediction, and PUs belonging to one CU are coded by the same prediction method (ie, intra prediction or inter prediction).
PU는 쿼드-트리 구조로 분할되지 않으며, 하나의 CU에서 미리 정해진 형태로 한번 분할된다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.The PU is not divided into quad-tree structures, but is divided once in a predetermined form in one CU. This will be described with reference to the drawings below.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a diagram for explaining a prediction unit applicable to the present invention.
PU는 PU가 속하는 CU의 코딩 모드로 인트라 예측 모드가 사용되는지 인터 예측 모드가 사용되는지에 따라 상이하게 분할된다.The PU is divided differently according to whether an intra prediction mode or an inter prediction mode is used as a coding mode of a CU to which the PU belongs.
도 4(a)는 인트라 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시하고, 도 4(b)는 인터 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시한다. FIG. 4A illustrates a PU when an intra prediction mode is used, and FIG. 4B illustrates a PU when an inter prediction mode is used.
도 4(a)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2N×2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 2가지 타입(즉, 2N×2N 또는 N×N)으로 분할될 수 있다. Referring to FIG. 4 (a), assuming that a size of one CU is 2N × 2N (N = 4,8,16,32), one CU has two types (ie, 2N × 2N or N). XN).
여기서, 2N×2N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU 내에 하나의 PU만이 존재하는 것을 의미한다. Here, when divided into 2N × 2N type PU, it means that only one PU exists in one CU.
반면, N×N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU는 4개의 PU로 분할되고, 각 PU 단위 별로 서로 다른 예측 블록이 생성된다. 다만, 이러한 PU의 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다. On the other hand, when divided into N × N type PU, one CU is divided into four PUs, and different prediction blocks are generated for each PU unit. However, the division of the PU may be performed only when the size of the CB for the luminance component of the CU is the minimum size (that is, the CU is the SCU).
도 4(b)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2N×2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 8가지의 PU 타입(즉, 2N×2N, N×N, 2N×N, N×2N, nL×2N, nR×2N, 2N×nU, 2N×nD)으로 분할될 수 있다.Referring to FIG. 4 (b), assuming that a size of one CU is 2N × 2N (N = 4,8,16,32), one CU has 8 PU types (ie, 2N × 2N). , N × N, 2N × N, N × 2N, nL × 2N, nR × 2N, 2N × nU, 2N × nD).
인트라 예측과 유사하게, N×N 형태의 PU 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다. Similar to intra prediction, PU partitioning in the form of N × N may be performed only when the size of the CB for the luminance component of the CU is the minimum size (that is, the CU is the SCU).
인터 예측에서는 가로 방향으로 분할되는 2N×N 형태 및 세로 방향으로 분할되는 N×2N 형태의 PU 분할을 지원한다. In inter prediction, 2N × N splitting in the horizontal direction and N × 2N splitting in the vertical direction are supported.
또한, 비대칭 움직임 분할(AMP: Asymmetric Motion Partition) 형태인 nL×2N, nR×2N, 2N×nU, 2N×nD 형태의 PU 분할을 지원한다. 여기서, 'n'은 2N의 1/4 값을 의미한다. 다만, AMP는 PU가 속한 CU가 최소 크기의 CU인 경우 사용될 수 없다. In addition, it supports PU partitions of nL × 2N, nR × 2N, 2N × nU, and 2N × nD types, which are Asymmetric Motion Partition (AMP). Here, 'n' means a 1/4 value of 2N. However, AMP cannot be used when the CU to which the PU belongs is a CU of the minimum size.
하나의 CTU 내의 입력 영상을 효율적으로 부호화하기 위해 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU), 변환 유닛(TU)의 최적의 분할 구조는 아래와 같은 수행 과정을 거쳐 최소 율-왜곡(Rate-Distortion) 값을 기반으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 64×64 CTU 내 최적의 CU 분할 과정을 살펴보면, 64×64 크기의 CU에서 8×8 크기의 CU까지의 분할 과정을 거치면서 율-왜곡 비용을 계산할 수 있다. 구체적인 과정은 다음과 같다.In order to efficiently encode an input image within one CTU, an optimal partitioning structure of a coding unit (CU), a prediction unit (PU), and a transformation unit (TU) is subjected to the following process to perform a minimum rate-distortion. It can be determined based on the value. For example, looking at the optimal CU partitioning process in 64 × 64 CTU, rate-distortion cost can be calculated while partitioning from a 64 × 64 CU to an 8 × 8 CU. The specific process is as follows.
1) 64×64 크기의 CU에 대해 인터/인트라 예측, 변환/양자화, 역양자화/역변환 및 엔트로피 인코딩 수행을 통해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.1) The partition structure of the optimal PU and TU that generates the minimum rate-distortion value is determined by performing inter / intra prediction, transform / quantization, inverse quantization / inverse transform, and entropy encoding for a 64 × 64 CU.
2) 64×64 CU를 32×32 크기의 CU 4개로 분할하고 각 32×32 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.2) Divide the 64 × 64 CU into four 32 × 32 CUs and determine the optimal PU and TU partitioning structure that generates the minimum rate-distortion value for each 32 × 32 CU.
3) 32×32 CU를 16×16 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 16×16 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.3) The 32 × 32 CU is subdivided into four 16 × 16 CUs, and a partition structure of an optimal PU and TU that generates a minimum rate-distortion value for each 16 × 16 CU is determined.
4) 16×16 CU를 8×8 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 8×8 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.4) Subdivide the 16 × 16 CU into four 8 × 8 CUs and determine the optimal PU and TU partitioning structure that generates the minimum rate-distortion value for each 8 × 8 CU.
5) 위의 3)의 과정에서 산출한 16×16 CU의 율-왜곡 값과 위의 4)의 과정에서 산출한 4개 8×8 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 16×16 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 16×16 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.5) 16 × 16 blocks by comparing the sum of the rate-distortion values of the 16 × 16 CUs calculated in 3) above with the rate-distortion values of the four 8 × 8 CUs calculated in 4) above. Determine the partition structure of the optimal CU within. This process is similarly performed for the remaining three 16 × 16 CUs.
6) 위의 2)의 과정에서 계산된 32×32 CU의 율-왜곡 값과 위의 5)의 과정에서 획득한 4개 16×16 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 32×32 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 32×32 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.6) 32 × 32 block by comparing the sum of the rate-distortion values of the 32 × 32 CUs calculated in 2) above with the rate-distortion values of the four 16 × 16 CUs obtained in 5) above. Determine the partition structure of the optimal CU within. Do this for the remaining three 32x32 CUs.
7) 마지막으로, 위의 1)의 과정에서 계산된 64×64 CU의 율-왜곡 값과 위의 6)의 과정에서 획득한 4개 32×32 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 64×64 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다.7) Finally, compare the sum of the rate-distortion values of the 64 × 64 CUs calculated in step 1) with the rate-distortion values of the four 32 × 32 CUs obtained in step 6). The partition structure of the optimal CU is determined within the x64 block.
인트라 예측 모드에서, PU 단위로 예측 모드가 선택되고, 선택된 예측 모드에 대해 실제 TU 단위로 예측과 재구성이 수행된다.In the intra prediction mode, a prediction mode is selected in units of PUs, and prediction and reconstruction are performed in units of actual TUs for the selected prediction mode.
TU는 실제 예측과 재구성이 수행되는 기본 단위를 의미한다. TU는 휘도(luma) 성분에 대한 변환 블록(TB: Transform Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 TB를 포함한다. TU means a basic unit in which actual prediction and reconstruction are performed. The TU includes a transform block (TB) for a luma component and a TB for two chroma components corresponding thereto.
앞서 도 3의 예시에서 하나의 CTU가 쿼드-트리 구조로 분할되어 CU가 생성되는 것과 같이, TU는 코딩하려는 하나의 CU로부터 쿼드-트리 구조로 계층적으로 분할된다. In the example of FIG. 3, as one CTU is divided into quad-tree structures to generate CUs, the TUs are hierarchically divided into quad-tree structures from one CU to be coded.
TU는 쿼드-트리 구조로 분할되므로 CU로부터 분할된 TU는 다시 더 작은 하위 TU로 분할될 수 있다. HEVC에서는 TU의 크기는 32×32, 16×16, 8×8, 4×4 중 어느 하나로 정해질 수 있다.Since the TU is divided into quad-tree structures, the TU divided from the CU can be further divided into smaller lower TUs. In HEVC, the size of the TU may be set to any one of 32 × 32, 16 × 16, 8 × 8, and 4 × 4.
다시 도 3을 참조하면, 쿼드-트리의 루트 노드(root node)는 CU와 관련된다고 가정한다. 쿼드-트리는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할되고, 리프 노드는 TU에 해당한다. Referring again to FIG. 3, it is assumed that a root node of the quad-tree is associated with a CU. The quad-tree is split until it reaches a leaf node, which corresponds to a TU.
보다 구체적으로 살펴보면, CU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, depth=0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CU은 TU에 해당한다. In more detail, a CU corresponds to a root node and has a smallest depth (that is, depth = 0). The CU may not be divided according to the characteristics of the input image. In this case, the CU corresponds to a TU.
CU은 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(depth=1)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 TU(a), TU(b), TU(j)는 CU에서 한 번 분할되었으며, 1의 깊이를 가진다.The CU may be divided into quad tree shapes, resulting in lower nodes having a depth of 1 (depth = 1). In addition, a node (ie, a leaf node) that is no longer divided in a lower node having a depth of 1 corresponds to a TU. For example, in FIG. 3B, TU (a), TU (b), and TU (j) corresponding to nodes a, b, and j are divided once in a CU and have a depth of 1. FIG.
1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 퀴드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(즉, depth=2)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 TU(c), TU(h), TU(i)는 CU에서 두 번 분할되었으며, 2의 깊이를 가진다. At least one of the nodes having a depth of 1 may be split into a quad tree again, resulting in lower nodes having a depth of 1 (ie, depth = 2). In addition, a node (ie, a leaf node) that is no longer divided in a lower node having a depth of 2 corresponds to a TU. For example, in FIG. 3B, TU (c), TU (h), and TU (i) corresponding to nodes c, h, and i are divided twice in a CU and have a depth of two.
또한, 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 3(즉, depth=3)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 TU(d), TU(e), TU(f), TU(g)는 CU에서 3번 분할되었으며, 3의 깊이를 가진다.In addition, at least one of the nodes having a depth of 2 may be divided into quad tree shapes, resulting in lower nodes having a depth of 3 (ie, depth = 3). And, a node that is no longer partitioned (ie, a leaf node) in a lower node having a depth of 3 corresponds to a CU. For example, in FIG. 3 (b), TU (d), TU (e), TU (f), and TU (g) corresponding to nodes d, e, f, and g are divided three times in a CU. Has depth.
트리 구조를 갖는 TU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 TU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 TU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, TU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.A TU having a tree structure may be hierarchically divided with predetermined maximum depth information (or maximum level information). Each divided TU may have depth information. Since the depth information indicates the number and / or degree of division of the TU, it may include information about the size of the TU.
하나의 TU에 대하여, 해당 TU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 분할 TU 플래그(split_transform_flag))가 디코더에 전달될 수 있다. 이 분할 정보는 최소 크기의 TU을 제외한 모든 TU에 포함되어 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '1'이면 해당 TU은 다시 4개의 TU으로 나누어지고, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '0'이면 해당 TU은 더 이상 나누어지지 않는다. For one TU, information indicating whether the corresponding TU is split (for example, split TU flag split_transform_flag) may be delivered to the decoder. This partitioning information is included in all TUs except the smallest TU. For example, if the value of the flag indicating whether to split is '1', the corresponding TU is divided into four TUs again. If the value of the flag indicating whether to split is '0', the corresponding TU is no longer divided.
예측(prediction)Prediction
디코딩이 수행되는 현재 처리 유닛을 복원하기 위해서 현재 처리 유닛이 포함된 현재 픽처 또는 다른 픽처들의 디코딩된 부분을 이용할 수 있다. The decoded portion of the current picture or other pictures in which the current processing unit is included may be used to reconstruct the current processing unit in which decoding is performed.
복원에 현재 픽처만을 이용하는, 즉 화면내 예측만을 수행하는 픽처(슬라이스)를 인트라 픽처 또는 I 픽처(슬라이스), 각 유닛을 예측하기 위하여 최대 하나의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽처(슬라이스)를 예측 픽처(predictive picture) 또는 P 픽처(슬라이스), 최대 두 개의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽처(슬라이스)를 쌍예측 픽처(Bi-predictive picture) 또는 B 픽처(슬라이스)라고 지칭할 수 있다. Intra picture or I picture (slice) using only the current picture for reconstruction, i.e. performing only intra-picture prediction, and picture (slice) using up to one motion vector and reference index to predict each unit A picture using a predictive picture or a P picture (slice), up to two motion vectors, and a reference index (slice) may be referred to as a bi-predictive picture or a B picture (slice).
인트라 예측은 동일한 디코딩된 픽처(또는 슬라이스)의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 등)으로부터 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽처 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다. Intra prediction means a prediction method that derives the current processing block from data elements (eg, sample values, etc.) of the same decoded picture (or slice). That is, a method of predicting pixel values of the current processing block by referring to reconstructed regions in the current picture.
이하, 인터 예측에 대하여 보다 상세히 살펴본다.Hereinafter, the inter prediction will be described in more detail.
인터Inter 예측(Inter prediction)(또는 화면 간 예측) Inter prediction (or inter screen prediction)
인터 예측은 현재 픽처 이외의 픽처의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 또는 움직임 벡터 등)의 기반하여 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽처 이외의 복원된 다른 픽처 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다.Inter prediction means a prediction method of deriving a current processing block based on data elements (eg, sample values or motion vectors, etc.) of pictures other than the current picture. That is, a method of predicting pixel values of the current processing block by referring to reconstructed regions in other reconstructed pictures other than the current picture.
인터 예측(또는 픽처간 예측)은 픽처들 사이에 존재하는 중복성을 제거하는 기술로 대부분 움직임 추정(motion estimation) 및 움직임 보상(motion compensation)을 통해 이루어진다.Inter prediction (or inter picture prediction) is a technique for removing redundancy existing between pictures, and is mostly performed through motion estimation and motion compensation.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 인터 예측의 방향을 예시하는 도면이다.5 is a diagram illustrating a direction of inter prediction as an embodiment to which the present invention may be applied.
도 5를 참조하면, 인터 예측은 하나의 블록에 대해 시간축 상에서 과거의 픽처 혹은 미래의 픽처 하나만을 참조 픽처로 사용하는 단방향 예측(Uni-directional prediction)과 과거와 미래 픽처들을 동시에 참조하는 양방향 예측(Bi-directional prediction)으로 나눌 수 있다. Referring to FIG. 5, inter prediction includes uni-directional prediction that uses only one past picture or a future picture as a reference picture on a time axis with respect to one block, and bidirectional prediction that simultaneously refers to past and future pictures. Bi-directional prediction).
또한, 단방향 예측(Uni-directional prediction)은 시간적으로 현재 픽처 이전에 표시(또는 출력)되는 1개의 참조 픽처를 이용하는 순방향 예측(forward direction prediction)과 시간적으로 현재 픽처 이후에 표시(또는 출력)되는 1개의 참조 픽처를 이용하는 역방향 예측(backward direction prediction)으로 구분될 수 있다. Also, uni-directional prediction includes forward direction prediction using one reference picture that is displayed (or output) before the current picture in time and 1 displayed (or output) after the current picture in time. It can be divided into backward direction prediction using two reference pictures.
