WO2017171107A1 - 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

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임재현
박내리
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엘지전자(주)
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    • H04N19/96—Tree coding, e.g. quad-tree coding

Definitions

  • the present invention relates to a 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.
  • motion prediction is performed in units of prediction blocks during inter prediction.
  • prediction blocks of various sizes are supported in order to find an optimal prediction block for the current block, only a parallel-based block-based prediction method is applied, thereby lowering prediction accuracy.
  • an object of the present invention is to propose a method of processing an inter prediction based image that may reflect image distortion.
  • an object of the present invention is to propose a method of processing an inter prediction based image that can reflect motion information of a sub-block or pixel unit in a block.
  • a method of processing an image based on inter prediction comprising: deriving motion information of a control point for specifying a reference block of a current block;
  • the method may include dividing into subblocks, deriving motion information of the subblock using motion information of the control point, and generating a prediction block in units of subblocks using motion information of the subblock.
  • An aspect of the present invention provides an apparatus for processing an image based on inter prediction, comprising: a control point motion information deriving unit for deriving motion information of a control point for specifying a reference block of a current block; A sub block dividing unit for dividing the current block into sub blocks, a sub block motion information deriving unit for deriving motion information of the sub block using motion information of the control point, and a sub block unit using motion information of the sub block
  • the prediction block generation unit may generate a prediction block.
  • the motion information of the control point may be derived from motion information of a neighboring block or motion information of a reference block of another picture in a time domain.
  • the motion information of the control point may be derived by correcting the motion information of the neighboring block or the reference block based on the difference between the size of the current block and the size of the neighboring block or the reference block.
  • the neighboring block or the reference block motion information includes a difference between coordinates of the control point of the neighboring block or the reference block and coordinates of the control point of the current block, and horizontal / vertical of the control point of the neighboring block or the reference block.
  • the motion information of the control point may be derived by correcting based on the amount of change in the direction.
  • the size of the sub-block and / or the division type of the sub-block may be determined based on the motion information of the control point.
  • the width of the sub-block is determined based on a difference between the motion information of the upper left control point of the current block and the motion information of the upper right control point of the current block, and the motion information of the upper left control point of the current block and the motion information of the upper block.
  • the height of the sub-block may be determined based on the difference between the motion information of the lower left control point of the current block.
  • the motion information of a specific reference point in the sub block may be used as the motion information of the sub block.
  • the motion information of the control point may be used as the motion information of the sub block.
  • motion information of a plurality of reference points in the subblock may be used as motion information of the subblock.
  • the method may further include updating the prediction block in units of pixels by applying an optical flow.
  • the prediction block is generated using motion information of a single reference point, and the optical flow is generated by applying the optical flow to a plurality of prediction blocks derived using motion information of a plurality of reference points.
  • the prediction block may be updated pixel by pixel.
  • the optical flow may be applied to only sub blocks that do not include the control point or are not adjacent to the control point.
  • the motion information of the sub-block may be derived by applying an affine transform using the motion information of the control point.
  • the prediction accuracy may be improved by reflecting image distortion by processing an inter prediction based image using an affine transform.
  • 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 illustrates a general form of an affine transformation as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a change in distortion form according to a control point as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an Affine transformation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a method for deriving motion information of a control point according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a method for deriving motion information of a control point according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a method of using motion information on a sub-block basis according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a diagram illustrating a method for determining motion information in units of sub-blocks according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 illustrates a bidirectional prediction method of a picture having a steady motion as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a method of selecting a plurality of reference points in sub-block units according to an embodiment of the present invention.
  • 19 is a diagram illustrating a method of selecting a plurality of reference points in units of a sub block according to an embodiment of the present invention.
  • 20 is a diagram illustrating an inter prediction based image processing method according to an embodiment of the present invention.
  • 21 is a diagram illustrating an inter predictor 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 (for example, Discrete Cosine Transform (DCT), Discrete Sine Transform (DST), Graph-Based Transform (GBT), and Karhunen-Loeve transform (KLT)). Etc.) to generate transform coefficients.
  • a transform scheme for example, Discrete Cosine Transform (DCT), Discrete Sine Transform (DST), Graph-Based Transform (GBT), and Karhunen-Loeve transform (KLT)
  • Etc. Discrete Cosine Transform
  • DST Discrete Sine Transform
  • GBT Graph-Based Transform
  • KLT Karhunen-Loeve transform
  • 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 the decoded picture buffer to the decoding picture buffer 170.
  • the filtered signal transmitted to the decoded picture buffer 170 may be used as the reference picture in the inter prediction unit 181. As such, by using the filtered picture as a reference picture in the inter prediction mode, not only image quality but also encoding efficiency may be improved.
  • the decoded picture buffer 170 may store the filtered picture for use as a reference picture in the inter prediction unit 181.
  • the inter prediction unit 181 performs temporal prediction and / or spatial prediction to remove temporal redundancy and / or spatial redundancy with reference to a reconstructed picture.
  • the inter prediction unit 181 is configured to generate a prediction block in units of sub-blocks by applying an affine transform, and update the prediction block in units of pixels by applying an optical flow. It may further include. Detailed description thereof will be described later.
  • 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, a blocking artifact or a ringing artifact may exist. have.
  • the inter prediction unit 181 may interpolate the signals between pixels in sub-pixel units by applying a lowpass filter to solve performance degradation due to discontinuity or quantization of such signals.
  • the sub-pixels mean virtual pixels generated by applying an interpolation filter
  • the integer pixels mean actual pixels existing in the reconstructed picture.
  • the interpolation method linear interpolation, bi-linear interpolation, wiener filter, or the like may be applied.
  • the interpolation filter may be applied to a reconstructed picture to improve the precision of prediction.
  • the inter prediction unit 181 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 decoding unit 210, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 230, an adder 235, a filtering unit 240, and a decoded picture buffer (DPB).
  • Buffer Unit (250) the prediction unit 260 may be configured.
  • the predictor 260 may include an inter predictor 261 and an intra predictor 262.
  • the reconstructed video signal output through the decoder 200 may be reproduced through the reproducing apparatus.
  • the decoder 200 receives a signal (ie, a bit stream) output from the encoder 100 of FIG. 1, and the received signal is entropy decoded through the entropy decoding unit 210.
  • the inverse quantization unit 220 obtains a transform coefficient from the entropy decoded signal using the quantization step size information.
  • the inverse transform unit 230 applies an inverse transform scheme to inverse transform the transform coefficients to obtain a residual signal (or a differential block).
  • the adder 235 outputs the obtained difference signal (or difference block) from the 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 reproduction device or transmits the decoded picture buffer unit 250 to the reproduction device.
  • the filtered signal transmitted to the decoded picture buffer unit 250 may be used as a reference picture in the inter predictor 261.
  • the embodiments described by the filtering unit 160, the inter prediction unit 181, and the intra prediction unit 182 of the encoder 100 are respectively the filtering unit 240, the inter prediction unit 261, and the decoder of the decoder. The same may be applied to the intra predictor 262.
  • the inter prediction unit 261 is configured to generate a prediction block in units of sub blocks by applying an Affine transform, and update the prediction blocks in units of pixels by applying an optical flow. It may further include. Detailed description thereof will be described later.
  • 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 which uses only the current picture for reconstruction, i.e. performs only intra picture prediction, predicts a picture (slice) using at most one motion vector and reference index to predict each unit
  • a picture using a predictive picture or 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 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 (i.e., unidirectional or bidirectional) and a reference list (i.e., 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 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. That is, 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 may be used for inter prediction of an associated picture or a picture following 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 may 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 the sample value 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.
  • 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 that predicts 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 of positions (ie, sample values of reference blocks) that are separated 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, and the decoder derives two reference blocks and predicts the current block value based on the reference blocks.
  • the present invention proposes an inter prediction based image processing method using a prediction method that reflects distortion of an image as well as a block-based prediction method that is moved in parallel to increase the performance of inter prediction (ie, inter prediction).
  • a method of increasing the video compression performance is proposed so that motion information of a sub-block or pixel unit in a block can be reflected.
  • Various methods may be used to express the distortion of an image, and different methods may be applied according to the degree of distortion and / or the type of distortion.
  • the affine transformation is a method of modeling arbitrary image distortion caused by image zoom and rotation.
  • an affine transform Various methods of displaying an affine transform are used, among which the present invention utilizes motion information at a specific reference point (or reference pixel / sample) of a block before distortion to display (or identify) distortion between images, and We propose an inter prediction method (that is, inter prediction).
  • FIG. 10 illustrates a general form of an affine transformation as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • a block in the current image may correspond to one warped reference block. That is, the upper left reference point 1001, the upper right reference point 1002, the lower left reference point 1003, and the lower right reference point 1004 of the current block 1010 may have independent motion information.
  • the reference points 1001, 1002, 1003, and 1004 may be pixels included in the current block, or pixels not included in the current block but adjacent to the current block.
  • the upper left reference point 1001 corresponds to a pixel included in the current block
  • the upper right reference point 1002, the lower left reference point 1003, and the lower right reference point 1004 are not included in the current block but are adjacent to the current block. It may correspond to a pixel.
  • the reference block 1020 for the current block 1010 may be specified using the motion information of one or more reference points, and the prediction block of the current block 1010 may be generated from the specified reference block 1020. Can be.