인터 예측 과정(즉, 단방향 또는 양방향 예측)에서 현재 블록을 예측하는데 어떤 참조 영역(또는 참조 블록)이 이용되는지 특정하기 위하여 사용되는 움직임 파라미터(또는 정보)는 인터 예측 모드(inter prediction mode)(여기서, 인터 예측 모드는 참조 방향(즉, 단방향 또는 양방향)과 참조 리스트(즉, L0, L1 또는 양방향)을 지시할 수 있음), 참조 인덱스(reference index)(또는 참조 픽처 인덱스 또는 참조 리스트 인덱스), 움직임 벡터(motion vector) 정보를 포함한다. 상기 움직임 벡터 정보는 움직임 벡터, 움직임 벡터 예측값(MVP: motion vector prediction) 또는 움직임 벡터 차분값(MVD: motion vector difference)을 포함할 수 있다. 움직임 벡터 차분값은 상기 움직임 벡터와 움직임 벡터 예측값 간의 차분값을 의미한다.The motion parameter (or information) used to specify which reference region (or reference block) is used to predict the current block in the inter prediction process (i.e., unidirectional or bidirectional prediction) is an inter prediction mode (where The inter prediction mode may indicate a reference direction (ie, unidirectional or bidirectional) and a reference list (ie, L0, L1, or bidirectional), a reference index (or reference picture index or reference list index), Contains motion vector information. The motion vector information may include a motion vector, a motion vector prediction (MVP), or a motion vector difference (MVD). The motion vector difference value means a difference value between the motion vector and the motion vector prediction value.
단방향 예측은 한 쪽 방향에 대한 움직임 파라미터가 사용된다. 즉, 참조 영역(또는 참조 블록)을 특정하기 위하여 1개의 움직임 파라미터가 필요할 수 있다. For unidirectional prediction, motion parameters for one direction are used. That is, one motion parameter may be needed to specify the reference region (or reference block).
양방향 예측은 양쪽 방향에 대한 움직임 파라미터가 사용된다. 양방향 예측 방식에서는 최대 2개의 참조 영역을 이용할 수 있는데, 이 2개의 참조 영역은 동일한 참조 픽처에 존재할 수도 있고, 서로 다른 픽처에 각각 존재할 수도 있다. 즉, 양방향 예측 방식에서는 최대 2개의 움직임 파라미터가 이용될 수 있는데, 2개의 움직임 벡터가 동일한 참조 픽처 인덱스를 가질 수도 있고 서로 다른 참조 픽처 인덱스를 가질 수도 있다. 이때, 참조 픽처들은 시간적으로 현재 픽처 이전에 모두 표시(또는 출력)되거나 이후에 모두 표시(또는 출력)될 수 있다.Bidirectional prediction uses motion parameters for both directions. In the bidirectional prediction scheme, up to two reference regions may be used. The two reference regions may exist in the same reference picture or may exist in different pictures, respectively. That is, up to two motion parameters may be used in the bidirectional prediction scheme, and the two motion vectors may have the same reference picture index or different reference picture indexes. In this case, all of the reference pictures may be displayed (or output) before or after the current picture in time.
인코더는 인터 예측 과정에서 현재 처리 블록과 가장 유사한 참조 영역을 참조 픽처들로부터 찾는 움직임 추정(Motion Estimation)을 수행한다. 그리고, 인코더는 참조 영역에 대한 움직임 파라미터를 디코더에게 제공할 수 있다.The encoder performs motion estimation to find the reference region most similar to the current processing block from the reference pictures in the inter prediction process. In addition, the encoder may provide a decoder with a motion parameter for the reference region.
인코더/디코더는 움직임 파라미터를 이용하여 현재 처리 블록의 참조 영역을 획득할 수 있다. 상기 참조 영역은 상기 참조 인덱스를 가진 참조 픽처 내에 존재한다. 또한, 상기 움직임 벡터에 의해서 특정된 참조 영역의 픽셀값 또는 보간(interpolation)된 값이 상기 현재 처리 블록의 예측값(predictor)으로 이용될 수 있다. 즉, 움직임 정보를 이용하여, 이전에 디코딩된 픽처로부터 현재 처리 블록의 영상을 예측하는 움직임 보상(motion compensation)이 수행된다.The encoder / decoder may obtain a reference region of the current processing block using the motion parameter. The reference region exists in a reference picture having the reference index. In addition, the pixel value or interpolated value of the reference region specified by the motion vector may be used as a predictor of the current processing block. In other words, using motion information, motion compensation is performed to predict an image of a current processing block from a previously decoded picture.
움직임 벡터 정보와 관련한 전송량을 줄이기 위하여, 이전에 코딩된 블록들의 움직임 정보를 이용하여 움직임 벡터 예측값(mvp)을 획득하고, 이에 대한 차분값(mvd)만을 전송하는 방법을 이용할 수 있다. 즉, 디코더에서는 디코딩된 다른 블록들의 움직임 정보들을 이용하여 현재 처리 블록의 움직임 벡터 예측값을 구하고, 인코더로부터 전송된 차분값을 이용하여 현재 처리 블록에 대한 움직임 벡터값을 획득하게 된다. 움직임 벡터 예측값을 획득함에 있어서, 디코더는 이미 디코딩된 다른 블록들의 움직임 정보을 이용하여 다양한 움직임 벡터 후보 값들을 획득하고 그 중 하나를 움직임 벡터 예측값으로 획득할 수 있다. In order to reduce the amount of transmission associated with the motion vector information, a method of acquiring a motion vector prediction value mvp using motion information of previously coded blocks and transmitting only a difference value mvd thereof may be used. That is, the decoder obtains a motion vector prediction value of the current processing block using motion information of other decoded blocks, and obtains a motion vector value for the current processing block using the difference value transmitted from the encoder. In obtaining the motion vector prediction value, the decoder may obtain various motion vector candidate values by using motion information of other blocks that are already decoded, and obtain one of them as the motion vector prediction value.
- 참조 픽처 세트 및 참조 픽처 리스트Reference picture set and reference picture list
다중의 참조 픽처를 관리하기 위하여, 이전에 디코딩된 픽처의 세트가 남은 픽처의 디코딩을 위해 복호 픽처 버퍼(DPB)내 저장된다. In order to manage multiple reference pictures, a set of previously decoded pictures are stored in a decoded picture buffer (DPB) for decoding the remaining pictures.
DPB에 저장된 복원된 픽처 중 인터 예측에 이용되는 복원된 픽처를 참조 픽처(referece picture)로 지칭한다. 다시 말해, 참조 픽처(reference picture)는 디코딩 순서 상 다음의 픽처의 디코딩 프로세스에서 인터 예측을 위해 사용될 수 있는 샘플을 포함하는 픽처를 의미한다. The reconstructed picture used for inter prediction among the reconstructed pictures stored in the DPB is referred to as a reference picture. In other words, a reference picture refers to a picture including a sample that can be used for inter prediction in a decoding process of a next picture in decoding order.
참조 픽처 세트(RPS: reference picture set)는 픽처와 연관된 참조 픽처의 세트를 의미하고, 디코딩 순서 상 이전에 연관된 모든 픽처로 구성된다. 참조 픽처 세트는 연관된 픽처 또는 디코딩 순서 상 연관된 픽처에 뒤따르는 픽처의 인터 예측에 이용될 수 있다. 즉, 복호 픽처 버퍼(DPB)에 유지되는 참조 픽처들은 참조 픽처 세트로 지칭될 수 있다. 인코더는 시퀀스 파라미터 세트(SPS: sequence parameter set)(즉, 신택스 요소로 구성되는 신택스 구조) 또는 각 슬라이스 헤더에서 참조 픽처 세트 정보를 디코더에게 제공할 수 있다. A reference picture set (RPS) refers to a set of reference pictures associated with a picture, and is composed of all pictures previously associated in decoding order. The reference picture set can be used for inter prediction of an associated picture or of a picture that follows an associated picture in decoding order. That is, reference pictures maintained in the decoded picture buffer DPB may be referred to as a reference picture set. The encoder can provide the decoder with reference picture set information in a sequence parameter set (SPS) (ie, a syntax structure composed of syntax elements) or each slice header.
참조 픽처 리스트(reference picture list)는 P 픽처(또는 슬라이스) 또는 B 픽처(또는 슬라이스)의 인터 예측을 위해 이용되는 참조 픽처의 리스트를 의미한다. 여기서, 참조 픽처 리스트는 2개의 참조 픽처 리스트로 구분될 수 있으며, 각각 참조 픽처 리스트 0(또는 L0) 및 참조 픽처 리스트 1(또는 L1)로 지칭할 수 있다. 또한, 참조 픽처 리스트 0에 속한 참조 픽처를 참조 픽처 0(또는 L0 참조 픽처)로 지칭하고, 참조 픽처 리스트 1에 속한 참조 픽처를 참조 픽처 1(또는 L1 참조 픽처)로 지칭할 수 있다.A reference picture list refers to a list of reference pictures used for inter prediction of a P picture (or slice) or a B picture (or slice). Here, the reference picture list may be divided into two reference picture lists, and may be referred to as reference picture list 0 (or L0) and reference picture list 1 (or L1), respectively. Also, a reference picture belonging to reference picture list 0 may be referred to as reference picture 0 (or L0 reference picture), and a reference picture belonging to reference picture list 1 may be referred to as reference picture 1 (or L1 reference picture).
P 픽처(또는 슬라이스)의 디코딩 프로세스에 있어서, 하나의 참조 픽처 리스트(즉, 참조 픽처 리스트 0)가 이용되고, B 픽처(또는 슬라이스)의 디코딩 프로세스에 있어서, 2개의 참조 픽처 리스트(즉, 참조 픽처 리스트 0 및 참조 픽처 리스트 1)가 이용될 수 있다. 이러한, 각 참조 픽처 별로 참조 픽처 리스트를 구분하기 위한 정보는 참조 픽처 세트 정보를 통해 디코더에게 제공될 수 있다. 디코더는 참조 픽처 세트(reference picture set) 정보를 기반으로 참조 픽처를 참조 픽처 리스트 0 또는 참조 픽처 리스트 1에 추가한다. In the decoding process of P pictures (or slices), one reference picture list (i.e., reference picture list 0) is used, and in the decoding process of B pictures (or slices), two reference picture lists (i.e., reference) Picture list 0 and reference picture list 1) may be used. Such information for distinguishing a reference picture list for each reference picture may be provided to the decoder through reference picture set information. The decoder adds the reference picture to the reference picture list 0 or the reference picture list 1 based on the reference picture set information.
참조 픽처 리스트 내 어느 하나의 특정 참조 픽처를 식별하기 위하여 참조 픽처 인덱스(reference picture index)(또는 참조 인덱스)가 이용된다. A reference picture index (or reference index) is used to identify any one specific reference picture in the reference picture list.
- 분수 샘플 보간(fractional sample interpolation)Fractional sample interpolation
인터 예측된 현재 처리 블록에 대한 예측 블록의 샘플은 참조 픽처 인덱스(reference picture index)에 의해 식별되는 참조 픽처 내 해당 참조 영역의 샘플 값으로부터 획득된다. 여기서, 참조 픽처 내 해당 참조 영역은 움직임 벡터의 수평 요소(horizontal component) 및 수직 요소(vertical component)에 의해 지시되는 위치의 영역을 나타낸다. 움직임 벡터가 정수 값을 가지는 경우를 제외하고, 비정수(noninteger) 샘플 좌표를 위한 예측 샘플을 생성하기 위하여 분수 샘플 보간(fractional sample interpolation)이 사용된다. 예를 들어, 샘플 간의 거리의 1/4 단위의 움직임 벡터가 지원될 수 있다.  A sample of the prediction block for the inter predicted current processing block is obtained from sample values of the corresponding reference region in the reference picture identified by the reference picture index. Here, the corresponding reference region in the reference picture represents the region of the position indicated by the horizontal component and the vertical component of the motion vector. Fractional sample interpolation is used to generate predictive samples for noninteger sample coordinates, except when the motion vector has an integer value. For example, a motion vector of one quarter of the distance between samples may be supported.
HEVC의 경우, 휘도 성분의 분수 샘플 보간(fractional sample interpolation)은 8탭 필터를 가로 방향 및 세로 방향으로 각각 적용한다. 그리고, 색차 성분의 분수 샘플 보간(fractional sample interpolation)은 4탭 필터를 가로 방향 및 세로 방향으로 각각 적용한다.For HEVC, fractional sample interpolation of luminance components applies an 8-tap filter in the horizontal and vertical directions, respectively. In addition, fractional sample interpolation of the color difference component applies a 4-tap filter in the horizontal direction and the vertical direction, respectively.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 1/4 샘플 보간을 위한 정수 및 분수 샘플 위치를 예시한다. 6 illustrates integer and fractional sample positions for quarter sample interpolation, as an embodiment to which the present invention may be applied.
도 6을 참조하면, 대문자(upper-case letter)(A_i,j)가 기재된 음영 블록은 정수 샘플 위치를 나타내고, 소문자(lower-case letter)(x_i,j)가 기재된 음영 없는 블록은 분수 샘플 위치를 나타낸다. Referring to FIG. 6, the shaded block in which the upper-case letter (A_i, j) is written indicates the integer sample position, and the shaded block in which the lower-case letter (x_i, j) is written is the fractional sample position. Indicates.
분수 샘플은 수평 방향 및 수직 방향으로 각각 정수 샘플 값에 보간 필터가 적용되어 생성된다. 예를 들어, 수평 방향의 경우, 생성하려는 분수 샘플을 기준으로 좌측의 4개의 정수 샘플 값과 우측의 4개의 정수 샘플 값에 8탭 필터가 적용될 수 있다. Fractional samples are generated by applying interpolation filters to integer sample values in the horizontal and vertical directions, respectively. For example, in the horizontal direction, an 8-tap filter may be applied to four integer sample values on the left side and four integer sample values on the right side based on the fractional sample to be generated.
- 인터 예측 모드Inter prediction mode
HEVC에서는 움직임 정보의 양을 줄이기 위하여 머지(Merge) 모드, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction)를 이용될 수 있다. In HEVC, a merge mode and advanced motion vector prediction (AMVP) may be used to reduce the amount of motion information.
1) 머지(Merge) 모드1) Merge Mode
머지(Merge) 모드는 공간적(spatially) 또는 시간적(temporally)으로 이웃하는 블록으로부터 움직임 파라미터(또는 정보)를 도출하는 방법을 의미한다. Merge mode refers to a method of deriving a motion parameter (or information) from a neighboring block spatially or temporally.
머지 모드에서 이용 가능한 후보의 세트는 공간적으로 이웃하는 후보(spatial neighbor candidates), 시간적 후보(temporal candidates) 및 생성된 후보(generated candidates)로 구성된다. The set of candidates available in merge mode is composed of spatial neighbor candidates, temporal candidates and generated candidates.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 공간적 후보의 위치를 예시한다. 7 illustrates a position of a spatial candidate as an embodiment to which the present invention may be applied.
도 7(a)를 참조하면, {A1, B1, B0, A0, B2}의 순서에 따라 각 공간적 후보 블록이 이용 가능한지 여부가 판단된다. 이때, 후보 블록이 인트라 예측 모드로 인코딩되어 움직임 정보가 존재하지 않는 경우 또는 후보 블록이 현재 픽처(또는 슬라이스)의 밖에 위치하는 경우에는 해당 후보 블록은 이용할 수 없다. Referring to FIG. 7A, it is determined whether each spatial candidate block is available according to the order of {A1, B1, B0, A0, B2}. In this case, when the candidate block is encoded in the intra prediction mode and there is no motion information, or when the candidate block is located outside the current picture (or slice), the candidate block is not available.
공간적 후보의 유효성의 판단 후, 현재 처리 블록의 후보 블록에서 불필요한 후보 블록을 제외함으로써 공간적 머지 후보가 구성될 수 있다. 예를 들어, 현재 예측 블록의 후보 블록이 동일 코딩 블록 내 첫 번째 예측 블록인 경우 해당 후보 블록을 제외하고 또한 동일한 움직임 정보를 가지는 후보 블록들을 제외할 수 있다. After determining the validity of the spatial candidate, the spatial merge candidate can be constructed by excluding unnecessary candidate blocks from candidate blocks of the current processing block. For example, when the candidate block of the current prediction block is the first prediction block in the same coding block, the candidate block having the same motion information may be excluded except for the corresponding candidate block.
공간적 머지 후보 구성이 완료되면, {T0, T1}의 순서에 따라 시간적 머지 후보 구성 과정이 진행된다. When the spatial merge candidate configuration is completed, the temporal merge candidate configuration process is performed in the order of {T0, T1}.
시간적 후보 구성에 있어서, 참조 픽처의 동일 위치(collocated) 블록의 우하단(right bottom) 블록(T0)이 이용 가능한 경우, 해당 블록을 시간적 머지 후보로 구성한다. 동일 위치(collocated) 블록은 선택된 참조 픽처에서 현재 처리 블록에 대응되는 위치에 존재하는 블록을 의미한다. 반면, 그렇지 않은 경우, 동일 위치(collocated) 블록의 중앙(center)에 위치하는 블록(T1)을 시간적 머지 후보로 구성한다.In the temporal candidate configuration, when the right bottom block T0 of the collocated block of the reference picture is available, the block is configured as a temporal merge candidate. The colocated block refers to a block existing at a position corresponding to the current processing block in the selected reference picture. On the other hand, otherwise, the block T1 located at the center of the collocated block is configured as a temporal merge candidate.
머지 후보의 최대 개수는 슬라이스 헤더에서 특정될 수 있다. 머지 후보의 개수가 최대 개수보다 큰 경우, 최대 개수 보다 작은 개수의 공간적 후보와 시간적 후보가 유지된다. 그렇지 않은 경우, 머지 후보의 개수는 후보 개수가 최대 개수가 될 때까지 현재까지 추가된 후보들을 조합하여 추가적인 머지 후보(즉, 조합된 쌍예측 머지 후보(combined bi-predictive merging candidates))가 생성된다. The maximum number of merge candidates may be specified in the slice header. If the number of merge candidates is larger than the maximum number, the number of spatial candidates and temporal candidates smaller than the maximum number is maintained. Otherwise, the number of merge candidates is generated by combining the candidates added so far until the maximum number of candidates becomes the maximum (ie, combined bi-predictive merging candidates). .
인코더에서는 위와 같은 방법으로 머지 후보 리스트를 구성하고, 움직임 추정(Motion Estimation)을 수행함으로써 머지 후보 리스트에서 선택된 후보 블록 정보를 머지 인덱스(merge index)(예를 들어, merge_idx[x0][y0]')로써 디코더에게 시그널링한다. 도 7(b)에서는 머지 후보 리스트에서 B1 블록이 선택된 경우를 예시하고 있으며, 이 경우, 머지 인덱스(merge index)로 "인덱스 1(Index 1)"이 디코더로 시그널링될 수 있다. The encoder constructs a merge candidate list in the above manner and performs motion estimation to merge candidate block information selected from the merge candidate list into a merge index (for example, merge_idx [x0] [y0] '). Signal to the decoder. In FIG. 7B, the B1 block is selected from the merge candidate list. In this case, “index 1” may be signaled to the decoder as a merge index.
디코더에서는 인코더와 동일하게 머지 후보 리스트를 구성하고, 머지 후보 리스트에서 인코더로부터 수신한 머지 인덱스(merge index)에 해당하는 후보 블록의 움직임 정보로부터 현재 블록에 대한 움직임 정보를 도출한다. 그리고, 디코더는 도출한 움직임 정보를 기반으로 현재 처리 블록에 대한 예측 블록을 생성한다(즉, 움직임 보상).The decoder constructs a merge candidate list similarly to the encoder, and derives the motion information of the current block from the motion information of the candidate block corresponding to the merge index received from the encoder in the merge candidate list. The decoder generates a prediction block for the current processing block based on the derived motion information (ie, motion compensation).
2) AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드2) Advanced Motion Vector Prediction (AMVP) Mode
AMVP 모드는 주변 블록으로부터 움직임 벡터 예측 값을 유도하는 방법을 의미한다. 따라서, 수평 및 수직 움직임 벡터 차분 값(MVD: motion vector difference), 참조 인덱스 및 인터 예측 모드가 디코더로 시그널링된다. 수평 및 수직 움직임 벡터 값은 유도된 움직임 벡터 예측 값과 인코더로부터 제공된 움직임 벡터 차분 값(MVD: motion vector difference)를 이용하여 계산된다.The AMVP mode refers to a method of deriving a motion vector prediction value from neighboring blocks. Thus, horizontal and vertical motion vector difference (MVD), reference index, and inter prediction modes are signaled to the decoder. The horizontal and vertical motion vector values are calculated using the derived motion vector prediction value and the motion vector difference (MVD) provided from the encoder.
즉, 인코더에서는 움직임 벡터 예측값 후보 리스트를 구성하고, 움직임 추정(Motion Estimation)을 수행함으로써 움직임 벡터 예측값 후보 리스트에서 선택된 움직임 참조 플래그(즉, 후보 블록 정보)(예를 들어, mvp_lX_flag[x0][y0]')를 디코더에게 시그널링한다. 디코더에서는 인코더와 동일하게 움직임 벡터 예측값 후보 리스트를 구성하고, 움직임 벡터 예측값 후보 리스트에서 인코더로부터 수신한 움직임 참조 플래그에서 지시된 후보 블록의 움직임 정보를 이용하여 현재 처리 블록의 움직임 벡터 예측값을 도출한다. 그리고, 디코더는 도출된 움직임 벡터 예측값과 인코더로부터 전송된 움직임 벡터 차분값을 이용하여 현재 처리 블록에 대한 움직임 벡터값을 획득하게 된다. 그리고, 디코더는 도출한 움직임 정보를 기반으로 현재 처리 블록에 대한 예측 블록을 생성한다(즉, 움직임 보상). That is, the encoder constructs a motion vector predictor candidate list and performs motion estimation to perform a motion estimation flag (ie, candidate block information) selected from the motion vector predictor candidate list (for example, mvp_lX_flag [x0] [y0). ] ') Is signaled to the decoder. The decoder constructs a motion vector predictor candidate list similarly to the encoder, and derives a motion vector predictor of the current processing block using the motion information of the candidate block indicated by the motion reference flag received from the encoder in the motion vector predictor candidate list. The decoder obtains a motion vector value for the current processing block by using the derived motion vector prediction value and the motion vector difference value transmitted from the encoder. The decoder generates a prediction block for the current processing block based on the derived motion information (ie, motion compensation).
AMVP 모드의 경우, 앞서 도 7에서 5개의 이용 가능한 후보들 중에서 2개의 공간적 움직임 후보가 선택된다. 첫 번째 공간적 움직임 후보는 좌측에 위치한 {A0, A1} 세트로부터 선택되고, 두 번째 공간적 움직임 후보는 상위에 위치한 {B0, B1, B2} 세트로부터 선택된다. 이때, 이웃한 후보 블록의 참조 인덱스가 현재 예측 블록과 동일하지 않은 경우, 움직임 벡터가 스케일링된다. In the AMVP mode, two spatial motion candidates are selected from among the five available candidates in FIG. 7. The first spatial motion candidate is selected from the set of {A0, A1} located on the left side, and the second spatial motion candidate is selected from the set of {B0, B1, B2} located above. At this time, when the reference index of the neighboring candidate block is not the same as the current prediction block, the motion vector is scaled.
공간적 움직임 후보의 탐색 결과 선택된 후보 개수가 2개라면 후보 구성을 종료하나, 2개 미만인 경우 시간적 움직임 후보가 추가된다.If the number of candidates selected as a result of the search for the spatial motion candidate is two, the candidate configuration is terminated, but if less than two, the temporal motion candidate is added.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인터 예측 방법을 예시하는 도면이다. 8 is a diagram illustrating an inter prediction method as an embodiment to which the present invention is applied.
도 8을 참조하면, 디코더(특히, 도 2에서 디코더의 인터 예측부(261))는 처리 블록(예를 들어, 예측 유닛)에 대한 움직임 파라미터를 복호화한다(S801). Referring to FIG. 8, a decoder (in particular, the inter prediction unit 261 of the decoder in FIG. 2) decodes a motion parameter for a processing block (eg, a prediction unit) (S801).
예를 들어, 처리 블록이 머지 모드가 적용된 경우, 디코더는 인코더로부터 시그널링된 머지 인덱스를 복호화할 수 있다. 그리고, 머지 인덱스에서 지시된 후보 블록의 움직임 파라미터로부터 현재 처리 블록의 움직임 파라미터를 도출할 수 있다. For example, if the processing block has a merge mode applied, the decoder may decode the merge index signaled from the encoder. The motion parameter of the current processing block can be derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the merge index.
또한, 처리 블록이 AMVP 모드가 적용된 경우, 디코더는 인코더로부터 시그널링된 수평 및 수직 움직임 벡터 차분 값(MVD: motion vector difference), 참조 인덱스 및 인터 예측 모드를 복호화할 수 있다. 그리고, 움직임 참조 플래그로부터 지시된 후보 블록의 움직임 파라미터로부터 움직임 벡터 예측값을 도출하고, 움직임 벡터 예측값과 수신한 움직임 벡터 차분 값을 이용하여 현재 처리 블록의 움직임 벡터값을 도출할 수 있다. In addition, when the processing block is applied with the AMVP mode, the decoder may decode horizontal and vertical motion vector difference (MVD), reference index, and inter prediction mode signaled from the encoder. The motion vector prediction value may be derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the motion reference flag, and the motion vector value of the current processing block may be derived using the motion vector prediction value and the received motion vector difference value.
디코더는 복호화된 움직임 파라미터(또는 정보)를 이용하여 예측 유닛에 대한 움직임 보상을 수행한다(S802).The decoder performs motion compensation on the prediction unit by using the decoded motion parameter (or information) (S802).
즉, 인코더/디코더에서는 복호화된 움직임 파라미터를 이용하여, 이전에 디코딩된 픽처로부터 현재 유닛의 영상을 예측하는 움직임 보상(motion compensation)을 수행한다.That is, the encoder / decoder performs motion compensation for predicting an image of the current unit from a previously decoded picture by using the decoded motion parameter.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 움직임 보상 과정을 예시하는 도면이다. 9 is a diagram illustrating a motion compensation process as an embodiment to which the present invention may be applied.
도 9에서는 현재 픽처(current picture)에서 부호화 하고자 하는 현재 블록(current block)을 위한 움직임 파라미터는 단방향 예측, LIST0, LIST0 내 두번 째 픽처(picture), 움직임 벡터 (-a, b) 인 경우를 예시한다.9 illustrates a case in which a motion parameter for a current block to be encoded in a current picture is unidirectional prediction, a second picture in LIST0, LIST0, and a motion vector (-a, b). do.
이 경우, 도 9와 같이 현재 블록은 LIST0의 두번째 픽처에서 현재 블록과 (-a, b) 만큼 떨어져 있는 위치의 값(즉, 참조 블록(reference block)의 샘플값)들을 사용하여 예측된다. In this case, as shown in FIG. 9, the current block is predicted using values (ie, sample values of a reference block) at positions apart from the current block by (-a, b) in the second picture of LIST0.
양방향 예측의 경우는, 또다른 참조 리스트(예를 들어, LIST1)와 참조 인덱스, 움직임 벡터 차분값이 전송되어, 디코더는 두 개의 참조 블록을 도출하고, 이를 기반으로 현재 블록 값을 예측한다. In the case of bidirectional prediction, another reference list (eg, LIST1), a reference index, and a motion vector difference value are transmitted so that the decoder derives two reference blocks and predicts the current block value based on the reference block.
인터Inter 예측 기반 영상 처리 방법 Prediction-based Image Processing Method
앞서 도 1을 다시 참조하면, 인코더에 의해서 부호화되고 복원된 영상은 복호 픽처 버퍼(DPB, 170)에 저장된다. 이 영상들은 픽처간 예측의 움직임 예측 및 움직임 보상 과정에서 사용된다. Referring to FIG. 1 again, an image encoded and reconstructed by an encoder is stored in a decoded picture buffer (DPB) 170. These images are used in the motion prediction and motion compensation process of inter picture prediction.
움직임 예측은 부호화 하는 현재 블록과 가장 유사한 블록을 참조 픽처에서 찾는 과정을 의미하고, 움직임 보상은 가장 유사한 블록을 참조하여 현재 블록에 가까운 값들을 생성하는 과정을 의미한다. Motion prediction refers to a process of finding a block that is most similar to the current block to be encoded in the reference picture, and motion compensation refers to a process of generating values close to the current block by referring to the most similar block.
움직임 예측 및 움직임 보상은 현재 블록과 참조 블록 간의 위치 차이인 움직임 벡터를 이용하여 수행되며 정확한 움직임 보상을 위해 움직임 벡터의 해상도는 1/2화소, 1/4 화소 등을 지원하기도 한다. Motion prediction and motion compensation are performed using a motion vector, which is a position difference between a current block and a reference block. The resolution of the motion vector supports 1/2 pixel, 1/4 pixel, etc. for accurate motion compensation.
정수 단위가 아닌 화소의 움직임 벡터를 이용하여 움직임 예측/보상을 수행하기 위하여, 정수 단위 화소를 이용하여 부화소를 생성하는 과정인 보간 필터링(interpolation filtering)이 수행될 수 있다. 보간 필터링은 앞서 도 1에서 인터 예측부(181)에서 수행된다. In order to perform motion prediction / compensation using a motion vector of a pixel other than an integer unit, interpolation filtering, which is a process of generating a subpixel using an integer unit pixel, may be performed. Interpolation filtering is performed by the inter prediction unit 181 in FIG. 1.
또한, 다시 도 2를 참조하면, 디코더에서도 인터 예측부(261)에서 움직임 보상을 수행하며, 이 과정에서 보간 필터링(interpolation filtering)이 적용된다.Referring again to FIG. 2, the decoder performs motion compensation in the inter prediction unit 261, and interpolation filtering is applied in this process.