  • a reference point (or reference pixel / sample) used to specify such a reference block may be referred to as a control point (CP) (or control pixel / sample), and the motion vector at this reference point is referred to as a control point vector (CPV). : Control Point Vector).
  • CP control point
  • CPV control point vector
  • the degree of distortion that can be expressed depends on the number of such control points. This will be described with reference to the drawings below.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a change in distortion form according to a control point as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 11 (a) illustrates a case where two reference points 1111 and 1112 are used as CPs
  • FIG. 11 (b) illustrates a case where three reference points 1121, 1122 and 1123 are used as CPs
  • 11C illustrates a case in which four reference points 1131, 1132, 1133, and 1134 are used as CPs.
  • the degree of distortion that can be expressed for the current block may vary according to the number of CPs used.
  • the current block is enlarged or reduced.
  • the distortion of the rotational shape can be expressed in parallelogram distortion.
  • the motion vector V0 of the CP 1113 1 the motion vector V1 of the CP 2 1132, the motion vector V2 of the CP 3 1133, and the motion vector V3 of the CP 4 1134 are determined.
  • distortion of any shape can be expressed in addition to the distortion of the current block in the form of enlargement, reduction, rotation or parallelogram.
  • the accuracy of the predicted block can be increased by generating a predictive block considering image distortion by applying the above-described Affine transform to the predictive block.
  • the accuracy of the prediction block may be further increased by reflecting motion information in sub-blocks or pixel units.
  • the amount of computation may increase or excessive memory access problems may occur during the prediction block generation process of the decoder.
  • the motion information of a sub-block or pixel unit is additionally reflected.
  • a method for increasing video compression performance by reducing additional information or memory access problem is proposed.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an Affine transformation according to an embodiment of the present invention.
  • the motion vectors V0 (V_x0, V_y0) of the CP 1 1201, the motion vectors V1 (V_x1, V_y1) of the CP 2 1202, and the motion vectors V2 (V_x2, V_y2) of the CP 3 1203 are included,
  • the motion vectors Vx and Vy of pixels (or samples) at arbitrary positions may be determined as follows.
  • Equation 1 x and y represent x-axis coordinates (ie, horizontal coordinates) and y-axis coordinates (ie, vertical coordinates) for pixels (A pixels) at arbitrary positions in the current block, respectively. .
  • x 'and y' represent x-axis coordinates and y-axis coordinates of corresponding pixels (ie, A 'pixels corresponding to A pixels) in the distorted block (ie, the reference block).
  • the x-axis element Vx of the motion vector of the pixel (A pixel) at an arbitrary position can be calculated as x-x 'and the y-axis element Vy is y-y'
  • the distorted block i.e., the reference block in each equation
  • the motion vector (Vx, Vy) for an arbitrary pixel is represented by x, y coordinates and six parameters (a, b, c, d, e, f) for the arbitrary pixel. It can be represented by a first-order formula.
  • the coordinate of CP 1 1201 is (0, 0)
  • the coordinate of CP 2 1202 is ( S, 0)
  • the coordinates of CP 3 (1203) can be represented by (0, S).
  • Equation 2 Equation 2
  • the motion vector (Vx, Vy) of the pixel (or sample) at any position within the block is the motion vector (V0, V1, V2) of the CP of the block and the size (S) of the block. Can be decided.
  • FIG. 12 illustrates an affine transformation using three CPs for convenience of description, but the present invention is not limited thereto, and the affine transformation using two or four CPs may be the same or similar to the above. Of course, this can be used.
  • the motion vector for any pixel (or sample) in the current block may be determined by the motion information of the CP of the block and the size of the block.
  • the motion information V0, V1, and V2 in each CP of the current block may be obtained from motion information of neighboring neighboring blocks or from motion information of reference blocks of other reference pictures in time. That is, similar to the merge mode described above, motion information of neighboring neighboring blocks (or motion information of a specific CP of neighboring blocks) or motion information of a reference block of another reference picture in time (or motion information of a specific CP of a reference block) From the motion information V0, V1, V2 in each CP can be derived.
  • the motion information V0, V1, and V2 in each CP of the current block may include motion information of a neighboring neighboring block (or motion information of a specific CP of the neighboring block) or motion information (or reference) of a reference block of another reference picture in time. It may be obtained by combining the motion information of the specific CP of the block) and the correction information.
  • motion information of a neighboring neighboring block or motion information of a specific CP of a neighboring block
  • motion information obtained from a reference block of another reference picture in time or a motion of a specific CP of a reference block.
  • Information may be derived as a motion vector prediction value in each CP of the current block.
  • the motion information V0, V1, and V2 in each CP of the current block may be derived by adding the motion vector difference values (ie, correction information) signaled from the encoder.
  • correction information may be obtained at the decoder through additional information signaled from the encoder.
  • the correction information may be motion information (or motion information of a specific CP of neighboring neighboring blocks) or motion information obtained from a reference block of another reference picture in time (or motion information of a specific CP of a reference block) in the decoder. Can be derived from. This will be described with reference to the drawings below.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a method for deriving motion information of a control point according to an embodiment of the present invention.
  • a center point of the current block 1310 and the neighboring block 1320 correspond to a center point of rotation
  • the rotation angle ⁇ _1 of the neighboring block and the rotation angle ⁇ _2 of the current block are the same. That is, the current block 1310 is rotated about the center point of the block while having the same size and shape as that of the reference block 1311, and the neighboring block 1320 is also the same as the reference block 1321 of the neighboring block. It illustrates a case of rotating around the center point of the block having a size and shape.
  • the encoder / decoder may generate a motion vector for each CP of the current block 1310 by using the motion vector of the corresponding CP in the neighboring block 1320. That is, V_0 is generated using V'_0, V_1 is generated using V'_1, V_2 is generated using V'_2, and V_4 may be generated using V'_4.
  • both the neighboring block 1320 and the current block 1310 have the same shape / size and rotate based on the center point relative to each reference block, and the rotation angle ⁇ _1 of the neighboring block and the rotation angle ⁇ _2 of the current block Since the same, the slope of the motion vector of each CP of the current block 1310 (that is, the ratio of the horizontal motion vector and the vertical motion vector) is equal to the slope of the motion vector of the corresponding CP of the neighboring block 1320. May be the same.
  • V_0 and V'_0 are the same
  • the slopes of V_1 and V'_1 are the same
  • the slopes of V_2 and V'_2 are the same
  • the slopes of V_3 and V'_3 are the same
  • V_4 and V ' The slope of _4 may be the same.
  • the motion vector of each CP in the current block 1310 is the same as the motion vector of each corresponding CP of the neighboring block 1320. May be induced.
  • the magnitude of the motion vector of each CP of the current block 1310 may be different from the magnitude of the motion vector of the corresponding CP in the neighboring block 1320. Can be.
  • the encoder / decoder derives a motion vector of each CP of the current block 1310 using the motion vectors of the corresponding CPs in the neighboring block 1320, and then sizes the current block 1310 and the neighboring block 1320. It can be corrected using the ratio of the size of.
  • FIG. 13 illustrates a case where the size of the neighboring block is larger than the size of the current block, but the present invention is not limited thereto.
  • the above method may be equally applied even when the size of the neighboring block is smaller than the size of the current block. Of course.
  • FIG. 13 illustrates only a case of deriving the motion vector of the CP of the current block from the motion vector of the CP of the neighboring block for convenience of description, but from the motion vector of the CP of the block of the reference picture that differs in time.
  • the above method may be equally applied even when a motion vector of a CP is derived.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a method for deriving motion information of a control point according to an embodiment of the present invention.
  • the degree of distortion may be different from the degree of distortion between the neighboring block 1420a and the reference block 1421a of the neighboring block.
  • the slope / magnitude of the motion vector of each CP of the current block 1410a may be different from the slope / magnitude of the motion vector of each corresponding CP of the neighboring block 1420a.
  • the center point of rotation between the current block 1410b and the reference block 1411b is determined by the neighboring block 1420b and the neighboring block.
  • One case may be different from the center point of rotation between the reference blocks 1421b, but the angles of the rotations are the same.
  • the slope / magnitude of the motion vector of each CP of the current block 1410b may be different from the slope / magnitude of the motion vector of each corresponding CP of the neighboring block 1420b.
  • the motion vector of each CP of the current block 1410 is derived from the motion vector of each CP of the neighboring block 1420.
  • the motion vector of each CP of the current block may be derived in consideration of the difference (horizontal direction) and the difference between V'_0 and V'_2 (vertical direction) '.
  • Figure 14 illustrates a case where the size of the neighboring block is smaller than the size of the current block, but the present invention is not limited to this, even if the size of the neighboring block is the same or larger than the size of the current block, the above method is the same. Of course, it can be applied.
  • FIG. 14 exemplifies a case where a motion vector of a CP of a current block is derived from a motion vector of a CP of a neighboring block, for convenience of description, but from a motion vector of a CP of a block of a reference picture different in time.
  • the above method may be equally applied even when a motion vector of a CP is derived.
  • the decoder can calculate separate motion information at an arbitrary position in units of pixels in the block according to Equations 1 and 2, different motion information can be used for each pixel to generate a prediction block for the current block. have.