이와 같이, 동영상의 인코딩/디코딩 과정에서 픽처간 예측(또는 인터 예측)은 움직임 예측(motion estimation) 및 움직임 보상(motion compensation)을 통하여 이루어진다. 움직임 보상을 위해 움직임 벡터만큼 이동하여 참조 픽처에서 해당 영역의 화소 정보를 참조하는데, 참조 픽처의 크기가 클 경우 데이터의 대역폭이 증가하게 된다. As such, inter picture prediction (or inter prediction) is performed through motion estimation and motion compensation in the encoding / decoding process of a video. In order to compensate for the motion, the reference picture moves by the motion vector to refer to the pixel information of the corresponding area. When the size of the reference picture is large, the bandwidth of the data increases.
이에 따라 데이터의 대역폭을 감소시키기 위하여, 본 발명에서는 참조 픽처의 크기를 축소하여 버퍼에 저장하고, 움직임 보상 과정의 보간 필터(interpolation filter)가 수행되기 전에 버퍼에 저장된 축소된 참조 픽처를 축소 배율에 맞게 확대하여 움직임 보상을 수행하는 방법을 제안한다.Accordingly, in order to reduce the bandwidth of the data, in the present invention, the reference picture is reduced in size and stored in the buffer, and before the interpolation filter of the motion compensation process is performed, the reduced reference picture stored in the buffer is reduced in scale. We propose a method of performing motion compensation by zooming in to fit.
본 명세서에서 영상을 축소하는 것은 공간적 해상도를 줄이는 과정을 의미하고, 영상을 확대하는 것은 공간적 해상도를 늘리는 과정을 의미한다. In the present specification, shrinking an image means a process of reducing spatial resolution, and enlarging an image means a process of increasing a spatial resolution.
일례로, 영상을 축소하거나 확대하기 위해서는 FIR(finite impulse response) 형태의 필터링을 이용할 수 있다. FIR 필터를 이용하여 영상을 축소하는 것은 움직임 보상에서 사용되는 보간 필터와 유사하여 구현 측면에서 장점을 가질 수 있다. 또한, 영상의 축소/확대 과정에서 이득을 위해 비선형적인(non-linear) 필터링 등이 사용될 수도 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 다양한 영상의 축소/확대 방법이 이용될 수 있다. For example, in order to reduce or enlarge an image, filtering in the form of a finite impulse response (FIR) may be used. Reducing an image using an FIR filter may have advantages in terms of implementation, similar to an interpolation filter used in motion compensation. In addition, non-linear filtering may be used for gain in the process of reducing / enlarging an image. However, the present invention is not limited thereto, and various methods of reducing / enlarging images may be used.
실시예Example 1 One
본 실시예에서는 영상을 축소하여 참조 픽처 버퍼(RPB: reference picture buffer)에 저장하고, 움직임 보상의 보간 필터링 단계에서 보간 필터링과 복원을 동시에 수행하는 방법을 제안한다. In this embodiment, a method of reducing and storing an image in a reference picture buffer (RPB) and performing interpolation filtering and reconstruction at the same time in the interpolation filtering step of motion compensation is proposed.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인코더의 블록도를 예시하는 도면이다.10 is a diagram illustrating a block diagram of an encoder according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 인코더는 영상 분할부(1010), 감산기(1015), 변환부(1020), 양자화부(1030), 역양자화부(1040), 역변환부(1050), 필터링부(1060), 영상 축소부(1065), 참조 픽처 버퍼(RPB, 1070), 인터 예측부(1081), 인트라 예측부(1082) 및 엔트로피 인코딩부(1090)를 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 10, the encoder includes an image splitter 1010, a subtractor 1015, a transform unit 1020, a quantizer 1030, an inverse quantizer 1040, an inverse transform unit 1050, and a filtering unit 1060. The image reduction unit 1065, the reference picture buffer (RPB) 1070, the inter prediction unit 1081, the intra prediction unit 1082, and the entropy encoding unit 1090 may be configured.
앞서 도 1의 인코더의 예시와 비교하여, RPB(1070)와 영상 축소부(1065)가 더 포함될 수 있다. In comparison with the example of the encoder of FIG. 1, the RPB 1070 and the image reduction unit 1065 may be further included.
또한, 도 10의 예시에서는 DPB가 인코더에 포함되지 않는 경우를 예시하고 있으나, 인코더에서도 복원 영상이 출력되는 경우, 필터링부(1060)에 의해 출력된 복원된 픽처가 DPB에 저장되고, 출력 순서에 따라 복원된 픽처가 출력될 수 있다. In addition, in the example of FIG. 10, the DPB is not included in the encoder. However, when the reconstructed image is also output in the encoder, the reconstructed picture output by the filtering unit 1060 is stored in the DPB, Accordingly, the reconstructed picture may be output.
이하, 도 1의 설명과 차이가 있는 부분을 위주로 설명한다. Hereinafter, description will be given focusing on portions that differ from the description of FIG. 1.
영상 축소부(1065)는 필터링부(1060)에 의해 필터링이 적용된 복원된 픽처(reconstructed picture)(또는 복원 신호/ 복원 블록)을 수신하고, 픽처를 축소(resizing)하며, 축소된 영상을 RPB(1070)에 전송한다. RPB(1070)에 전송된 필터링된 축소 픽처는 인터 예측부(1081)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다.The image reduction unit 1065 receives a reconstructed picture (or reconstruction signal / reconstruction block) to which the filtering is applied by the filtering unit 1060, reduces the picture, and displays the reduced image as an RPB ( 1070). The filtered reduced picture transmitted to the RPB 1070 may be used as the reference picture in the inter prediction unit 1081.
보다 구체적으로 살펴보면, 영상을 축소 시키는 비율에 따라서 RPB 저장 공간의 크기가 달라질 수 있다. 만약, 영상 축소가 너무 크게 일어날 경우, 축소 후에 복원된 영상이 훼손되어 움직임 보상의 성능이 크게 떨어질 수 있으므로 적절한 축소 비율을 설정하는 것이 바람직하다. In more detail, the size of the RPB storage space may vary according to the ratio of reducing the image. If the image reduction occurs too large, it is preferable to set an appropriate reduction ratio since the reconstructed image may be damaged after the reduction and the performance of the motion compensation may be greatly degraded.
만약, 픽처의 축소 비율을 고정 시켜서 송신단(즉, 인코더)과 수신단(즉, 디코더)이 동일하게 적용시키는 방법을 사용하는 경우, 인코더는 디코더에게 별도의 부가 정보(즉, 픽처의 축소 비율)를 전송하지 않을 수 있다. 이 경우, 영상 축소부(1065)는 미리 정해진 픽처의 축소 비율로 픽처를 축소시킬 수 있다. If the transmitting end (i.e., encoder) and the receiving end (i.e., decoder) apply the same way by fixing the reduction ratio of the picture, the encoder sends additional information (i.e., reduction ratio of the picture) to the decoder. May not transmit. In this case, the image reduction unit 1065 may reduce a picture at a reduction ratio of a predetermined picture.
만약, 픽처의 특성에 따라서 전체 시퀀스(즉, 복수의 픽처의 집합) 단위 또는 픽처 단위 단위로 픽처의 축소 비율을 설정할 경우, 인코더는 디코더에게 시퀀스 헤더나 픽처 헤더에 픽처의 축소 비율을 전송하여 구현할 수도 있다. 이 경우, 영상 축소부(1065)는 픽처 단위, 시퀀스 단위로 픽처의 축소 비율을 결정하고, 결정된 픽처의 축소 비율로 픽처를 축소시킬 수 있다. If the picture reduction ratio is set in units of entire sequences (ie, a plurality of pictures) or in units of pictures according to the characteristics of the picture, the encoder transmits the picture reduction ratio to the decoder in the sequence header or the picture header. It may be. In this case, the image reduction unit 1065 may determine a reduction ratio of a picture on a picture basis and a sequence basis, and reduce the picture at a reduction ratio of the determined picture.
RPB(1070)는 필터링된 축소된 복원 픽처를 인터 예측부(1081)에서의 참조 픽처로 사용하기 위해 저장할 수 있다. 이처럼, RPB(1070)가 복원된 픽처를 축소하여 저장함으로써, RPB 저장 공간의 크기를 줄일 수 있으며 움직임 보상을 위해 참조할 때 발생하는 데이터 전송 대역폭을 감소 시킬 수 있다. The RPB 1070 may store the filtered reduced reconstructed picture for use as a reference picture in the inter prediction unit 1081. As such, by reducing and storing the reconstructed picture, the RPB 1070 may reduce the size of the RPB storage space and may reduce the data transmission bandwidth generated when referring to motion compensation.
또한, 영상을 축소하는 방법은 영상을 축소하기 위해 이용 가능한 다양한 여러 기법 중에서 상황에 맞게 선택될 수도 있다. 이 경우, 인코더는 시퀀스 단위, 픽처 단위, 슬라이스 단위 또는 블록(예를 들어, 예측 블록 또는 코딩 블록) 단위로 영상의 축소 기법을 선택하고, 디코더에게 전송할 수 있다. In addition, a method of reducing an image may be selected according to a situation from various techniques available for reducing the image. In this case, the encoder may select a reduction technique of an image in sequence units, picture units, slice units, or blocks (eg, prediction blocks or coding blocks) and transmit the same to the decoder.
인터 예측부(1081)는 복원 픽처(reconstructed picture)를 참조하여 시간적 중복성 및/또는 공간적 중복성을 제거하기 위해 시간적 예측 및/또는 공간적 예측을 수행한다. The inter prediction unit 1081 performs temporal prediction and / or spatial prediction to remove temporal redundancy and / or spatial redundancy with reference to a reconstructed picture.
인터 예측부(1081)는 앞서 설명한 인터 예측 과정을 수행할 수 있다, 특히 본 발명에 따른 인터 예측부(1081)는 축소된 복원 픽처를 움직임 예측 및 움직임 보상에서 사용하기 위하여, 보간 필터링 과정(앞서 도 6 참조)을 통해 축소된 복원 픽처를 원래 크기로 되돌리는 과정을 수행할 수 있다. The inter prediction unit 1081 may perform the above-described inter prediction process. In particular, the inter prediction unit 1081 according to the present invention may use an interpolation filtering process to use the reduced reconstructed picture in motion prediction and motion compensation. 6 may be performed to return the reduced reconstructed picture to its original size.
이때, 1/N 화소(예를 들어, 1/4 화소) 단위의 움직임 벡터가 지원되는 경우를 가정하면, 현재 부호화하려는 블록에 정수 화소 단위의 움직임 벡터가 적용되는 경우, 인터 예측부(1081)는 픽처의 축소 배율의 역수만큼 공간적 해상도를 확대하기 위한 보간 필터링을 수행할 수 있다. 또는, 현재 부호화하려는 블록에 1/N 화소(예를 들어, 1/4 화소) 단위의 움직임 벡터가 적용되는 경우, 인터 예측부(1081)는 픽처의 축소 배율의 역수에 N배(예를 들어, 4배)의 공간적 해상도를 확대하기 위한 보간 필터링을 수행할 수 있다. In this case, assuming that a motion vector in units of 1 / N pixels (for example, 1/4 pixels) is supported, when the motion vector in units of integer pixels is applied to a block to be currently encoded, the inter prediction unit 1081 May perform interpolation filtering to enlarge the spatial resolution by the inverse of the reduction factor of the picture. Alternatively, when a motion vector in units of 1 / N pixels (for example, 1/4 pixels) is applied to a block to be currently encoded, the inter prediction unit 1081 may N times (for example, an inverse of the reduction factor of the picture). , 4x) to perform interpolation filtering to enlarge the spatial resolution.
예를 들어, 영상의 축소 비율이 1/2 인 경우, 현재 부호화하려는 블록에 정수 단위의 움직임 벡터가 사용된 경우에는, RPB에 저장된 영상을 2배만 확대 하는 보상 필터링이 수행되면, 움직임 보상이 수행될 수 있다. 반면, 1/4 화소 단위의 움직임 벡터가 사용된 경우에는, RPB에 저장된 영상을 8배(즉, 1/2의 역수에 4배) 확대하는 보상 필터링이 수행되어야 움직임 보상이 수행될 수 있다. For example, when the reduction ratio of the image is 1/2, when the motion vector of the integer unit is used in the block to be currently encoded, the motion compensation is performed when the compensation filtering is performed to enlarge only twice the image stored in the RPB. Can be. On the other hand, when a motion vector of 1/4 pixel unit is used, motion compensation may be performed only when compensation filtering is performed to enlarge an image stored in the RPB by 8 times (that is, 4 times the inverse of 1/2).
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 디코더의 블록도를 예시하는 도면이다.11 is a diagram illustrating a block diagram of a decoder according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 디코더는 엔트로피 디코딩부(1110), 역양자화부(1120), 역변환부(1130), 가산기(1135), 필터링부(1140), 복호 픽처 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer Unit)(1150), 인터 예측부(1161), 인트라 예측부(1162), 영상 축소부(1170) 및 RPB(1180)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 11, the decoder includes an entropy decoding unit 1110, an inverse quantization unit 1120, an inverse transform unit 1130, an adder 1135, a filtering unit 1140, and a decoded picture buffer unit (DPB). 1150, an inter prediction unit 1161, an intra prediction unit 1162, an image reduction unit 1170, and an RPB 1180.
앞서 도 2의 디코더의 예시와 비교하여, 영상 축소부(1170) 및 RPB(1180)이 더 포함될 수 있다. 앞서 도 2의 설명과 차이가 있는 부분을 위주로 설명한다.  Compared with the example of the decoder of FIG. 2, the image reduction unit 1170 and the RPB 1180 may be further included. A description will be given focusing on the difference from the description of FIG. 2.
영상 축소부(1170)는 필터링부(1140)에 의해 필터링이 적용된 복원된 픽처(reconstructed picture)(또는 복원 신호/ 복원 블록)을 수신하고, 픽처를 축소(resizing)하며, 축소된 영상을 RPB(1180)에 전송한다. RPB(1180)에 전송된 필터링된 축소 픽처는 인터 예측부(1161)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. The image reduction unit 1170 receives a reconstructed picture (or a reconstruction signal / reconstruction block) to which the filtering is applied by the filtering unit 1140, reduces the picture, and displays the reduced image as an RPB ( 1180). The filtered reduced picture transmitted to the RPB 1180 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 1161.
상술한 바와 같이, 픽처의 축소 비율을 고정 시켜서 인코더와 디코더가 동일하게 적용하는 경우, 영상 축소부(1170)는 미리 정해진 픽처의 축소 비율로 픽처를 축소시킬 수 있다. As described above, when the encoder and the decoder are applied in the same manner by fixing the reduction ratio of the picture, the image reduction unit 1170 may reduce the picture at the reduction ratio of the predetermined picture.
또한, 인코더에서 픽처 단위 혹은 시퀀스 단위로 픽처의 축소 비율을 디코더에게 전송하는 경우, 영상 축소부(1170)는 인코더로부터 수신한 축소 비율로 픽처를 축소시킬 수 있다.In addition, when the encoder transmits a reduction ratio of a picture in a picture unit or a sequence unit to the decoder, the image reduction unit 1170 may reduce the picture by the reduction ratio received from the encoder.
또한, 영상을 축소하는 방법은 영상을 축소하기 위해 이용 가능한 다양한 여러 기법 중에서 상황에 맞게 선택될 수도 있다. 이 경우, 영상 축소부(1170)는 인코더로부터 시퀀스 단위, 픽처 단위, 슬라이스 단위 또는 블록(예를 들어, 예측 블록 또는 코딩 블록) 단위로 영상의 축소 기법을 선택하여, 선택된 영상의 축소 기법을 이용하여 픽처를 축소시킬 수 있다.In addition, a method of reducing an image may be selected according to a situation from various techniques available for reducing the image. In this case, the image reduction unit 1170 selects a reduction method of an image in units of a sequence, a picture, a slice, or a block (for example, a prediction block or a coding block) from an encoder, and uses the reduction technique of the selected image. The picture can be reduced.
RPB(1180)는 필터링된 축소된 복원 픽처를 인터 예측부(1161)에서의 참조 픽처로 사용하기 위해 저장할 수 있다.The RPB 1180 may store the filtered reduced reconstructed picture for use as a reference picture in the inter prediction unit 1161.
인터 예측부(1161)는 복원 픽처(reconstructed picture)를 참조하여 시간적 중복성 및/또는 공간적 중복성을 제거하기 위해 시간적 예측 및/또는 공간적 예측을 수행한다. The inter prediction unit 1161 performs temporal prediction and / or spatial prediction to remove temporal redundancy and / or spatial redundancy with reference to a reconstructed picture.
인터 예측부(1161)는 앞서 설명한 인터 예측 과정을 수행할 수 있다, 특히 본 발명에 따른 인터 예측부(1161)는 축소된 복원 픽처를 움직임 예측 및 움직임 보상에서 사용하기 위하여, 보간 필터링 과정(앞서 도 6 참조)을 통해 축소된 복원 픽처를 원래 크기로 되돌리는 과정을 수행할 수 있다. The inter prediction unit 1161 may perform the above-described inter prediction process. In particular, the inter prediction unit 1161 according to the present invention may use an interpolation filtering process to use the reduced reconstructed picture in motion prediction and motion compensation. 6 may be performed to return the reduced reconstructed picture to its original size.
이때, 1/N 화소(예를 들어, 1/4 화소) 단위의 움직임 벡터가 지원되는 경우를 가정하면, 현재 부호화하려는 블록에 정수 화소 단위의 움직임 벡터가 적용되는 경우, 인터 예측부(1161)는 픽처의 축소 배율의 역수만큼 확대하는 보간 필터링을 수행할 수 있다. 반면, 현재 부호화하려는 블록에 1/N 화소(예를 들어, 1/4 화소) 단위의 움직임 벡터가 적용되는 경우, 인터 예측부(1161)는 픽처의 축소 배율의 역수에 N배(예를 들어, 4배) 한 영상을 얻는 것과 동일한 보간 필터링을 수행할 수 있다. In this case, assuming that a motion vector in units of 1 / N pixels (for example, 1/4 pixels) is supported, when the motion vector in units of integer pixels is applied to a block to be currently encoded, the inter prediction unit 1161 may be used. May perform interpolation filtering to enlarge by the inverse of the reduction magnification of the picture. On the other hand, when a motion vector in units of 1 / N pixels (for example, 1/4 pixels) is applied to a block to be currently encoded, the inter prediction unit 1161 is N times (for example, an inverse of the reduction factor of the picture). , 4x) can perform the same interpolation filtering to obtain one image.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 참조 픽처 버퍼에 복원된 픽처를 축소하여 저장하는 과정을 예시하는 도면이다. 12 is a diagram illustrating a process of reducing and storing a picture reconstructed in a reference picture buffer according to an embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 인코더/디코더는 부호화된 픽처를 복원한다(S1201).Referring to FIG. 12, the encoder / decoder reconstructs an encoded picture (S1201).
예를 들어, 역반환부(도 10에서 1050, 도 11에서 1130)로부터 출력된 차분 블록을 인터 예측부(도 10에서 1081, 도 11에서 1161) 또는 인트라 예측부(도 10에서 1082, 도 11에서 1162)로부터 출력된 예측 블록에 더함으로써 복원 블록이 생성될 수 있다. For example, an inter prediction unit (1081 in FIG. 10, 1161 in FIG. 11) or an intra predictor (1082 in FIG. 10, and FIG. 11) may be used to output a difference block output from the inverse return unit (1050 in FIG. 10 and 1130 in FIG. The reconstructed block may be generated by adding to the predicted block output from 1162 at.
이처럼 생성된 복수의 복원 블록이 모아져 복원 픽처가 생성될 수 있으며, 이 과정은 영상 축소부(도 10에서 1065, 도 11에서 1170)에서 수행될 수 있다. A plurality of reconstructed blocks generated as described above may be collected to generate a reconstructed picture. This process may be performed by the image reduction unit 1010 in FIG. 10 and 1170 in FIG. 11.
인코더/디코더는 복원된 픽처를 축소(resizing)한다(S1202).The encoder / decoder resizes the reconstructed picture (S1202).
예를 들어, 영상 축소부(도 10에서 1065, 도 11에서 1170)는 복원된 픽처를 특정 비율로 축소(resizing)할 수 있다. For example, the image reduction unit 1065 in FIG. 10 and 1170 in FIG. 11 may reduce the reconstructed picture at a specific ratio.
상술한 바와 같이 고정된 픽처의 축소 비율을 인코더와 디코더가 동일하게 적용하는 경우, 인코더는 디코더에게 별도의 부가 정보(즉, 픽처의 축소 비율)를 전송하지 않을 수 있다.As described above, when the encoder and the decoder apply the same reduction ratio of the fixed picture, the encoder may not transmit additional side information (that is, the reduction ratio of the picture) to the decoder.
반면, 인코더에서 픽처 단위로 혹은 시퀀스 단위로 픽처의 축소 비율을 결정하고, 결정된 픽처의 축소 비율을 디코더에게 시그널링할 수도 있다. 이때, 인코더 측면에서 도 12의 과정이 수행되는 경우, 인코더(특히, 영상 축소부(1065))에 의해 픽처의 축소 비율을 결정하는 단계가 S1202 단계 이전에 더 포함될 수 있다. On the other hand, the encoder may determine the reduction ratio of the picture in picture units or in the sequence unit, and signal the reduced ratio of the determined picture to the decoder. In this case, when the process of FIG. 12 is performed on the encoder side, the step of determining the reduction ratio of the picture by the encoder (particularly, the image reduction unit 1065) may be further included before step S1202.
이때, 인코더/디코더(특히, 필터링부(도 10에서 1060, 도 11에서 1140))는 복원된 픽처에 필터링을 적용하고, 필터링이 적용된 픽처를 축소할 수도 있다. 이 경우, 복원된 픽처에 필터링을 수행하는 단계가 S1202 단계 이전에 더 포함될 수 있다.In this case, the encoder / decoder (particularly, the filtering unit 1060 in FIG. 10 and 1140 in FIG. 11) may apply filtering to the reconstructed picture and reduce the picture to which the filtering is applied. In this case, the step of performing filtering on the reconstructed picture may be further included before the step S1202.
인코더/디코더는 축소된 복원된 픽처를 RPB에 저장한다(S1203).The encoder / decoder stores the reduced reconstructed picture in the RPB (S1203).
예를 들어, RPB(도 10에서 1070, 도 11에서 1180)는 축소된 복원된 픽처를 저장할 수 있다. For example, the RPB (1070 in FIG. 10 and 1180 in FIG. 11) may store the reduced reconstructed picture.
상술한 바와 같이, 복원된 픽처에 필터링을 적용된 경우, 인코더/디코더는 필터링이 적용된 축소된 복원 픽처를 RPB에 저장할 수도 있다. As described above, when filtering is applied to the reconstructed picture, the encoder / decoder may store the reduced reconstructed picture to which the filtering is applied to the RPB.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측 기반 영상 처리 방법을 예시하는 도면이다. 13 is a diagram illustrating an inter prediction based image processing method according to an embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 인코더/디코더는 현재 블록에 대한 참조 픽처를 선택한다(S1301).Referring to FIG. 13, the encoder / decoder selects a reference picture for the current block (S1301).
앞서 설명한 바와 같이, 인코더/디코더 내 참조 픽처 버퍼는 소정의 축소 비율로 공간적 해상도가 축소된 복원 픽처(reconstructed picture)를 저장할 수 있다. 따라서, 인코더/디코더는 축소된 복원 픽처(reconstructed picture)를 저장하는 참조 픽처 버퍼 내에서 참조 인덱스를 이용하여 참조 픽처를 선택할 수 있다. As described above, the reference picture buffer in the encoder / decoder may store a reconstructed picture having a reduced spatial resolution at a predetermined reduction ratio. Accordingly, the encoder / decoder may select the reference picture using the reference index in the reference picture buffer that stores the reduced reconstructed picture.
이때, 디코더의 경우, 현재 블록의 움직임 벡터(motion vector) 및 참조 인덱스(reference index)를 도출한 후, 참조 인덱스를 이용하여 참조 픽처를 선택할 수 있다. In this case, the decoder may derive a motion vector and a reference index of the current block and then select a reference picture using the reference index.
구체적으로 앞서 설명한 바와 같이, 현재 블록이 머지 모드가 적용된 경우, 디코더는 인코더로부터 시그널링된 머지 인덱스를 복호화할 수 있다. 그리고, 머지 인덱스에서 지시된 후보 블록의 움직임 파라미터로부터 현재 블록의 움직임 파라미터를 도출할 수 있다. In detail, as described above, when the merge mode is applied to the current block, the decoder may decode the merge index signaled from the encoder. The motion parameter of the current block can be derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the merge index.
또한, 현재 블록이 AMVP 모드가 적용된 경우, 디코더는 인코더로부터 시그널링된 수평 및 수직 움직임 벡터 차분 값(MVD: motion vector difference), 참조 인덱스 및 인터 예측 모드를 복호화할 수 있다. 그리고, 움직임 참조 플래그로부터 지시된 후보 블록의 움직임 파라미터로부터 움직임 벡터 예측값을 도출하고, 움직임 벡터 예측값과 수신한 움직임 벡터 차분 값을 이용하여 현재 처리 블록의 움직임 벡터값을 도출할 수 있다. In addition, when the current block is applied with the AMVP mode, the decoder may decode the horizontal and vertical motion vector difference (MVD), reference index, and inter prediction mode signaled from the encoder. The motion vector prediction value may be derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the motion reference flag, and the motion vector value of the current processing block may be derived using the motion vector prediction value and the received motion vector difference value.
인코더/디코더는 선택된 참조 픽처에 보간 필터링(interpolation filtering)을 수행한다(S1302). The encoder / decoder performs interpolation filtering on the selected reference picture (S1302).
만약, 1/N 화소 단위의 움직임 벡터가 지원되는 경우, S1301 단계에서 선택된 참조 픽처가 축소 비율의 역수의 N배로 공간적 해상도가 확대되도록, 참조 픽처에 보간 필터링이 수행될 수 있다. If a motion vector in units of 1 / N pixels is supported, interpolation filtering may be performed on the reference picture so that the spatial resolution of the reference picture selected in step S1301 is increased by N times the inverse of the reduction ratio.
그렇지 않은 경우, 즉 정수 화소 단위의 움직임 벡터만이 지원되는 경우, S1301 단계에서 선택된 참조 픽처가 축소 비율의 역수만큼 공간적 해상도가 확대되도록, 참조 픽처에 보간 필터링이 수행될 수 있다. Otherwise, in other words, when only a motion vector of an integer pixel unit is supported, interpolation filtering may be performed on the reference picture so that the spatial resolution of the reference picture selected in step S1301 is increased by the inverse of the reduction ratio.
인코더/디코더는 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성한다(S1303).The encoder / decoder generates a prediction block for the current block (S1303).
즉, 인코더/디코더에서는 현재 블록에 대한 움직임 파라미터를 이용하여, 이전에 디코딩된 픽처로부터 현재 블록의 영상을 예측하는 움직임 보상(motion compensation)을 수행한다. 다시 말해, 인코더/디코더에서는 참조 인덱스를 이용하여 선택된 참조 픽처(즉, 1302 단계에 의해 보간 필터링이 적용된 참조 픽처) 내에서 움직임 벡터를 이용하여 특정된 영역의 샘플값을 기반으로 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성한다. That is, the encoder / decoder performs motion compensation that predicts an image of the current block from a previously decoded picture by using a motion parameter of the current block. In other words, the encoder / decoder predicts the current block based on the sample value of the region specified using the motion vector in the reference picture selected by using the reference index (that is, the reference picture to which interpolation filtering is applied in step 1302). Create a block.
본 실시예에서는 보간 필터링 외에 다른 필터링이나 픽처의 확대(즉, 공간적 해상도를 늘림) 과정이 필요하지 않기 때문에, 전체적인 부호화/복호화 알고리즘이 복잡해지는 것을 방지할 수 있다. In the present embodiment, since no filtering or expansion of the picture (that is, increase in spatial resolution) is required in addition to interpolation filtering, the entire encoding / decoding algorithm can be prevented from being complicated.
실시예Example 2 2
본 실시예에서는 영상을 축소하여 참조 픽처 버퍼(RPB: reference picture buffer)에 저장하고, 움직임 예측 및 움직임 보상을 위해 참조 픽처를 이용하여 픽처간 예측을 수행하기 전에 영상을 확대하는 방법을 제안한다. In this embodiment, a method of reducing an image and storing the same in a reference picture buffer (RPB) and enlarging the image before performing inter-picture prediction using a reference picture for motion prediction and motion compensation is proposed.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 인코더의 블록도를 예시하는 도면이다.14 is a diagram illustrating a block diagram of an encoder according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 인코더는 영상 분할부(1410), 감산기(1415), 변환부(1420), 양자화부(1430), 역양자화부(1440), 역변환부(1450), 필터링부(1460), 영상 축소부(1465), 참조 픽처 버퍼(RPB, 1470), 영상 확대부(1475), 인터 예측부(1481), 인트라 예측부(1482) 및 엔트로피 인코딩부(1490)를 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 14, the encoder includes an image splitter 1410, a subtractor 1415, a transformer 1420, a quantizer 1430, an inverse quantizer 1440, an inverse transformer 1450, and a filter 1460. And an image reduction unit 1465, a reference picture buffer (RPB) 1470, an image enlargement unit 1475, an inter prediction unit 1481, an intra prediction unit 1462, and an entropy encoding unit 1490. have.
앞서 실시예 1의 인코더의 예시와 비교하여, 영상 확대부(1475)가 더 포함될 수 있다. Compared with the example of the encoder of the first embodiment, the image enlarger 1475 may be further included.
또한, 도 14의 예시에서는 DPB가 인코더에 포함되지 않는 경우를 예시하고 있으나, 인코더에서도 복원 영상이 출력되는 경우, 필터링부(1460)에 의해 출력된 복원된 픽처가 DPB에 저장되고, 출력 순서에 따라 복원된 픽처가 출력될 수 있다. In addition, in the example of FIG. 14, the DPB is not included in the encoder. However, when the reconstructed image is also output in the encoder, the reconstructed picture output by the filtering unit 1460 is stored in the DPB, Accordingly, the reconstructed picture may be output.
이하, 도 1의 설명과 차이가 있는 부분을 위주로 설명한다. Hereinafter, description will be given focusing on portions that differ from the description of FIG. 1.