  • the current block may be divided into sub blocks, and a prediction block may be generated in units of each sub block. This will be described with reference to the drawings below.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a method of using motion information on a sub-block basis according to an embodiment of the present invention.
  • the current block 1501 is divided into a total of 16 sub blocks for convenience of description, but the present invention is not limited thereto, and the number of sub blocks in which the current block is divided may be different. In addition, the number of subblocks divided for each block may be determined differently (that is, independently).
  • motion information represented by a subblock unit may be obtained, and a prediction block may be generated by the subblock unit using the obtained motion information.
  • a prediction block may be generated by the subblock unit using the obtained motion information.
  • the size and / or division type of the sub block may be used to determine an arbitrary value.
  • the size of the sub-block (for example, 4 ⁇ 4, 8 ⁇ 8, 4 ⁇ 2, etc.) and / or divided form (for example, N ⁇ N, 2N ⁇ N, etc. as shown in FIG. 4 above) in advance It may be fixed and used. In this case, the encoder may not need to further signal information related to the division of the sub block to the decoder.
  • the size of the subblock eg 4 ⁇ 4, 8 ⁇ 8, 4 ⁇ 2, etc.
  • the partitioning type eg, FIG. N ⁇ N, 2N ⁇ N, etc.
  • the size or division type of the sub block may be determined variably. That is, the size and / or division type of the sub block may be determined based on the motion information in each CP of the current block.
  • the width of the sub block is the difference between the motion information V0 of the upper left CP 1502 and the motion information V1 of the upper right CP 1503, and the height of the sub block is the motion information of the upper left CP 1502.
  • the size of the width and height may be determined in inverse proportion to the difference of the motion information.
  • the difference in the motion information may be calculated as a difference in the magnitude (ie, absolute value) of the motion information, or may be calculated as a result of comparing the motion information in the horizontal direction and the vertical direction, respectively.
  • the width and height of the sub block are used as large values.
  • the width and height of the sub block are large. Use a smaller value to reflect more accurate motion information. If the difference in motion information between CPs is large, it is possible to determine that the distortion of each sample inside is large. Therefore, the size of the subblock is small. Therefore, the size of the subblock can be large.
  • the width or height of the current block may be used as a reference value for determining whether the difference in motion information between CPs is large and small.
  • a fixed threshold value may be used as a reference value for determining whether the difference in motion information between CPs is large and small.
  • a combination of a width, height, and a fixed threshold may be used as a reference value for determining whether the difference in motion information between CPs is large and small.
  • the width of the subblock may be equal to the width of the block. . That is, it may not be divided in the horizontal direction.
  • the height of the subblock may be equal to the height of the block. have. That is, it may not be divided in the vertical direction.
  • the encoder and the decoder perform the same operation on the partition size and / or partition type from the encoder to the decoder. Additional information may not be signaled.
  • the split size and / or split type of the subblock may be determined by the encoder based on the difference in motion information between CPs, and the encoder may signal additional information about the split size and / or split type of the subblock to the decoder. have.
  • the encoder is based on the coordinates of the upper left corner of the current block (eg, the coordinate of the upper left corner of the current block is (0, 0))
  • the x-axis and / or y-axis coordinates for specifying the block may be signaled to the decoder.
  • the encoder is based on the coordinates of a specific edge of the adjacent subblock (e.g., , 0), and the x-axis and / or y-axis coordinates for specifying the specific subblock may be signaled to the decoder.
  • 16 is a diagram illustrating a method for determining motion information in units of sub-blocks according to an embodiment of the present invention.
  • one sub block 1601 may be divided into four areas A, B, C, and D based on the center line 1602 in the x-axis direction and the center line 1603 in the y-axis direction. have. That is, the point where the center line 1602 in the x-axis direction and the center line 1603 in the y-axis direction in one sub block 1601 correspond to the center point of the sub block 1601.
  • the candidate for deriving the motion information representing the sub-block 1601 is a reference point corresponding to the four corners of each area (A, B, C, D) in the sub-block 1601 (ie, reference pixel / Motion information of the sample) may correspond.
  • various reference points may exist as candidates for determining the representative motion information of the sub block, and one of the motion information may be determined as the representative motion information of the corresponding sub block.
  • motion information of the reference point at the same position may be selected as the representative motion information of the corresponding sub block for all sub blocks such as the upper left reference point 1601a or the center reference point 1604a, 1603b, 1602c, or 1601d of the subblock. .
  • motion information of different reference points may be selected as the motion information of the corresponding sub block according to the location of the sub block in the current block.
  • the motion information of the CP is determined as the representative motion information of the corresponding subblock.
  • the representative motion information can be obtained from the specific center reference point 1604a, 1603b, 1602c or 1601d. If the subblock of FIG. 16 is the upper left subblock of FIG. 15, the upper left reference point 1601a of the subblock of FIG. 16 may correspond to the CP 1502 of FIG. 15. In this case, the subblock of FIG. As the representative motion information, motion information of the CP 1502 of the corresponding block may be used.
  • the position of the reference point determined as the representative motion information of the sub-block may be predefined or signaled to the decoder in the encoder.
  • the position of the reference point used as the representative motion information of the sub-block is fixed in advance and may be known in advance by both the encoder and the decoder.
  • the representative motion information of the sub-block is derived regardless of the position of the sub-block as in 1-1) or considering the position of the sub-block as shown in 1-2), the representative motion information of the sub-block
  • the position of the reference point to be used can be defined in advance fixed.
  • the position of the reference point used as the representative motion information of the sub-block may be signaled to the decoder in the encoder.
  • the encoder may signal the location information of the reference point to the decoder for each block.
  • the representative motion information may be derived as different reference points for each subblock according to the positions of the subblocks, as described above with respect to 1-2). May be signaled to the decoder.
  • the prediction block for the current block may be generated by calculating separate motion information at an arbitrary position in units of pixels within the block by Equations 1 and 2 above. Can be.
  • Optical flow refers to the movement pattern of an object, surface or edge in the field of view.
  • the difference between the images of a certain time and the previous time is sequentially extracted to obtain a pattern of the movement of an object. This makes it possible to obtain more information about the motion than simply the difference between the current frame and the previous frame.
  • Optical flow is a very important contribution to the visual cognitive function of a visual animal, helping to find the target of a moving object and helping to understand the structure of the surrounding environment.
  • the computer vision system may be used to interpret 3D images or to compress images. There are several ways to realize optical pros.
  • the following equation is derived through two assumptions that the pixel value does not change when the object moves for a short time and moves at a constant speed.
  • Equation 4 Equation 4
  • FIG. 17 illustrates a bidirectional prediction method of a picture having a steady motion as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 17 a case in which a bidirectional reference picture (Ref: 1720, 1730) exists around a current picture (Cur Pic: current picture) 1710 is illustrated.
  • the reference picture 0 (Ref0) is determined from the coordinates of the current processing block 1711 in the current picture 1710.
  • Reference picture 1 (Ref1) from an offset (i.e., a first motion vector) 1721 to a coordinate of a reference block A position in) 1720 and a coordinate of a current processing block 1711 in a current picture (Cur Pic) 1701.
  • the offset (ie, the second motion vector) 1731 up to the coordinate of the position of the reference block B in the 1730 may be represented by a symmetric value. That is, the first motion vector 1721 associated with the reference block A position and the second motion vector 1731 associated with the reference block B position have the same size and opposite directions.
  • Equation 5 the difference between the pixel values at the reference block A position and the reference block B position is summarized as in Equation 5 below.
  • Equation 5 represents a position of an arbitrary pixel in the current processing block 1711.
  • Equation 5 The motion vectors Vx (i, j) and Vy (i, j) in unit of pixel can be found.
  • the window has locally steady motion in the window ⁇ about (i, j)
  • the window contains (2M + 1) ⁇ (2M + 1) in the window.
  • the position may be represented by (i ', j'). At this time, (i ', j') satisfies i-M ⁇ i ' ⁇ i + M, j-M ⁇ j' ⁇ j + M.
  • Gx represents the sum of the gradients of the x-axis
  • Gy represents the sum of the gradients of the y-axis
  • ⁇ P represents the gradient of the t-axis, that is, the sum of prediction pixel values.
  • Equation 7 Equation 7 below.
  • Equation 7 is divided into partial parts by Vx and Vy, Equation 8 is obtained.
  • the predictor may be calculated using Equation 10 below using Vx and Vy.
  • P [i, j] represents a predictor for each pixel [i, j] in the current block.
  • P ⁇ (0) [i, j] and P ⁇ (1) [i, j] represent respective pixel values belonging to the L0 reference block and the L1 reference block, respectively.
  • the motion vector and the reference value of each pixel unit can be obtained using the optical flow.
  • representative motion information of a sub-block unit and a corresponding prediction block may be generated in both directions by an affine transformation.
  • motion information and a corresponding prediction block may be generated bidirectionally in block units by an affine transform.
  • the decoder may apply the above-described optical flow algorithm in units (ie, subblocks or blocks) to which an affine is applied.
  • the prediction block may be updated in units of pixels. That is, the decoder may update the prediction block by applying an optical flow algorithm to the prediction block for the current block and generating a prediction value in pixel units.
  • the prediction block may be updated on a pixel-by-pixel basis by applying an optical flow algorithm using the same method as in the second embodiment.