영상 축소부(1465)는 필터링부(1460)에 의해 필터링이 적용된 복원된 픽처(reconstructed picture)(또는 복원 신호/ 복원 블록)을 수신하고, 픽처를 축소(resizing)하며, 축소된 영상을 RPB(1470)에 전송한다. RPB(1470)에 전송된 필터링된 축소 픽처는 인터 예측부(1481)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다.The image reduction unit 1465 receives a reconstructed picture (or a reconstruction signal / reconstruction block) to which the filtering is applied by the filtering unit 1460, reduces the picture, and displays the reduced image as an RPB ( 1470). The filtered reduced picture transmitted to the RPB 1470 may be used as the reference picture in the inter prediction unit 1401.
만약, 픽처의 축소 비율을 고정 시켜서 송신단(즉, 인코더)과 수신단(즉, 디코더)이 동일하게 적용시키는 방법을 사용하는 경우, 인코더는 디코더에게 별도의 부가 정보(즉, 픽처의 축소 비율)를 전송하지 않을 수 있다. 이 경우, 영상 축소부(1465)는 미리 정해진 픽처의 축소 비율로 픽처를 축소시킬 수 있다. If the transmitting end (i.e., encoder) and the receiving end (i.e., decoder) apply the same way by fixing the reduction ratio of the picture, the encoder sends additional information (i.e., reduction ratio of the picture) to the decoder. May not transmit. In this case, the image reduction unit 1465 may reduce the picture at a reduction ratio of a predetermined picture.
만약, 픽처의 특성에 따라서 전체 시퀀스(즉, 복수의 픽처의 집합) 단위 또는 픽처 단위 단위로 픽처의 축소 비율을 설정할 경우, 인코더는 디코더에게 시퀀스 헤더나 픽처 헤더에 픽처의 축소 비율을 전송하여 구현할 수도 있다. 이 경우, 영상 축소부(1465)는 픽처 단위, 시퀀스 단위로 픽처의 축소 비율을 결정하고, 결정된 픽처의 축소 비율로 픽처를 축소시킬 수 있다. If the picture reduction ratio is set in units of entire sequences (ie, a plurality of pictures) or in units of pictures according to the characteristics of the picture, the encoder transmits the picture reduction ratio to the decoder in the sequence header or the picture header. It may be. In this case, the image reduction unit 1465 may determine the reduction ratio of the picture in picture units and in the sequence unit, and reduce the picture at the reduction ratio of the determined picture.
RPB(1470)는 필터링된 축소된 복원 픽처를 인터 예측부(1481)에서의 참조 픽처로 사용하기 위해 저장할 수 있다. 이처럼, RPB(1470)가 복원된 픽처를 축소하여 저장함으로써, RPB 저장 공간의 크기를 줄일 수 있으며 움직임 보상을 위해 참조할 때 발생하는 데이터 전송 대역폭을 감소 시킬 수 있다. The RPB 1470 may store the filtered reduced reconstructed picture for use as a reference picture in the inter predictor 1481. As such, by reducing and storing the reconstructed picture, the RPB 1470 may reduce the size of the RPB storage space and may reduce the data transmission bandwidth generated when referring to motion compensation.
영상 확대부(1475)는 인터 예측부(1481)에서 RPB(1470)에 저장된 축소된 복원 픽처를 현재 복호화하려는 블록에 대한 참조 픽처로서 읽어 들일 때, 해당 참조 픽처를 픽처의 축소 비율의 역수만큼 공간적 해상도를 확대하고 인터 예측부(1481)로 전달할 수 있다. When the image enlarger 1475 reads the reduced reconstructed picture stored in the RPB 1470 as the reference picture for the block to be currently decoded by the inter prediction unit 1471, the image enlarger 1475 spatially relies on the inverse of the reduction ratio of the picture. The resolution may be enlarged and transmitted to the inter prediction unit 1401.
상술한 바와 같이, 영상의 확대를 위해 FIR 형태의 필터링(또는 이와 유사한 형태의 필터링)이 수행될 수 있다. 또한, 비선형(non-linear) 필터링도 적용될 수도 있으며, 비선형 필터링이 적용됨으로써 영상의 축소/확대로 인한 참조 픽처의 열화를 줄일 수 있다. As described above, FIR type filtering (or similar type of filtering) may be performed to enlarge an image. In addition, non-linear filtering may also be applied, and deterioration of a reference picture due to reduction / expansion of an image may be reduced by applying non-linear filtering.
영상을 축소/확대하는 방법은 영상을 축소/확대하기 위해 이용 가능한 다양한 여러 기법 중에서 상황에 맞게 선택될 수도 있다. 이 경우, 인코더는 시퀀스 단위, 픽처 단위, 슬라이스 단위 또는 블록(예를 들어, 예측 블록 또는 코딩 블록) 단위로 영상의 축소/확대 기법을 선택하고, 디코더에게 전송할 수 있다. The method of reducing / enlarging the image may be selected according to the situation from among various techniques available for reducing / enlarging the image. In this case, the encoder may select a reduction / enlargement scheme of an image in sequence units, picture units, slice units, or blocks (eg, prediction blocks or coding blocks) and transmit them to the decoder.
인터 예측부(1481)는 복원 픽처(reconstructed picture)를 참조하여 시간적 중복성 및/또는 공간적 중복성을 제거하기 위해 시간적 예측 및/또는 공간적 예측을 수행한다. The inter predictor 1481 performs temporal prediction and / or spatial prediction to remove temporal redundancy and / or spatial redundancy with reference to a reconstructed picture.
인터 예측부(1481)는 앞서 설명한 인터 예측 과정을 수행할 수 있다, 특히 본 발명에 따른 인터 예측부(1481)는 영상 확대부(1475)에 의해 확대된 참조 픽쳐(즉, 축소되기 이전의 공간적 해상도를 가지는 참조 픽쳐)를 이용하여 움직임 예측 및 움직임 보상을 수행할 수 있다. The inter predictor 1481 may perform the above-described inter prediction process. In particular, the inter predictor 1481 according to the present invention may perform the reference picture enlarged by the image enlarger 1475 (that is, the spatial information before being reduced). Motion prediction and motion compensation may be performed using a reference picture having a resolution.
이때, 인터 예측부(1481)는 분수 샘플 단위의 움직임 벡터를 지원하기 위하여, 영상 확대부(1475)에 의해 확대된 참조 픽쳐에 보간 필터링 과정(앞서 도 6 참조)을 수행할 수 있다. In this case, the inter prediction unit 1481 may perform an interpolation filtering process (refer to FIG. 6) on the reference picture enlarged by the image enlarger 1475 to support a motion vector in units of fractional samples.
이때, 1/N 화소(예를 들어, 1/4 화소) 단위의 움직임 벡터가 지원되는 경우를 가정하면, 현재 부호화하려는 블록에 1/N 화소(예를 들어, 1/4 화소) 단위의 움직임 벡터가 적용되는 경우, 인터 예측부(1481)는 N배(예를 들어, 4배)의 공간적 해상도를 확대하기 위한 보간 필터링을 수행할 수 있다. In this case, assuming that a motion vector in units of 1 / N pixels (for example, 1/4 pixels) is supported, motion in units of 1 / N pixels (for example, 1/4 pixels) is applied to a block to be currently encoded. When the vector is applied, the inter predictor 1481 may perform interpolation filtering to increase the spatial resolution of N times (eg, 4 times).
도 14에 따른 인코더 구성도를 살펴보면, RPB에 축소된 복원 픽처를 저장하는 과정과 참조 픽처를 읽어오는 과정에서 영상의 확대 또는 축소 과정이 삽입되는 것을 제외하면, 도 1과 같은 기존의 인코더와 동일하게 구성될 수 있다. 이 경우, 기존의 인코더 모듈을 그대로 사용할 수 있다는 효과를 가질 수 있다.Referring to the encoder configuration of FIG. 14, the same method as the existing encoder of FIG. 1 is applied except that an enlarged or reduced image is inserted in a process of storing a reduced reconstructed picture in the RPB and a process of reading a reference picture. Can be configured. In this case, the existing encoder module can be used as it is.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 디코더의 블록도를 예시하는 도면이다.15 is a diagram illustrating a block diagram of a decoder according to an embodiment of the present invention.
도 15를 참조하면, 디코더는 엔트로피 디코딩부(1510), 역양자화부(1520), 역변환부(1530), 가산기(1535), 필터링부(1540), 복호 픽처 버퍼(DPB, 1550), 인터 예측부(1561), 인트라 예측부(1562), 영상 축소부(1570), RPB(1580), 영상 확대부(1585)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 15, the decoder includes an entropy decoding unit 1510, an inverse quantization unit 1520, an inverse transform unit 1530, an adder 1535, a filtering unit 1540, a decoded picture buffer (DPB, 1550), and inter prediction. The unit 1561, an intra predictor 1562, an image reduction unit 1570, an RPB 1580, and an image expansion unit 1585 may be configured.
앞서 실시예 1의 디코더의 예시와 비교하여, 영상 확대부(1585)가 더 포함될 수 있다. 앞서 도 2의 설명과 차이가 있는 부분을 위주로 설명한다.  Compared with the example of the decoder of the first embodiment, the image enlarger 1585 may be further included. A description will be given focusing on the difference from the description of FIG. 2.
영상 축소부(1570)는 필터링부(1540)에 의해 필터링이 적용된 복원된 픽처(reconstructed picture)(또는 복원 신호/ 복원 블록)을 수신하고, 픽처를 축소(resizing)하며, 축소된 영상을 RPB(1580)에 전송한다. RPB(1580)에 전송된 필터링된 축소 픽처는 인터 예측부(1561)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. The image reduction unit 1570 receives a reconstructed picture (or a reconstruction signal / reconstruction block) to which the filtering is applied by the filtering unit 1540, reduces the picture, and displays the reduced image as an RPB ( 1580). The filtered reduced picture transmitted to the RPB 1580 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 1561.
상술한 바와 같이, 픽처의 축소 비율을 고정 시켜서 인코더와 디코더가 동일하게 적용하는 경우, 영상 축소부(1570)는 미리 정해진 픽처의 축소 비율로 픽처를 축소시킬 수 있다. As described above, when the encoder and the decoder are applied in the same manner by fixing the reduction ratio of the picture, the image reduction unit 1570 may reduce the picture at the reduction ratio of the predetermined picture.
또한, 인코더에서 픽처 단위 혹은 시퀀스 단위로 픽처의 축소 비율을 디코더에게 전송하는 경우, 영상 축소부(1570)는 인코더로부터 수신한 축소 비율로 픽처를 축소시킬 수 있다.In addition, when the encoder transmits a reduction ratio of a picture in a picture unit or a sequence unit to the decoder, the image reduction unit 1570 may reduce the picture by the reduction ratio received from the encoder.
RPB(1580)는 필터링된 축소된 복원 픽처를 인터 예측부(1561)에서의 참조 픽처로 사용하기 위해 저장할 수 있다.The RPB 1580 may store the filtered reduced reconstructed picture for use as a reference picture in the inter prediction unit 1561.
영상 확대부(1585)는 인터 예측부(1561)에서 RPB(1580)에 저장된 축소된 복원 픽처를 현재 복호화하려는 블록에 대한 참조 픽처로서 읽어 들일 때, 해당 참조 픽처를 픽처의 축소 비율의 역수만큼 공간적 해상도를 확대하고 인터 예측부(1561)로 전달할 수 있다. When the image enlarger 1585 reads the reduced reconstructed picture stored in the RPB 1580 by the inter prediction unit 1561 as a reference picture for the block to be currently decoded, the image enlarger 1585 is spatially equal to the inverse of the reduction ratio of the picture. The resolution may be enlarged and transmitted to the inter predictor 1561.
또한, 영상을 축소/확대하는 방법은 영상을 축소/확대하기 위해 이용 가능한 다양한 여러 기법 중에서 상황에 맞게 선택될 수도 있다. 이 경우, 영상 축소부(1570)/영상 확대부(1585)는 인코더로부터 시퀀스 단위, 픽처 단위, 슬라이스 단위 또는 블록(예를 들어, 예측 블록 또는 코딩 블록) 단위로 영상의 축소/확대 기법을 선택하여, 선택된 영상의 축소/확대 기법을 이용하여 픽처를 축소/확대 시킬 수 있다.In addition, a method of reducing / enlarging an image may be selected according to a situation from various various techniques available for reducing / enlarging an image. In this case, the image reduction unit 1570 / image expansion unit 1585 selects a reduction / enlarging method of an image in sequence units, picture units, slice units, or blocks (eg, prediction blocks or coding blocks) from an encoder. The picture may be reduced or enlarged using a reduction / enlargement technique of the selected image.
인터 예측부(1561)는 복원 픽처(reconstructed picture)를 참조하여 시간적 중복성 및/또는 공간적 중복성을 제거하기 위해 시간적 예측 및/또는 공간적 예측을 수행한다. The inter prediction unit 1561 performs temporal prediction and / or spatial prediction to remove temporal redundancy and / or spatial redundancy with reference to a reconstructed picture.
인터 예측부(1561)는 앞서 설명한 인터 예측 과정을 수행할 수 있다, 특히 본 발명에 따른 인터 예측부(1561)는 영상 확대부(1475)에 의해 확대된 참조 픽쳐(즉, 축소되기 이전의 공간적 해상도를 가지는 참조 픽쳐)를 이용하여 움직임 예측 및 움직임 보상을 수행할 수 있다.The inter prediction unit 1561 may perform the above-described inter prediction process. In particular, the inter prediction unit 1561 according to the present invention may have a reference picture enlarged by the image enlarger 1475 (that is, the spatial information before being reduced). Motion prediction and motion compensation may be performed using a reference picture having a resolution.
이때, 인터 예측부(1481)는 분수 샘플 단위의 움직임 벡터를 지원하기 위하여, 영상 확대부(1475)에 의해 확대된 참조 픽쳐에 보간 필터링 과정(앞서 도 6 참조)을 수행할 수 있다. In this case, the inter prediction unit 1481 may perform an interpolation filtering process (refer to FIG. 6) on the reference picture enlarged by the image enlarger 1475 to support a motion vector in units of fractional samples.
이때, 1/N 화소(예를 들어, 1/4 화소) 단위의 움직임 벡터가 지원되는 경우를 가정하면, 현재 부호화하려는 블록에 1/N 화소(예를 들어, 1/4 화소) 단위의 움직임 벡터가 적용되는 경우, 인터 예측부(1481)는 N배(예를 들어, 4배)의 공간적 해상도를 확대하기 위한 보간 필터링을 수행할 수 있다. In this case, assuming that a motion vector in units of 1 / N pixels (for example, 1/4 pixels) is supported, motion in units of 1 / N pixels (for example, 1/4 pixels) is applied to a block to be currently encoded. When the vector is applied, the inter predictor 1481 may perform interpolation filtering to increase the spatial resolution of N times (eg, 4 times).
본 실시예에서 참조 픽처 버퍼에 복원된 픽처를 축소하여 저장하는 과정은 앞서 설명한 실시예 1에 따른 도 12의 과정과 동일하게 수행될 수 있으므로, 이하 설명을 생략한다. In the present embodiment, the process of reducing and storing the reconstructed picture in the reference picture buffer may be performed in the same manner as the process of FIG. 12 according to the first embodiment described above, and thus the description thereof is omitted.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측 기반 영상 처리 방법을 예시하는 도면이다. 16 is a diagram illustrating an inter prediction based image processing method according to an embodiment of the present invention.