  • This embodiment describes a method of updating a prediction block on a pixel-by-pixel basis by applying an optical flow algorithm even in the case of unidirectional prediction.
  • representative motion information of a sub-block unit in a prediction block generated by an affine transform may correspond to an intermediate value generated by reflecting the position of each subblock based on the motion information in each CP. have.
  • the position of the reference point in the sub-block for generating the plurality of prediction blocks may be variously set. This will be described with reference to the drawings below.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a method of selecting a plurality of reference points in sub-block units according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18A illustrates a case in which the motion information of the upper left reference point 1801a and the upper right reference point 1802a of the sub block is selected as the representative motion information
  • FIG. 18B illustrates the upper left reference point 1801b and the left of the sub block
  • FIG. 18C illustrates a case in which the motion information of the lower reference point 1802b and the lower right reference point 1801c and the lower right reference point 1802c are selected as the representative motion information. To illustrate.
  • FIG. 18 is only an example and the present invention is not limited thereto.
  • motion information of a plurality of reference points may be determined as representative motion information. .
  • a plurality of prediction blocks may be generated using the plurality of motion information.
  • Horizontal / vertical change amount / gradient may be derived using a plurality of prediction blocks, and an optical flow algorithm may be applied using Equation 3 to Equation 10 in units of (sub) blocks.
  • the optical flow is generated using the plurality of prediction blocks specified from the plurality of motion information to generate the prediction value in pixel units.
  • the predictive block for the current block may be updated.
  • the positions of the plurality of reference points may be predefined so that the encoder does not need to signal to the decoder, or the position information of the plurality of reference points selected for each sub-block (or for each block) may be signaled to the decoder. .
  • a plurality of reference points at the same position may be selected for all subblocks in the block as shown in FIG. 18A, 18B, or 18C, regardless of the position of the subblock. .
  • a plurality of reference points of different positions may be selected for each sub-block according to the position of the sub-block in the block, and a prediction block update in units of pixels is applied to all sub-blocks in the block (that is, optical flow ( optical flow) may not be applied. This will be described with reference to the drawings below.
  • 19 is a diagram illustrating a method of selecting a plurality of reference points in units of a sub block according to an embodiment of the present invention.
  • 19 (a) and 19 (b) show a case in which a plurality of reference points are selected as shown in FIG. 18 (a) as A type, and a plurality of reference points are selected as shown in FIG. 18 (b). Is shown as a B type, and a case where a plurality of reference points are selected as shown in FIG.
  • positions of reference points for generating a plurality of prediction blocks may be differently applied according to positions of subblocks in a block.
  • the update of the prediction block is not applied on a pixel-by-pixel basis (ie, an optical flow is applied), and only for the remaining subblocks.
  • Two prediction blocks may be generated by applying a fixed specific reference point or another reference point according to a sub block position.
  • the sub-block to which the pixel-by-pixel prediction block update is not applied may correspond to one or more arbitrary sub-blocks in the block.
  • the sub-block to which the pixel-by-pixel prediction block update is not applied may be one or more sub-blocks including or adjacent to each CP of the corresponding block.
  • a unidirectional prediction-based prediction block may be generated for a subblock that does not apply the pixel-by-pixel prediction block update by using motion information of a single reference point (for example, CP) selected in the corresponding subblock as described above. Can be.
  • positions of a plurality of reference points selected according to positions of subblocks in a block, or positions of subblocks to which a prediction block is not updated on a pixel basis are merely examples, and the present invention is limited thereto. It is not. That is, the positions of the plurality of reference points selected according to the positions of the sub-blocks in the block may be differently determined in various ways, and the positions of the sub-blocks to which the prediction block is not updated on a pixel-by-pixel basis may also be variously determined.
  • a plurality of (eg, two) reference points are selected within a single subblock, and a plurality of prediction blocks may be generated through motion vectors of the plurality of reference points.
  • the prediction block may be updated in units of pixels by applying an optical flow algorithm as shown in Equation 10 above.
  • Equation 10 is composed of two parts of the prediction block portion (i) of the point to apply the gradient in the horizontal and vertical directions and the variation amount (ii) in the horizontal and vertical directions. That is, as shown in Equation 11 below, parts (i) and (ii) may be represented.
  • a plurality of prediction blocks obtained from the plurality of reference points in the above-described subblock may be used.
  • Equation 11 may be represented by Equations 12 and 13 below.
  • the prediction block acquired by the motion information of a single reference point may be updated in units of pixels.
  • 20 is a diagram illustrating an inter prediction based image processing method according to an embodiment of the present invention.
  • the decoder derives motion information of a control point (or control pixel / sample) of the current block (S2001).
  • control point means a reference point used to specify a reference block among the reference points (or reference pixels / samples) located at the corners of the current block or adjacent to the current block, and may be composed of two to four. have.
  • the decoder may, as in the merge mode, have motion information (or motion information of a specific CP of neighboring neighboring blocks) or motion information of a reference block of a reference picture that is temporally different from the neighboring block.
  • Motion information of the control point of the current block can be derived from the motion information of the specific CP.
  • the decoder may, as described above, motion information of neighboring neighboring blocks (or motion information of a specific CP of neighboring blocks) or motion information of a reference block of another reference picture temporally different from or similar to the AMVP mode.
  • the motion information of the control point of the current block may be derived by combining the motion information of the specific CP) and the compensation information.
  • the decoder converts motion information (or motion information of each control point of the corresponding block) of a neighboring block (or a block of a picture in time) from the size of the current block and a neighboring block (or temporally different picture). By correcting by using the difference (or ratio) with the size of the block), it is possible to derive the motion information of each control point of the current block.
  • the decoder stores motion information (or motion information of each control point of the corresponding block) of a neighboring block (or blocks of other pictures in time).
  • the motion information of each control point of the current block can be derived by correcting using the 'coordinate difference' and 'the change amount of the control point in the horizontal / vertical direction of the neighboring block'.
  • the decoder splits the current block into subblocks (S2002).
  • the decoder may split the current block into subblocks by using the size and / or division current of a predefined subblock or based on information signaled from the encoder.
  • the decoder may split the current block into subblocks based on the difference between the motion information of the control points in the current block. That is, the size and / or division shape of the sub-block may be determined based on the motion information at each control point of the current block.
  • the width of the sub block is the difference between the motion information V0 of the upper left control point and the motion information V1 of the upper right control point
  • the height of the sub block is the motion information V0 of the upper left control point and the motion information V2 of the lower left control point. It can be determined based on the difference of. For example, the size of the width and height may be determined in inverse proportion to the difference of the motion information.
  • the decoder derives motion information of the sub-block by applying an Affine transform using the motion information of the control point (S2003).
  • single motion information may be used as motion information of each sub block. That is, the decoder may select the motion information of a single reference point in the subblock as the motion information of the corresponding subblock as shown in FIG. 16.
  • the plurality of motion information may be used as the motion information of the sub block.
  • the decoder may select the motion information of the plurality of reference points in the subblock as the motion information of the corresponding subblock, as illustrated in FIGS. 18 and 19.
  • the motion information of the selected (single / plural) reference point may be derived by applying an affine transformation using the motion information of the control point of the block as shown in Equations 1 and 2 above.
  • the decoder generates a prediction block in units of subblocks using the motion information of the subblocks (S2004).
  • the decoder uses motion information of a single reference point in the sub-block as the motion information of the corresponding sub-block in step S2003, the decoder identifies a single reference block from the previously decoded picture by using the motion information of the sub-block,
  • the identified reference block may predict (ie, generate a prediction block) the current subblock.
  • the decoder uses the motion information of the plurality of reference points in the sub-block as the motion information of the corresponding sub-block in step S2003, the decoder identifies the plurality of reference blocks from the previously decoded picture using the motion information of the sub-block, It is possible to predict (ie, generate a predictive block) the current subblock with the identified reference blocks.
  • the decoder may update the prediction block in units of pixels by applying an optical flow as described in the second embodiment (S2005).
  • the decoder may update the prediction block in units of pixels by applying an optical flow using the obtained plurality of prediction blocks.
  • the decoder generates a prediction block using motion information of a single reference point as shown in Equation 12 or Equation 13, and an optical flow for a plurality of prediction blocks generated using motion information of a plurality of reference points.
  • the generated prediction block may be updated in units of pixels based on the horizontal and vertical gradient calculated.
  • an optical flow may not be applied to a sub block predicted by using only motion information of a single reference point.
  • an optical flow may not be applied to a sub block including or adjacent to the control point. That is, optical flow may be applied to only sub blocks that do not include the control point or are not adjacent to the control point.
  • the generation of the prediction block of the corresponding sub block is completed through the step S2004, and the step S2005 may not be performed.
  • 21 is a diagram illustrating an inter predictor according to an embodiment of the present invention.
  • the inter prediction unit 181 (see FIG. 1; see 261 and FIG. 2) is shown as one block for convenience of description, but the inter prediction units 181 and 261 are included in the encoder and / or the decoder. It can be implemented as.
  • the inter prediction units 181 and 261 implement the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 5 to 20.
  • the inter prediction units 181 and 261 include a control point motion information derivation unit 2101, a sub block dividing unit 2102, a sub block motion information derivation unit 2103, and a prediction block generation unit 2104. Can be.
  • the prediction block updater 2105 may be additionally included.
  • the control point motion information derivation unit 2101 derives motion information of a control point (or control pixel / sample) of the current block.
  • control point motion information derivation unit 2101 may include motion information of neighboring neighboring blocks (or motion information of a specific CP of neighboring blocks) or motion information of a reference block of a reference picture that is temporally different from or similar to the merge mode. Motion information of the control point of the current block) can be derived from the motion information of a specific CP of the reference block).
  • control point motion information derivation unit 2101 may perform motion information of neighboring neighboring blocks (or motion information of a specific CP of neighboring blocks) or motion information of a reference block of another reference picture in time similarly or similarly to the AMVP mode.
  • the motion information of the control point of the current block may be derived by combining the motion information of the specific CP of the reference block) and the compensation information.
  • control point motion information derivation unit 2101 transmits motion information (or motion information of each control point of the corresponding block) of the neighboring block (or blocks of other pictures in time) as shown in FIG. 13. By correcting using a difference (or ratio) from the size of a block (or a block of another picture in time), motion information of each control point of the current block can be derived.
  • control point motion information derivation unit 2101 stores the motion information (or motion information of each control point of the corresponding block) of a neighboring block (or a block of another picture in time) as shown in FIG. 14.
  • the motion vector of each control point of the current block can be derived by correcting using the coordinate difference between the coordinates of the control point of the current block and the change amount of control points in the horizontal / vertical direction of the neighboring block.
  • the sub block divider 2102 divides the current block into sub blocks.
  • the sub-block dividing unit 2102 may divide the current block into sub-blocks based on the size and / or division current of a predefined sub-block or based on information signaled from the encoder.
  • the sub block divider 2102 may divide the current block into sub blocks based on the difference between the motion information of the control points in the current block. That is, the size and / or division shape of the sub-block may be determined based on the motion information at each control point of the current block.
  • the width of the sub block is the difference between the motion information V0 of the upper left control point and the motion information V1 of the upper right control point
  • the height of the sub block is the motion information V0 of the upper left control point and the motion information V2 of the lower left control point. It can be determined based on the difference of. For example, the size of the width and height may be determined in inverse proportion to the difference of the motion information.
  • the subblock motion information derivation unit 2103 derives motion information of the subblock by applying an affine transformation using the motion information of the control point.
  • the sub-block motion information derivation unit 2103 may use single motion information for each sub block as motion information of the sub block. That is, the sub block motion information deriving unit 2103 may select the motion information of a single reference point in the sub block as the motion information of the corresponding sub block, as illustrated in FIG. 16.
  • the subblock motion information derivation unit 2103 may use the plurality of motion information as motion information of the subblock.
  • the sub block motion information deriving unit 2103 may select the motion information of a plurality of reference points in the sub block as the motion information of the corresponding sub block, as illustrated in FIGS. 18 and 19.
  • the motion information of the selected (single / plural) reference point may be derived by applying an affine transformation using the motion information of the control point of the block as shown in Equations 1 and 2 above.
  • the prediction block generator 2104 generates a prediction block in units of subblocks by using motion information of the subblocks.
  • the prediction block generator 2104 identifies the single reference block from the previously decoded picture using the motion information of the subblock.
  • the current subblock may be predicted (ie, predicted block generation) using the identified reference block.
  • the prediction block generator 2104 uses the motion information of the plurality of reference points in the subblock as the motion information of the corresponding subblock, the prediction block generator 2104 identifies the plurality of reference blocks from the previously decoded picture using the motion information of the subblock.
  • the current subblock may be predicted (ie, predicted block generation) with the identified reference blocks.
  • the prediction block updater 2105 may update the prediction block in units of pixels by applying an optical flow.
  • the prediction block updater 2105 may update the prediction block on a pixel-by-pixel basis by applying an optical flow using the obtained plurality of prediction blocks. have.
  • the prediction block updater 2105 generates a prediction block using motion information of a single reference point as in Equation 12 or Equation 13, and targets the plurality of prediction blocks generated using the motion information of the plurality of reference points.
  • the generated prediction block may be updated in units of pixels based on horizontal and vertical gradients calculated by applying an optical flow.
  • an optical flow may not be applied to a sub block in which only motion information of a single reference point is used and predicted.
  • an optical flow may not be applied to a sub block including or adjacent to the control point. That is, optical flow may be applied to only sub blocks that do not include the control point or are not adjacent to the control point.
  • 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.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

본 발명에서는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 인터 예측(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, 현재 블록의 참조 블록을 특정하기 위한 제어점(control point)의 움직임 정보를 도출하는 단계, 상기 현재 블록을 서브 블록으로 분할하는 단계, 상기 제어점의 움직임 정보를 이용하여 상기 서브 블록의 움직임 정보를 도출하는 단계 및 상기 서브 블록의 움직임 정보를 이용하여 서브 블록 단위로 예측 블록을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치
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.
압축 부호화란 디지털화한 정보를 통신 회선을 통해 전송하거나, 저장 매체에 적합한 형태로 저장하기 위한 일련의 신호 처리 기술을 의미한다. 영상, 이미지, 음성 등의 미디어가 압축 부호화의 대상이 될 수 있으며, 특히 영상을 대상으로 압축 부호화를 수행하는 기술을 비디오 영상 압축이라고 일컫는다.
차세대 비디오 컨텐츠는 고해상도(high spatial resolution), 고프레임율(high frame rate) 및 영상 표현의 고차원화(high dimensionality of scene representation)라는 특징을 갖게 될 것이다. 그러한 컨텐츠를 처리하기 위해서는 메모리 저장(memory storage), 메모리 액세스율(memory access rate) 및 처리 전력(processing power) 측면에서 엄청난 증가를 가져올 것이다.
따라서, 차세대 비디오 컨텐츠를 보다 효율적으로 처리하기 위한 코딩 툴을 디자인할 필요가 있다.
기존의 정지 영상 또는 동영상의 압축 기술에서는 화면간 예측 시 움직임 예측(motion prediction)은 예측 블록 단위로 수행된다. 다만, 현재 블록을 위한 최적의 예측 블록을 찾기 위해 다양한 크기의 예측 블록을 지원하더라도 평행 이동된 블록 기반의 예측 방법만이 적용됨으로써 예측 정확도가 떨어지는 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 영상의 왜곡을 반영할 수 있는 인터 예측 기반 영상을 처리하는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 본 발명은 블록 내 서브 블록이나 화소 단위의 움직임 정보를 반영할 수 있는 인터 예측 기반 영상을 처리하는 방법을 제안한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상은, 인터 예측(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, 현재 블록의 참조 블록을 특정하기 위한 제어점(control point)의 움직임 정보를 도출하는 단계, 상기 현재 블록을 서브 블록으로 분할하는 단계, 상기 제어점의 움직임 정보를 이용하여 상기 서브 블록의 움직임 정보를 도출하는 단계 및 상기 서브 블록의 움직임 정보를 이용하여 서브 블록 단위로 예측 블록을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양상은, 인터 예측(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서, 현재 블록의 참조 블록을 특정하기 위한 제어점(control point)의 움직임 정보를 도출하는 제어점 움직임 정보 도출부, 상기 현재 블록을 서브 블록으로 분할하는 서브 블록 분할부, 상기 제어점의 움직임 정보를 이용하여 상기 서브 블록의 움직임 정보를 도출하는 서브 블록 움직임 정보 도출부 및 상기 서브 블록의 움직임 정보를 이용하여 서브 블록 단위로 예측 블록을 생성하는 예측 블록 생성부를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제어점의 움직임 정보는 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간 영역(time domain)에서 다른 픽쳐의 참조 블록의 움직임 정보로부터 도출될 수 있다.
바람직하게, 상기 주변 블록 또는 상기 참조 블록의 움직임 정보가 상기 현재 블록의 크기와 상기 주변 블록 또는 상기 참조 블록의 크기의 차이를 기반으로 보정됨으로써 상기 제어점의 움직임 정보가 도출될 수 있다.
바람직하게, 상기 주변 블록 또는 상기 참조 블록 움직임 정보가, 상기 주변 블록 또는 상기 참조 블록의 제어점의 좌표와 상기 현재 블록의 제어점의 좌표 간의 차이, 및 상기 주변 블록 또는 상기 참조 블록의 제어점의 수평/수직 방향에 대한 변화량을 기반으로 보정됨으로써 상기 제어점의 움직임 정보가 도출될 수 있다.
바람직하게, 상기 제어점의 움직임 정보를 기반으로 상기 서브 블록의 크기 및/또는 상기 서브 블록의 분할 형태가 결정될 수 있다.
바람직하게, 상기 현재 블록의 좌상단 제어점의 움직임 정보와 상기 현재 블록의 우상단 제어점의 움직임 정보 간의 차이를 기반으로 상기 서브 블록의 너비(width)가 결정되고, 상기 현재 블록의 좌상단 제어점의 움직임 정보와 상기 현재 블록의 좌하단 제어점의 움직임 정보 간의 차이를 기반으로 상기 서브 블록의 높이(height)가 결정될 수 있다.
바람직하게, 상기 서브 블록 내 특정 기준점의 움직임 정보가 상기 서브 블록의 움직임 정보로 이용될 수 있다.