도 16을 참조하면, 인코더/디코더는 현재 블록에 대한 참조 픽처를 선택한다(S1601).Referring to FIG. 16, the encoder / decoder selects a reference picture for the current block (S1601).
앞서 설명한 바와 같이, 인코더/디코더 내 참조 픽처 버퍼는 소정의 축소 비율로 공간적 해상도가 축소된 복원 픽처(reconstructed picture)를 저장할 수 있다. 따라서, 인코더/디코더는 축소된 복원 픽처(reconstructed picture)를 저장하는 참조 픽처 버퍼 내에서 참조 인덱스를 이용하여 참조 픽처를 선택할 수 있다. As described above, the reference picture buffer in the encoder / decoder may store a reconstructed picture having a reduced spatial resolution at a predetermined reduction ratio. Accordingly, the encoder / decoder may select the reference picture using the reference index in the reference picture buffer that stores the reduced reconstructed picture.
이때, 디코더의 경우, 현재 블록의 움직임 벡터(motion vector) 및 참조 인덱스(reference index)를 도출한 후, 참조 인덱스를 이용하여 참조 픽처를 선택할 수 있다. In this case, the decoder may derive a motion vector and a reference index of the current block and then select a reference picture using the reference index.
구체적으로 앞서 설명한 바와 같이, 현재 블록이 머지 모드가 적용된 경우, 디코더는 인코더로부터 시그널링된 머지 인덱스를 복호화할 수 있다. 그리고, 머지 인덱스에서 지시된 후보 블록의 움직임 파라미터로부터 현재 블록의 움직임 파라미터를 도출할 수 있다. In detail, as described above, when the merge mode is applied to the current block, the decoder may decode the merge index signaled from the encoder. The motion parameter of the current block can be derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the merge index.
또한, 현재 블록이 AMVP 모드가 적용된 경우, 디코더는 인코더로부터 시그널링된 수평 및 수직 움직임 벡터 차분 값(MVD: motion vector difference), 참조 인덱스 및 인터 예측 모드를 복호화할 수 있다. 그리고, 움직임 참조 플래그로부터 지시된 후보 블록의 움직임 파라미터로부터 움직임 벡터 예측값을 도출하고, 움직임 벡터 예측값과 수신한 움직임 벡터 차분 값을 이용하여 현재 처리 블록의 움직임 벡터값을 도출할 수 있다. In addition, when the current block is applied with the AMVP mode, the decoder may decode the horizontal and vertical motion vector difference (MVD), reference index, and inter prediction mode signaled from the encoder. The motion vector prediction value may be derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the motion reference flag, and the motion vector value of the current processing block may be derived using the motion vector prediction value and the received motion vector difference value.
인코더/디코더는 선택된 참조 픽처를 확대한다(S1602). The encoder / decoder enlarges the selected reference picture (S1602).
이때, 인코더/디코더는 선택된 참조 픽처를 축소된 비율의 역수만큼 확대할 수 있다.In this case, the encoder / decoder may enlarge the selected reference picture by the inverse of the reduced ratio.
만약, 1/N 화소 단위의 움직임 벡터가 지원되는 경우, S1602 단계에서 확대된 참조 픽처가 N배로 공간적 해상도가 확대되도록, 참조 픽처에 보간 필터링이 수행될 수도 있다. 이 경우, S1602 단계 이후에 확대된 참조 픽처에 보간 필터링이 수행되는 단계가 더 추가될 수 있다. If a motion vector in units of 1 / N pixels is supported, interpolation filtering may be performed on the reference picture so that the spatial resolution of the reference picture enlarged in step S1602 is increased by N times. In this case, interpolation filtering may be further added to the enlarged reference picture after step S1602.
인코더/디코더는 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성한다(S1603).The encoder / decoder generates a prediction block for the current block (S1603).
즉, 인코더/디코더에서는 현재 블록에 대한 움직임 파라미터를 이용하여, 이전에 디코딩된 픽처로부터 현재 블록의 영상을 예측하는 움직임 보상(motion compensation)을 수행한다. 다시 말해, 인코더/디코더에서는 참조 인덱스를 이용하여 선택된 참조 픽처(즉, 1602 단계에 의해 확대된 참조 픽처) 내에서 움직임 벡터를 이용하여 특정된 영역의 샘플값을 기반으로 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성한다. That is, the encoder / decoder performs motion compensation that predicts an image of the current block from a previously decoded picture by using a motion parameter of the current block. In other words, the encoder / decoder uses a motion index within a reference picture selected by using a reference index (that is, a reference picture enlarged by step 1602) to use a motion vector to determine a prediction block for a current block based on a sample value of a region specified. Create
한편, 실시예 1 및 2에 따른 도 10, 도 11, 도 14 및 도 15의 예시에서는 영상의 축소를 수행하는 영상 축소부가 인코더 및/또는 디코더에 별도의 구성 요소로 포함되는 경우를 예시하고 있으나, 이에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 즉, 앞서 설명한 영상 축소부에서 수행되는 동작은 RPB에서 동일하게 수행될 수도 있으며, 이 경우 영상 축소부가 인코더 및/또는 디코더에 별도의 구성 요소로 포함되지 않을 수도 있다. Meanwhile, in the examples of FIGS. 10, 11, 14, and 15 according to the first and second exemplary embodiments, an image reduction unit for performing image reduction is included as an additional component in an encoder and / or a decoder. However, the present invention is not limited thereto. That is, the operation performed by the image reduction unit described above may be performed in the same manner in the RPB. In this case, the image reduction unit may not be included as an additional component in the encoder and / or the decoder.
또한, 실시예 2에 따른 도 14 및 도 15의 예시에서는 영상의 확대를 수행하는 영상 확대부가 인코더 및/또는 디코더에 별도의 구성 요소로 포함되는 경우를 예시하고 있으나, 이에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 즉, 앞서 설명한 영상 확대부에서 수행되는 동작은 인터 예측부에서 동일하게 수행될 수도 있으며, 이 경우 영상 확대부가 인코더 및/또는 디코더에 별도의 구성 요소로 포함되지 않을 수도 있다. In addition, in the example of FIGS. 14 and 15 according to the second embodiment, a case in which an image enlargement unit which enlarges an image is included as a separate component in an encoder and / or a decoder, the present invention is limited thereto. no. That is, the operation performed by the image enlarger described above may be performed by the inter predictor in this case, and in this case, the image enlarger may not be included as an additional component in the encoder and / or the decoder.
도 17은 본 발명의 일 실시에에 따른 인터 예측부를 예시하는 도면이다.17 is a diagram illustrating an inter prediction unit according to an embodiment of the present invention.
도 17에서는 설명의 편의를 위해 인터 예측부를 하나의 블록으로 도시하였으나, 인터 예측부는 인코더 및/또는 디코더에 포함되는 구성으로 구현될 수 있다. In FIG. 17, the inter prediction unit is illustrated as one block for convenience of description, but the inter prediction unit may be implemented in a configuration included in the encoder and / or the decoder.
도 17을 참조하면, 인터 예측부는 앞서 도 5 내지 도 16에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 구체적으로, 인터 예측부는 움직임 파라미터 도출부(1701), 참조 픽처 선택부(1702), 영상 조정부(1703) 및 예측 블록 생성부(1704)를 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 17, the inter prediction unit implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 5 to 16. In detail, the inter predictor may include a motion parameter derivator 1701, a reference picture selector 1702, an image adjuster 1703, and a predictive block generator 1704.
움직임 파라미터 도출부(1701)는 현재 블록의 움직임 벡터(motion vector) 및 참조 인덱스(reference index)를 도출할 수 있다. The motion parameter derivation unit 1701 may derive a motion vector and a reference index of the current block.
보다 구체적으로, 앞서 설명한 바와 같이, 현재 블록이 머지 모드가 적용된 경우, 디코더는 인코더로부터 시그널링된 머지 인덱스를 복호화할 수 있다. 그리고, 머지 인덱스에서 지시된 후보 블록의 움직임 파라미터로부터 현재 블록의 움직임 파라미터를 도출할 수 있다. More specifically, as described above, when the merge mode is applied to the current block, the decoder may decode the merge index signaled from the encoder. The motion parameter of the current block can be derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the merge index.
또한, 현재 블록이 AMVP 모드가 적용된 경우, 디코더는 인코더로부터 시그널링된 수평 및 수직 움직임 벡터 차분 값(MVD: motion vector difference), 참조 인덱스 및 인터 예측 모드를 복호화할 수 있다. 그리고, 움직임 참조 플래그로부터 지시된 후보 블록의 움직임 파라미터로부터 움직임 벡터 예측값을 도출하고, 움직임 벡터 예측값과 수신한 움직임 벡터 차분 값을 이용하여 현재 처리 블록의 움직임 벡터값을 도출할 수 있다. In addition, when the current block is applied with the AMVP mode, the decoder may decode the horizontal and vertical motion vector difference (MVD), reference index, and inter prediction mode signaled from the encoder. The motion vector prediction value may be derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the motion reference flag, and the motion vector value of the current processing block may be derived using the motion vector prediction value and the received motion vector difference value.
참조 픽처 선택부(1702)는 움직임 파라미터 도출부(1701)에 의해 도출된 참조 인덱스를 이용하여 참조 픽쳐를 선택할 수 있다. The reference picture selector 1702 may select the reference picture by using the reference index derived by the motion parameter derivation unit 1701.
특히, 참조 픽처 선택부(1702)는 소정의 축소 비율로 공간적 해상도가 축소된 복원 픽처(reconstructed picture)를 저장하는 참조 픽처 버퍼(reference picture buffer) 내에서 참조 픽처를 선택할 수 있다. In particular, the reference picture selector 1702 may select a reference picture in a reference picture buffer that stores a reconstructed picture whose spatial resolution is reduced by a predetermined reduction ratio.
영상 조정부(1703)는 선택된 참조 픽처의 축소 비율을 고려하여 선택된 참조 픽처의 공간적 해상도를 높이기 위하여 선택된 참조 픽처를 조정할 수 있다. The image adjusting unit 1703 may adjust the selected reference picture to increase the spatial resolution of the selected reference picture in consideration of the reduction ratio of the selected reference picture.
즉, 영상 조정부(1703)는 선택된 참조 픽처의 공간적 해상도를 높이기 위하여 보간 필터링(interpolation filtering)을 적용함으로써 선택된 참조 픽처를 조정하거나 및/또는 선택된 참조 픽쳐를 확대할 수 있다. That is, the image adjusting unit 1703 may adjust the selected reference picture and / or enlarge the selected reference picture by applying interpolation filtering to increase the spatial resolution of the selected reference picture.
앞서 실시예 1에 따르면, 영상 조정부(1703)는 정수 단위의 움직임 벡터가 지원되는 경우, 선택된 참조 픽처가 축소 비율의 역수만큼 공간적 해상도가 높아지도록 선택된 참조 픽처에 보간 필터링을 수행할 수 있다. 또는, 1/N 화소 단위의 움직임 벡터가 지원되는 경우, 선택된 참조 픽처가 축소 비율의 역수의 N배로 공간적 해상도가 높아지도록 선택된 참조 픽처에 보간 필터링을 수행할 수도 있다. According to the first embodiment, when the motion vector in an integer unit is supported, the image adjuster 1703 may perform interpolation filtering on the selected reference picture so that the selected reference picture increases the spatial resolution by the inverse of the reduction ratio. Alternatively, when a motion vector in units of 1 / N pixels is supported, interpolation filtering may be performed on the selected reference picture so that the spatial resolution becomes higher by N times the inverse of the reduction ratio.
또는, 앞서 실시예 2에 따르면(특히, 영상 확대부가 인코더 및/또는 디코더에 별도의 구성 요소로 포함되지 않고 인터 예측부에서 영상 확대를 수행하는 경우), 영상 조정부(1703)는 정수 단위의 움직임 벡터가 지원되는 경우, 선택된 참조 픽처가 축소 비율의 역수만큼 공간적 해상도가 높아지도록 선택된 참조 픽처를 확대(즉, 축소의 역과정)할 수 있다. 또한 추가로, 1/N 화소 단위의 움직임 벡터가 지원되는 경우, 확대된 참조 픽처가 N배로 공간적 해상도가 높아지도록 확대된 참조 픽처에 보간 필터링을 수행할 수도 있다.Alternatively, according to the second embodiment (in particular, when the image enlargement unit is not included as a separate component in the encoder and / or decoder and the image enlargement is performed in the inter prediction unit), the image adjusting unit 1703 moves in integer units. If the vector is supported, the selected reference picture can be enlarged (ie, the reverse process of the reduction) such that the spatial resolution is increased by the inverse of the reduction ratio. In addition, when a motion vector in units of 1 / N pixels is supported, interpolation filtering may be performed on the enlarged reference picture so that the enlarged reference picture increases the spatial resolution by N times.
예측 블록 생성부(1704)는 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다. The prediction block generator 1704 may generate a prediction block for the current block.
즉, 예측 블록 생성부(1704)는 참조 인덱스를 이용하여 선택된 참조 픽처(즉, 영상 조정부(1703)에 의해 조정된 참조 픽처) 내에서 움직임 벡터를 이용하여 특정된 영역의 샘플값을 기반으로 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성한다. That is, the prediction block generator 1704 may present the current block based on the sample value of the region specified by the motion vector in the reference picture selected by using the reference index (that is, the reference picture adjusted by the image adjuster 1703). Generate a predictive block for the block.
한편, 앞서 도 11 및 도 15의 예시에서 설명한 바와 같이, 복호화된 픽처가 축소되어 RPB에 저장되기 때문에 저장된 축소된 복호화된 픽처는 참조 픽처로 사용될 수 있으나, 출력을 위한 픽처로 사용되지 못할 수 있다. Meanwhile, as described above with reference to FIGS. 11 and 15, since the decoded picture is reduced and stored in the RPB, the reduced decoded picture may be used as a reference picture, but may not be used as a picture for output. .
따라서, 디코더에서는 RPB 이외에도 복원 영상의 출력을 위한 버퍼가 더 필요할 수 있으며, 본 실시예에서는 이 버퍼를 DPB로 지칭한다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과하며 복원 영상의 출력을 위해 이용 가능한 버퍼의 기능을 수행하는 다른 명칭으로 지칭될 수 있음은 물론이다. Therefore, the decoder may need a buffer for outputting the reconstructed image in addition to the RPB. In the present embodiment, this buffer is referred to as a DPB. However, this is merely an example and may be referred to as another name that performs a function of a buffer available for output of the reconstructed image.
따라서, 본 실시예가 디코더에 적용되는 경우, 앞서 도 11과 같이 DPB(1150) 또는 앞서 도 15와 같이 DPB(1550)가 RPB와 별도로 더 포함될 수 있다. 반면, 본 실시예가 인코더에 적용되는 경우, 앞서 도 10 및 도 14에서는 예시되지 않았으나, 인코더에서도 복원 영상이 출력되는 경우 DPB가 RPB와 별도로 인코더에 포함될 수도 있다. Therefore, when the present embodiment is applied to the decoder, the DPB 1150 as shown in FIG. 11 or the DPB 1550 as shown in FIG. 15 may be further included separately from the RPB. On the other hand, when the present embodiment is applied to the encoder, although not illustrated in FIG. 10 and FIG. 14, the DPB may be included in the encoder separately from the RPB when the reconstructed image is output in the encoder.