바람직하게, 상기 제어점을 포함하거나 상기 제어점에 인접한 서브 블록의 경우, 상기 제어점의 움직임 정보가 상기 서브 블록의 움직임 정보로 이용될 수 있다.
바람직하게, 상기 서브 블록 내 복수의 기준점의 움직임 정보가 상기 서브 블록의 움직임 정보로 이용될 수 있다.
바람직하게, 옵티컬 플로우(optical flow)를 적용하여 상기 예측 블록을 화소 단위로 갱신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 단일의 기준점의 움직임 정보를 이용하여 상기 예측 블록이 생성되고, 복수의 기준점의 움직임 정보를 이용하여 도출된 복수의 예측 블록을 대상으로 상기 옵티컬 플로우(optical flow)를 적용하여 상기 생성된 예측 블록이 화소 단위로 갱신될 수 있다.
바람직하게, 상기 제어점을 포함하지 않거나 상기 제어점에 인접하지 않은 서브 블록만이 상기 옵티컬 플로우(optical flow)가 적용될 수 있다.
바람직하게, 상기 제어점의 움직임 정보를 이용하여 아핀(Affine) 변환을 적용함으로써 상기 서브 블록의 움직임 정보가 도출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 아핀(Affine) 변환을 이용하여 인터 예측 기반 영상을 처리함으로써 영상 왜곡을 반영하여 예측의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 예측 블록을 생성하는 데 있어서 서브 블록 단위로 예측 블록을 생성함으로써 예측의 정확도를 높이면서 추가적인 연산량이나 메모리 접근을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 옵티컬 플로우(optical flow) 알고리즘을 적용하여 화소 단위의 움직임 정보를 예측에 반영함으로써 영상의 압축 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 인터 예측의 방향을 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 1/4 샘플 보간을 위한 정수 및 분수 샘플 위치를 예시한다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 공간적 후보의 위치를 예시한다.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인터 예측 방법을 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 움직임 보상 과정을 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 아핀 변환의 일반적인 형태를 예시한다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 제어점(control point)에 따른 왜곡 형태의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 아핀(Affine) 변환을 예시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어점의 움직임 정보를 도출하기 위한 방법을 예시하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어점의 움직임 정보를 도출하기 위한 방법을 예시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 블록 단위 움직임 정보를 사용하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 블록 단위의 움직임 정보를 결정하기 위한 방법을 예시하는 도면이다.
도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 고정적인 움직임(steady motion)을 가지는 픽쳐의 양방향 예측 방법을 예시한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 블록 단위의 복수의 기준점을 선택하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 블록 단위의 복수의 기준점을 선택하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측 기반 영상 처리 방법을 예시하는 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측부를 예시하는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용하여 설명한다. 그러한 경우에는 해당 부분의 상세 설명에서 그 의미를 명확히 기재하므로, 본 발명의 설명에서 사용된 용어의 명칭만으로 단순 해석되어서는 안 될 것이며 그 해당 용어의 의미까지 파악하여 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다. 예를 들어, 신호, 데이터, 샘플, 픽쳐, 프레임, 블록 등의 경우 각 코딩 과정에서 적절하게 대체되어 해석될 수 있을 것이다.
이하 본 명세서에서 '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.
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.
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.
또한, 처리 유닛은 반드시 정사각형의 블록으로 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 꼭지점을 가지는 다각형 형태로 구성될 수도 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 인코더(100)는 영상 분할부(110), 감산기(115), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 필터링부(160), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer)(170), 예측부(180) 및 엔트로피 인코딩부(190)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 예측부(180)는 인터 예측부(181), 인트라 예측부(182)을 포함하여 구성될 수 있다.
영상 분할부(110)는 인코더(100)에 입력된 입력 영상 신호(Input video signal)(또는, 픽쳐, 프레임)를 하나 이상의 처리 유닛으로 분할한다.
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.
변환부(120)는 차분 신호(또는 차분 블록)에 변환 기법(예를 들어, DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), GBT(Graph-Based Transform), KLT(Karhunen-Loeve transform) 등)을 적용하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성한다. 이때, 변환부(120)는 차분 블록에 적용된 예측 모드와 차분 블록의 크기에 따라서 결정된 변환 기법을 이용하여 변환을 수행함으로써 변환 계수들을 생성할 수 있다.
양자화부(130)는 변환 계수를 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송하고, 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(quantized signal)를 엔트로피 코딩하여 비트 스트림으로 출력한다.
한편, 양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 신호(quantized signal)는 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 신호(quantized signal)는 루프 내의 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 차분 신호를 복원할 수 있다. 복원된 차분 신호를 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)가 생성될 수 있다.
한편, 위와 같은 압축 과정에서 인접한 블록들이 서로 다른 양자화 파라미터에 의해 양자화됨으로써 블록 경계가 보이는 열화가 발생될 수 있다. 이러한 현상을 블록킹 열화(blocking artifacts)라고 하며, 이는 화질을 평가하는 중요한 요소 중의 하나이다. 이러한 열화를 줄이기 위해 필터링 과정을 수행할 수 있다. 이러한 필터링 과정을 통해 블록킹 열화를 제거함과 동시에 현재 픽쳐에 대한 오차를 줄임으로써 화질을 향상시킬 수 있게 된다.
필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(181)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 이처럼, 필터링된 픽쳐를 화면간 예측 모드에서 참조 픽쳐로 이용함으로써 화질 뿐만 아니라 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
복호 픽쳐 버퍼(170)는 필터링된 픽쳐를 인터 예측부(181)에서의 참조 픽쳐으로 사용하기 위해 저장할 수 있다.
인터 예측부(181)는 복원 픽쳐(reconstructed picture)를 참조하여 시간적 중복성 및/또는 공간적 중복성을 제거하기 위해 시간적 예측 및/또는 공간적 예측을 수행한다.
특히, 본 발명에 따른 인터 예측부(181)는 아핀(Affine) 변환을 적용하여 서브 블록 단위로 예측 블록을 생성하고, 옵티컬 플로우(optical flow)를 적용하여 화소 단위로 예측 블록을 갱신하기 위한 구성을 더 포함할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
여기서, 예측을 수행하기 위해 이용되는 참조 픽쳐는 이전 시간에 부호화/복호화 시 블록 단위로 양자화와 역양자화를 거친 변환된 신호이기 때문에, 블로킹 아티팩트(blocking artifact)나 링잉 아티팩트(ringing artifact)가 존재할 수 있다.
따라서, 인터 예측부(181)는 이러한 신호의 불연속이나 양자화로 인한 성능 저하를 해결하기 위해, 로우패스 필터(lowpass filter)를 적용함으로써 픽셀들 사이의 신호를 서브-픽셀 단위로 보간할 수 있다. 여기서, 서브-픽셀은 보간 필터를 적용하여 생성된 가상의 화소를 의미하고, 정수 픽셀은 복원된 픽쳐에 존재하는 실제 화소를 의미한다. 보간 방법으로는 선형 보간, 양선형 보간(bi-linear interpolation), 위너 필터(wiener filter) 등이 적용될 수 있다.
보간 필터는 복원 픽쳐(reconstructed picture)에 적용되어 예측의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(181)는 정수 픽셀에 보간 필터를 적용하여 보간 픽셀을 생성하고, 보간 픽셀들(interpolated pixels)로 구성된 보간 블록(interpolated block)을 예측 블록(prediction block)으로 사용하여 예측을 수행할 수 있다.
인트라 예측부(182)는 현재 부호화를 진행하려고 하는 블록의 주변에 있는 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측한다. 인트라 예측부(182)는, 인트라 예측을 수행하기 위해 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다. 먼저, 예측 신호를 생성하기 위해 필요한 참조 샘플을 준비할 수 있다. 그리고, 준비된 참조 샘플을 이용하여 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.
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.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 디코더(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산기(235), 필터링부(240), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer Unit)(250), 예측부(260)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 예측부(260)는 인터 예측부(261) 및 인트라 예측부(262)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 디코더(200)를 통해 출력된 복원 영상 신호(reconstructed video signal)는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.
디코더(200)는 도 1의 인코더(100)로부터 출력된 신호(즉, 비트 스트림)을 수신하고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 엔트로피 디코딩된다.
역양자화부(220)에서는 양자화 스텝 사이즈 정보를 이용하여 엔트로피 디코딩된 신호로부터 변환 계수(transform coefficient)를 획득한다.
역변환부(230)에서는 역변환 기법을 적용하여 변환 계수를 역변환하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 획득하게 된다.
가산기(235)는 획득된 차분 신호(또는 차분 블록)를 예측부(260)(즉, 인터 예측부(261) 또는 인트라 예측부(262))로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)가 생성된다.
필터링부(240)는 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(261)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다.
본 명세서에서, 인코더(100)의 필터링부(160), 인터 예측부(181) 및 인트라 예측부(182)에서 설명된 실시예들은 각각 디코더의 필터링부(240), 인터 예측부(261) 및 인트라 예측부(262)에도 동일하게 적용될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 인터 예측부(261)는 아핀(Affine) 변환을 적용하여 서브 블록 단위로 예측 블록을 생성하고, 옵티컬 플로우(optical flow)를 적용하여 화소 단위로 예측 블록을 갱신하기 위한 구성을 더 포함할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
처리 유닛 분할 구조
일반적으로 정지 영상 또는 동영상 압축 기술(예를 들어, HEVC)에서는 블록 기반의 영상 압축 방법을 이용한다. 블록 기반의 영상 압축 방법은 영상을 특정 블록 단위로 나누어서 처리하는 방법으로서, 메모리 사용과 연산량을 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.
인코더는 하나의 영상(또는 픽쳐)을 사각형 형태의 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit) 단위로 분할한다. 그리고, 래스터 스캔 순서(raster scan order)에 따라 하나의 CTU 씩 순차적으로 인코딩한다.
HEVC에서 CTU의 크기는 64×64, 32×32, 16×16 중 어느 하나로 정해질 수 있다. 인코더는 입력된 영상의 해상도 또는 입력된 영상의 특성 등에 따라 CTU의 크기를 선택하여 사용할 수 있다. CTU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 CTB를 포함한다.
하나의 CTU은 쿼드-트리(Quad-tree) 구조로 분할될 수 있다. 즉, 하나의 CTU은 정사각형 형태를 가지면서 절반의 수평 크기(half horizontal size) 및 절반의 수직 크기(half vertical size)를 가지는 4개의 유닛으로 분할되어 코딩 유닛(CU: Coding Unit)이 생성될 수 있다. 이러한 쿼드-트리 구조의 분할은 재귀적으로 수행될 수 있다. 즉, CU은 하나의 CTU로부터 쿼드-트리 구조로 계층적으로 분할된다.
CU은 입력 영상의 처리 과정, 예컨대 인트라(intra)/인터(inter) 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위를 의미한다. CU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 블록(CB: Coding Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 CB를 포함한다. HEVC에서 CU의 크기는 64×64, 32×32, 16×16, 8×8 중 어느 하나로 정해질 수 있다.
도 3을 참조하면, 쿼드-트리의 루트 노드(root node)는 CTU와 관련된다. 쿼드-트리는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할되고, 리프 노드는 CU에 해당한다.
보다 구체적으로 살펴보면, CTU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, depth=0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CTU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CTU은 CU에 해당한다.
CTU은 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(depth=1)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 CU(a), CU(b), CU(j)는 CTU에서 한 번 분할되었으며, 1의 깊이를 가진다.
1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 퀴드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(즉, depth=2)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 CU(c), CU(h), CU(i)는 CTU에서 두 번 분할되었으며, 2의 깊이를 가진다.
또한, 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 3(즉, depth=3)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 CU(d), CU(e), CU(f), CU(g)는 CTU에서 3번 분할되었으며, 3의 깊이를 가진다.
인코더에서는 비디오 영상의 특성(예를 들어, 해상도)에 따라서 혹은 부호화의 효율을 고려하여 CU의 최대 크기 또는 최소 크기를 결정할 수 있다. 그리고, 이에 대한 정보 또는 이를 유도할 수 있는 정보가 비트스트림에 포함될 수 있다. 최대 크기를 가지는 CU를 최대 코딩 유닛(LCU: Largest Coding Unit)이라고 지칭하며, 최소 크기를 가지는 CU를 최소 코딩 유닛(SCU: Smallest Coding Unit)이라고 지칭할 수 있다.
또한, 트리 구조를 갖는 CU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 CU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 CU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, CU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
LCU가 쿼드 트리 형태로 분할되므로, LCU의 크기 및 최대 깊이 정보를 이용하면 SCU의 크기를 구할 수 있다. 또는 역으로, SCU의 크기 및 트리의 최대 깊이 정보를 이용하면, LCU의 크기를 구할 수 있다.
하나의 CU에 대하여, 해당 CU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 분할 CU 플래그(split_cu_flag))가 디코더에 전달될 수 있다. 이 분할 모드는 SCU을 제외한 모든 CU에 포함되어 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '1'이면 해당 CU은 다시 4개의 CU으로 나누어지고, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '0'이면 해당 CU은 더 이상 나누어지지 않고 해당 CU에 대한 처리 과정이 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, CU는 인트라 예측 또는 인터 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위이다. HEVC는 입력 영상을 보다 효과적으로 코딩하기 위하여 CU를 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 단위로 분할한다.
PU는 예측 블록을 생성하는 기본 단위로서, 하나의 CU 내에서도 PU 단위로 서로 다르게 예측 블록을 생성할 수 있다. 다만, 하나의 CU 내에 속한 PU들은 인트라 예측과 인터 예측이 혼합되어 사용되지 않으며, 하나의 CU 내에 속한 PU들은 동일한 예측 방법(즉, 인트라 예측 혹은 인터 예측)으로 코딩된다.
PU는 쿼드-트리 구조로 분할되지 않으며, 하나의 CU에서 미리 정해진 형태로 한번 분할된다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
PU는 PU가 속하는 CU의 코딩 모드로 인트라 예측 모드가 사용되는지 인터 예측 모드가 사용되는지에 따라 상이하게 분할된다.
도 4(a)는 인트라 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시하고, 도 4(b)는 인터 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시한다.
도 4(a)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2N×2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 2가지 타입(즉, 2N×2N 또는 N×N)으로 분할될 수 있다.
여기서, 2N×2N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU 내에 하나의 PU만이 존재하는 것을 의미한다.
반면, N×N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU는 4개의 PU로 분할되고, 각 PU 단위 별로 서로 다른 예측 블록이 생성된다. 다만, 이러한 PU의 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다.
도 4(b)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2N×2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 8가지의 PU 타입(즉, 2N×2N, N×N, 2N×N, N×2N, nL×2N, nR×2N, 2N×nU, 2N×nD)으로 분할될 수 있다.
인트라 예측과 유사하게, N×N 형태의 PU 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다.
인터 예측에서는 가로 방향으로 분할되는 2N×N 형태 및 세로 방향으로 분할되는 N×2N 형태의 PU 분할을 지원한다.
또한, 비대칭 움직임 분할(AMP: Asymmetric Motion Partition) 형태인 nL×2N, nR×2N, 2N×nU, 2N×nD 형태의 PU 분할을 지원한다. 여기서, 'n'은 2N의 1/4 값을 의미한다. 다만, AMP는 PU가 속한 CU가 최소 크기의 CU인 경우 사용될 수 없다.
하나의 CTU 내의 입력 영상을 효율적으로 부호화하기 위해 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU), 변환 유닛(TU)의 최적의 분할 구조는 아래와 같은 수행 과정을 거쳐 최소 율-왜곡(Rate-Distortion) 값을 기반으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 64×64 CTU 내 최적의 CU 분할 과정을 살펴보면, 64×64 크기의 CU에서 8×8 크기의 CU까지의 분할 과정을 거치면서 율-왜곡 비용을 계산할 수 있다. 구체적인 과정은 다음과 같다.
1) 64×64 크기의 CU에 대해 인터/인트라 예측, 변환/양자화, 역양자화/역변환 및 엔트로피 인코딩 수행을 통해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
2) 64×64 CU를 32×32 크기의 CU 4개로 분할하고 각 32×32 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
3) 32×32 CU를 16×16 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 16×16 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
4) 16×16 CU를 8×8 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 8×8 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
5) 위의 3)의 과정에서 산출한 16×16 CU의 율-왜곡 값과 위의 4)의 과정에서 산출한 4개 8×8 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 16×16 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 16×16 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.
6) 위의 2)의 과정에서 계산된 32×32 CU의 율-왜곡 값과 위의 5)의 과정에서 획득한 4개 16×16 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 32×32 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 32×32 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.
7) 마지막으로, 위의 1)의 과정에서 계산된 64×64 CU의 율-왜곡 값과 위의 6)의 과정에서 획득한 4개 32×32 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 64×64 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다.
인트라 예측 모드에서, PU 단위로 예측 모드가 선택되고, 선택된 예측 모드에 대해 실제 TU 단위로 예측과 재구성이 수행된다.
TU는 실제 예측과 재구성이 수행되는 기본 단위를 의미한다. TU는 휘도(luma) 성분에 대한 변환 블록(TB: Transform Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 TB를 포함한다.
앞서 도 3의 예시에서 하나의 CTU가 쿼드-트리 구조로 분할되어 CU가 생성되는 것과 같이, TU는 코딩하려는 하나의 CU로부터 쿼드-트리 구조로 계층적으로 분할된다.
TU는 쿼드-트리 구조로 분할되므로 CU로부터 분할된 TU는 다시 더 작은 하위 TU로 분할될 수 있다. HEVC에서는 TU의 크기는 32×32, 16×16, 8×8, 4×4 중 어느 하나로 정해질 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 쿼드-트리의 루트 노드(root node)는 CU와 관련된다고 가정한다. 쿼드-트리는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할되고, 리프 노드는 TU에 해당한다.
보다 구체적으로 살펴보면, CU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, depth=0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CU은 TU에 해당한다.
CU은 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(depth=1)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 TU(a), TU(b), TU(j)는 CU에서 한 번 분할되었으며, 1의 깊이를 가진다.
1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 퀴드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(즉, depth=2)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 TU(c), TU(h), TU(i)는 CU에서 두 번 분할되었으며, 2의 깊이를 가진다.
또한, 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 3(즉, depth=3)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 TU(d), TU(e), TU(f), TU(g)는 CU에서 3번 분할되었으며, 3의 깊이를 가진다.