기존의 DPB(앞서 도 1 및 도 2 참조)와 본 실시예의 DPB(도 11 및 도 15 참조)가 다른 점은 참조 픽처를 위해 복원된 픽처를 관리하는 기능을 RPB가 대신하기 때문에 복호화된 영상을 POC(Picture Order Count)에 따라서 출력하는 기능만 수행해도 된다는 점이다. 여기서, POC은 각각의 픽처를 식별하기 위한 변수로서 픽처가 출력되는 위치(시점)를 지시한다. The difference between the existing DPB (see FIGS. 1 and 2 above) and the DPB of the present embodiment (see FIGS. 11 and 15) is that the RPB replaces the function of managing the reconstructed picture for the reference picture, thereby decoded video. It is only necessary to perform the function of printing according to the picture order count (POC). Here, the POC indicates a position (time point) at which the picture is output as a variable for identifying each picture.
본 실시예에서 제안하는 RPB와 DPB의 동작은 기존 부호화기의 DPB를 위한 참조 픽처 세트(RPS: Reference Picture Set)에 따라 제어 가능하다. 여기서, RPS는 현재 픽처와 연관된 참조 픽처의 세트이며, 디코딩 순서에 따라 현재 픽처 또는 현재 픽처 이후의 픽처의 인터 예측을 위해 사용될 수 있는 모든 참조 픽처를 포함한다. The operations of the RPB and the DPB proposed in this embodiment can be controlled according to a reference picture set (RPS) for the DPB of the existing encoder. Here, the RPS is a set of reference pictures associated with the current picture, and includes all reference pictures that can be used for inter prediction of the current picture or a picture after the current picture according to decoding order.
먼저, RPB에 대하여 살펴보면, RPB는 현재 픽처의 복호화를 위해 RPS에서 정의된 참조 픽처를 인터 예측부로 전송할 수 있다. 만약, 현재 픽처의 참조 대상은 아니지만 디코딩 순서에 따라 추후 사용될 수 있는 픽처는 RPB에 저장될 수 있다. 현재 픽처 뿐 아니라 디코딩 순서에 따라 추후 복호화에서도 사용되지 않는 픽처는 RPB에서 삭제될 수 있다. 현재 픽처가 복호화된 후에 영상 축소부에 의해 축소되면 RPB에 삽입(저장)될 수 있다. First, referring to the RPB, the RPB may transmit a reference picture defined in the RPS to the inter prediction unit for decoding the current picture. If the current picture is not a reference object but can be used later in decoding order, the picture may be stored in the RPB. In addition to the current picture, a picture not used in subsequent decoding may be deleted from the RPB according to the decoding order. After the current picture is decoded and reduced by the image reduction unit, the current picture may be inserted (stored) in the RPB.
다음으로, DPB에 대하여 살펴보면, 현재 픽처의 참조 대상은 아니지만 디코딩 순서에 따라 추후 사용될수 있는 픽처는 DPB에 저장될 수 있다. 만약, 현재 픽처 뿐 아니라 디코딩 순서에 따라 추후 복호화에도 사용되지 않는 픽처는 DPB로부터 POC 순서대로 출력될 수 있다. 현재 픽처가 복호화된 후에 DPB에 삽입(저장)될 수 있다.Next, referring to the DPB, a picture that is not a reference object of the current picture but may be used later according to the decoding order may be stored in the DPB. If not only the current picture but also a picture not used for later decoding according to the decoding order, the picture may be output from the DPB in the order of POC. After the current picture is decoded, it may be inserted (stored) in the DPB.
위의 예에서는 기존의 DPB가 수행하는 역할을 RPB와 DPB로 구분하여 예시하고 있으나, 또 다른 실시예에서 DPB는 기존의 DPB와는 달리 참조 픽처를 위한 과정을 고려할 필요가 없으므로 다음과 같이 수행될 수도 있다.In the above example, the role played by the existing DPB is divided into RPB and DPB, but in another embodiment, unlike the existing DPB, since the DPB does not need to consider a process for reference pictures, it may be performed as follows. have.
DPB에 저장되어 있는 픽처들 중에서 현재 시퀀스에 해당하는 픽처들을 0번째 POC 순서대로 출력할 수 있다. 만약, DPB에 다음 POC 순서에 해당되는 픽처가 존재하지 않을 경우, DPB는 출력 과정을 중단할 수 있다. 현재 픽처가 복호화된 후에 DPB에 삽입(저장)될 수 있다.Among the pictures stored in the DPB, pictures corresponding to the current sequence may be output in the order of the 0 th POC. If there is no picture corresponding to the next POC order in the DPB, the DPB may stop the output process. After the current picture is decoded, it may be inserted (stored) in the DPB.
앞서 설명한 DPB의 동작은 RPS와 무관하게 수행될 수 있으며, 각각의 버퍼를 구성하는 저장 공간을 절약할 수 있다. The operation of the DPB described above may be performed regardless of the RPS, and the storage space configuring the respective buffers may be saved.
보다 구체적으로 살펴보면, 본 실시예를 통해 복호화된 픽처가 축소되어 RPB에 저장되면, 움직임 보상이 수행되는 현재 블록과 RPB 사이에 존재하는 데이터 전송 구간의 대역폭이 감소되는 효과를 얻을 수 있다. More specifically, when the decoded picture is reduced and stored in the RPB through the present embodiment, the bandwidth of the data transmission interval existing between the current block and the RPB where motion compensation is performed may be reduced.
예를 들어, 4K 영상(3840×2160)이 10 비트의 비트 깊이(bit depth), 4:4:4 컬러 포맷(color format), 초당 프레임 수(fps: frames per second)가 60Hz(즉, 1초 당 60개 프레임의 출력)로 복호화 될 경우 움직임 보상이 수행되는 현재 블록과 기존 DPB 사이에 존재하는 데이터 전송 구간의 대략적인 대역폭은 아래 수학식 1과 같다. For example, a 4K image (3840 × 2160) has a 10-bit bit depth, 4: 4: 4 color format, and frames per second (fps) at 60 Hz (i.e. 1 When decoding to 60 frames per second), the approximate bandwidth of the data transmission interval existing between the current block where the motion compensation is performed and the existing DPB is expressed by Equation 1 below.
Figure PCTKR2016004599-appb-M000001
Figure PCTKR2016004599-appb-M000001
수학식 1은 3840×2160 해상도에 10 비트 깊이(bits depth), 3개의 컬러 컴포넌트(color components), 초당 60 프레임, 양방향 예측을 위한 2장의 참조 픽처를 가정한다. 그리고, α는 필터링(filtering) 과정에서 해당 블록의 필터링을 위한 추가적 패딩(padding)에 대한 변수를 나타낸다. Equation 1 assumes two reference pictures for 10 bits depth, three color components, 60 frames per second, and bidirectional prediction at a 3840 × 2160 resolution. Α represents a variable for additional padding for filtering the corresponding block in the filtering process.
이 경우, 초당 약 27.81 Gbits 정도의 데이터가 전송되어야 하는데, 본 실시예를 적용하여 복원 픽처의 해상도를 가로, 세로 방향으로 1/2씩 축소하면 아래 수학식 2와 같이 대역폭이 줄어든다. In this case, data of about 27.81 Gbits per second should be transmitted. When the resolution of the reconstructed picture is reduced by 1/2 in the horizontal and vertical directions by applying the present embodiment, the bandwidth is reduced as shown in Equation 2 below.
Figure PCTKR2016004599-appb-M000002
Figure PCTKR2016004599-appb-M000002
수학식 2에서 β는 필터링(filtering) 과정에서 해당 블록의 필터링을 위한 추가적 패딩(padding)에 대한 변수를 나타낸다. In Equation 2, β represents a variable for additional padding for filtering the block in the filtering process.
수학식 2와 같이 복원 픽처의 해상도를 가로, 세로 방향으로 1/2씩 축소하여 3840×2160 해상도가 1920×1080 해상도로 감소되면, 초당 약 6.95 Gbits 정도의 데이터가 전송될 수 있다. 따라서, 약 1/4 수준으로 대역폭이 줄어들게 되며, 패딩(padding) 고려한 수치인 β 역시 픽처의 해상도가 줄어들게 됨에 따라 α보다 작은 값을 가지게 되므로, 결국 전체적인 대역폭은 역시 1/4 미만으로 줄어들 수 있다. As shown in Equation 2, when the resolution of the reconstructed picture is reduced by 1/2 in the horizontal and vertical directions and the 3840 × 2160 resolution is reduced to 1920 × 1080 resolution, data of about 6.95 Gbits per second may be transmitted. Therefore, the bandwidth is reduced to about 1/4 level, and β, which is considered to be padding, also has a value smaller than α as the resolution of the picture is reduced, so that the overall bandwidth can be reduced to less than 1/4. .
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.The embodiments described above are the components and features of the present invention are combined in a predetermined form. Each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise. Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention. The order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof. In the case of a hardware implementation, an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.In the case of implementation by firmware or software, an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above. The software code may be stored in memory and driven by the processor. The memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the essential features of the present invention. Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all aspects and should be considered as illustrative. The scope of the invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.As mentioned above, preferred embodiments of the present invention are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art can improve and change various other embodiments within the spirit and technical scope of the present invention disclosed in the appended claims below. , Replacement or addition would be possible.

Claims (12)

  1. 인터 예측(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, In the method for processing an image based on inter prediction,
    현재 블록의 움직임 벡터(motion vector) 및 참조 인덱스(reference index)를 도출하는 단계;Deriving a motion vector and a reference index of the current block;
    소정의 축소 비율로 공간적 해상도가 축소된 복원 픽처(reconstructed picture)를 저장하는 참조 픽처 버퍼(reference picture buffer) 내에서 상기 참조 인덱스를 이용하여 상기 현재 블록에 대한 참조 픽처를 선택하는 단계;Selecting a reference picture for the current block using the reference index in a reference picture buffer which stores a reconstructed picture whose spatial resolution is reduced at a predetermined reduction ratio;
    상기 축소 비율을 고려하여 상기 선택된 참조 픽쳐의 공간적 해상도를 높이기 위하여 상기 선택된 참조 픽쳐를 조정하는 단계; 및Adjusting the selected reference picture to increase the spatial resolution of the selected reference picture in consideration of the reduction ratio; And
    상기 공간적 해상도가 확대된 참조 픽처를 기반으로 상기 움직임 벡터를 이용하여 상기 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 단계를 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.And generating a prediction block for the current block using the motion vector based on the reference picture having the spatial resolution increased.
  2. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 선택된 참조 픽처가 상기 축소 비율의 역수만큼 공간적 해상도가 높아지도록 보간 필터링이 수행되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.The inter prediction mode based image processing method of performing the interpolation filtering so that the selected reference picture increases the spatial resolution by the inverse of the reduction ratio.
  3. 제2항에 있어서, The method of claim 2,
    1/N 화소 단위의 움직임 벡터가 지원되는 경우, 상기 선택된 참조 픽처가 상기 축소 비율의 역수의 N배로 공간적 해상도가 확대되도록 상기 보간 필터링이 수행되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.And interpolation filtering is performed such that the spatial resolution of the selected reference picture is increased by N times the inverse of the reduction ratio when the motion vector in units of 1 / N pixels is supported.
  4. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 선택된 참조 픽처는 상기 축소 비율의 역수만큼 공간적 해상도가 높아지도록 확대되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.And the selected reference picture is enlarged to increase spatial resolution by the inverse of the reduction ratio.
  5. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    1/N 화소 단위의 움직임 벡터가 지원되는 경우, N배로 공간적 해상도가 확대되도록 상기 확대된 참조 픽처에 보간 필터링이 수행되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.The inter prediction mode based image processing method of performing interpolation filtering on the enlarged reference picture so that the spatial resolution is increased by N times when a motion vector of 1 / N pixel unit is supported.
  6. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 축소 비율은 미리 고정적으로 정해지거나, 인코더로부터 시퀀스(serquence), 픽처, 슬라이스(slice), 블록 단위로 시그널링되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.The reduction ratio may be fixed in advance or signaled in units of a sequence, a picture, a slice, and a block from an encoder.
  7. 인터 예측(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서, An apparatus for processing an image based on inter prediction,
    현재 블록의 움직임 벡터(motion vector) 및 참조 인덱스(reference index)를 도출하는 단계 움직임 파라미터 도출부;A step motion parameter derivation unit for deriving a motion vector and a reference index of the current block;
    소정의 축소 비율로 공간적 해상도가 축소된 복원 픽처(reconstructed picture)를 저장하는 참조 픽처 버퍼(reference picture buffer) 내에서 상기 참조 인덱스를 이용하여 상기 현재 블록에 대한 참조 픽처를 선택하는 참조 픽처 선택부;A reference picture selection unit for selecting a reference picture for the current block by using the reference index in a reference picture buffer storing a reconstructed picture whose spatial resolution is reduced by a predetermined reduction ratio;
    상기 축소 비율을 고려하여 상기 선택된 참조 픽쳐의 공간적 해상도를 높이기 위하여 상기 선택된 참조 픽쳐를 조정하는 영상 조정부; 및An image adjusting unit adjusting the selected reference picture to increase the spatial resolution of the selected reference picture in consideration of the reduction ratio; And
    상기 보간 필터링이 수행된 참조 픽처 기반으로 상기 움직임 벡터를 이용하여 상기 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 예측 블록 생성부를 포함하는 장치. And a prediction block generator for generating a prediction block for the current block using the motion vector based on the reference picture on which the interpolation filtering is performed.
  8. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 선택된 참조 픽처가 상기 축소 비율의 역수만큼 공간적 해상도가 높아지도록 보간 필터링이 수행되는 장치.And interpolation filtering is performed such that the selected reference picture has a high spatial resolution by an inverse of the reduction ratio.
  9. 제8항에 있어서,The method of claim 8,
    1/N 화소 단위의 움직임 벡터가 지원되는 경우, 상기 선택된 참조 픽처가 상기 축소 비율의 역수의 N배로 공간적 해상도가 확대되도록 상기 보간 필터링이 수행되는 장치.And interpolation filtering is performed such that the spatial resolution of the selected reference picture is increased by N times the inverse of the reduction ratio when the motion vector in units of 1 / N pixels is supported.
  10. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 선택된 참조 픽처는 상기 축소 비율의 역수만큼 공간적 해상도가 높아지도록 확대되는 장치.And the selected reference picture is enlarged to increase spatial resolution by an inverse of the reduction ratio.
  11. 제10항에 있어서,The method of claim 10,
    1/N 화소 단위의 움직임 벡터가 지원되는 경우, N배로 공간적 해상도가 확대되도록 상기 확대된 참조 픽처에 보간 필터링이 수행되는 장치.An interpolation filtering is performed on the enlarged reference picture so that the spatial resolution is enlarged by N times when a motion vector in units of 1 / N pixels is supported.
  12. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 축소 비율은 미리 고정적으로 정해지거나, 인코더로부터 시퀀스(serquence), 픽처, 슬라이스(slice), 블록 단위로 시그널링되는 장치.The reduction ratio is fixed in advance or signaled in units of sequence, picture, slice, block from an encoder.
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