트리 구조를 갖는 TU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 TU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 TU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, TU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
하나의 TU에 대하여, 해당 TU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 분할 TU 플래그(split_transform_flag))가 디코더에 전달될 수 있다. 이 분할 정보는 최소 크기의 TU을 제외한 모든 TU에 포함되어 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '1'이면 해당 TU은 다시 4개의 TU으로 나누어지고, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '0'이면 해당 TU은 더 이상 나누어지지 않는다.
예측(prediction)
디코딩이 수행되는 현재 처리 유닛을 복원하기 위해서 현재 처리 유닛이 포함된 현재 픽쳐 또는 다른 픽쳐들의 디코딩된 부분을 이용할 수 있다.
복원에 현재 픽쳐만을 이용하는, 즉 화면내 예측만을 수행하는 픽쳐(슬라이스)를 인트라 픽쳐 또는 I 픽쳐(슬라이스), 각 유닛을 예측하기 위하여 최대 하나의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 예측 픽쳐(predictive picture) 또는 P 픽쳐(슬라이스), 최대 두 개의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 쌍예측 픽쳐(Bi-predictive picture) 또는 B 픽쳐(슬라이스)라고 지칭할 수 있다.
인트라 예측은 동일한 디코딩된 픽쳐(또는 슬라이스)의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 등)으로부터 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽쳐 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다.
이하, 인터 예측에 대하여 보다 상세히 살펴본다.
인터 예측(Inter prediction)(또는 화면 간 예측)
인터 예측은 현재 픽쳐 이외의 픽쳐의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 또는 움직임 벡터 등)의 기반하여 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽쳐 이외의 복원된 다른 픽쳐 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다.
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.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 인터 예측의 방향을 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 인터 예측은 하나의 블록에 대해 시간축 상에서 과거의 픽쳐 혹은 미래의 픽쳐 하나만을 참조 픽처로 사용하는 단방향 예측(Uni-directional prediction)과 과거와 미래 픽쳐들을 동시에 참조하는 양방향 예측(Bi-directional prediction)으로 나눌 수 있다.
또한, 단방향 예측(Uni-directional prediction)은 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 표시(또는 출력)되는 1개의 참조 픽쳐를 이용하는 순방향 예측(forward direction prediction)과 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 표시(또는 출력)되는 1개의 참조 픽쳐를 이용하는 역방향 예측(backward direction prediction)으로 구분될 수 있다.
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 픽쳐 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.
단방향 예측은 한 쪽 방향에 대한 움직임 파라미터가 사용된다. 즉, 참조 영역(또는 참조 블록)을 특정하기 위하여 1개의 움직임 파라미터가 필요할 수 있다.
양방향 예측은 양쪽 방향에 대한 움직임 파라미터가 사용된다. 양방향 예측 방식에서는 최대 2개의 참조 영역을 이용할 수 있는데, 이 2개의 참조 영역은 동일한 참조 픽쳐에 존재할 수도 있고, 서로 다른 픽쳐에 각각 존재할 수도 있다. 즉, 양방향 예측 방식에서는 최대 2개의 움직임 파라미터가 이용될 수 있는데, 2개의 움직임 벡터가 동일한 참조 픽쳐 인덱스를 가질 수도 있고 서로 다른 참조 픽쳐 인덱스를 가질 수도 있다. 이때, 참조 픽쳐들은 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 모두 표시(또는 출력)되거나 이후에 모두 표시(또는 출력)될 수 있다.
인코더는 인터 예측 과정에서 현재 처리 블록과 가장 유사한 참조 영역을 참조 픽쳐들로부터 찾는 움직임 추정(Motion Estimation)을 수행한다. 그리고, 인코더는 참조 영역에 대한 움직임 파라미터를 디코더에게 제공할 수 있다.
인코더/디코더는 움직임 파라미터를 이용하여 현재 처리 블록의 참조 영역을 획득할 수 있다. 상기 참조 영역은 상기 참조 인덱스를 가진 참조 픽쳐 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 픽쳐로부터 현재 처리 블록의 영상을 예측하는 움직임 보상(motion compensation)이 수행된다.
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.
- 참조 픽쳐 세트 및 참조 픽쳐 리스트
다중의 참조 픽쳐를 관리하기 위하여, 이전에 디코딩된 픽쳐의 세트가 남은 픽쳐의 디코딩을 위해 복호 픽쳐 버퍼(DPB)내 저장된다.
DPB에 저장된 복원된 픽쳐 중 인터 예측에 이용되는 복원된 픽쳐를 참조 픽쳐(referece picture)로 지칭한다. 다시 말해, 참조 픽쳐(reference picture)는 디코딩 순서 상 다음의 픽쳐의 디코딩 프로세스에서 인터 예측을 위해 사용될 수 있는 샘플을 포함하는 픽쳐를 의미한다.
참조 픽쳐 세트(RPS: reference picture set)는 픽쳐와 연관된 참조 픽쳐의 세트를 의미하고, 디코딩 순서 상 이전에 연관된 모든 픽쳐로 구성된다. 참조 픽쳐 세트는 연관된 픽쳐 또는 디코딩 순서 상 연관된 픽쳐에 뒤따르는 픽쳐의 인터 예측에 이용될 수 있다. 즉, 복호 픽쳐 버퍼(DPB)에 유지되는 참조 픽쳐들은 참조 픽쳐 세트로 지칭될 수 있다. 인코더는 시퀀스 파라미터 세트(SPS: sequence parameter set)(즉, 신택스 요소로 구성되는 신택스 구조) 또는 각 슬라이스 헤더에서 참조 픽쳐 세트 정보를 디코더에게 제공할 수 있다.
참조 픽쳐 리스트(reference picture list)는 P 픽쳐(또는 슬라이스) 또는 B 픽쳐(또는 슬라이스)의 인터 예측을 위해 이용되는 참조 픽쳐의 리스트를 의미한다. 여기서, 참조 픽쳐 리스트는 2개의 참조 픽쳐 리스트로 구분될 수 있으며, 각각 참조 픽쳐 리스트 0(또는 L0) 및 참조 픽쳐 리스트 1(또는 L1)로 지칭할 수 있다. 또한, 참조 픽쳐 리스트 0에 속한 참조 픽쳐를 참조 픽쳐 0(또는 L0 참조 픽쳐)로 지칭하고, 참조 픽쳐 리스트 1에 속한 참조 픽쳐를 참조 픽쳐 1(또는 L1 참조 픽쳐)로 지칭할 수 있다.
P 픽쳐(또는 슬라이스)의 디코딩 프로세스에 있어서, 하나의 참조 픽쳐 리스트(즉, 참조 픽쳐 리스트 0)가 이용되고, B 픽쳐(또는 슬라이스)의 디코딩 프로세스에 있어서, 2개의 참조 픽쳐 리스트(즉, 참조 픽쳐 리스트 0 및 참조 픽쳐 리스트 1)가 이용될 수 있다. 이러한, 각 참조 픽쳐 별로 참조 픽쳐 리스트를 구분하기 위한 정보는 참조 픽쳐 세트 정보를 통해 디코더에게 제공될 수 있다. 디코더는 참조 픽쳐 세트(reference picture set) 정보를 기반으로 참조 픽쳐를 참조 픽쳐 리스트 0 또는 참조 픽쳐 리스트 1에 추가한다.
참조 픽쳐 리스트 내 어느 하나의 특정 참조 픽쳐를 식별하기 위하여 참조 픽쳐 인덱스(reference picture index)(또는 참조 인덱스)가 이용된다.
- 분수 샘플 보간(fractional sample interpolation)
인터 예측된 현재 처리 블록에 대한 예측 블록의 샘플은 참조 픽쳐 인덱스(reference picture index)에 의해 식별되는 참조 픽쳐 내 해당 참조 영역의 샘플 값으로부터 획득된다. 여기서, 참조 픽쳐 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.
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.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 1/4 샘플 보간을 위한 정수 및 분수 샘플 위치를 예시한다.
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.
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.
- 인터 예측 모드
HEVC에서는 움직임 정보의 양을 줄이기 위하여 머지(Merge) 모드, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction)를 이용될 수 있다.
1) 머지(Merge) 모드
머지(Merge) 모드는 공간적(spatially) 또는 시간적(temporally)으로 이웃하는 블록으로부터 움직임 파라미터(또는 정보)를 도출하는 방법을 의미한다.
머지 모드에서 이용 가능한 후보의 세트는 공간적으로 이웃하는 후보(spatial neighbor candidates), 시간적 후보(temporal candidates) 및 생성된 후보(generated candidates)로 구성된다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 공간적 후보의 위치를 예시한다.
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 픽쳐(또는 슬라이스)의 밖에 위치하는 경우에는 해당 후보 블록은 이용할 수 없다.
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.
공간적 머지 후보 구성이 완료되면, {T0, T1}의 순서에 따라 시간적 머지 후보 구성 과정이 진행된다.
시간적 후보 구성에 있어서, 참조 픽쳐의 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 픽쳐에서 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.
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.
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.
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).
2) AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드
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.
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).
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.
공간적 움직임 후보의 탐색 결과 선택된 후보 개수가 2개라면 후보 구성을 종료하나, 2개 미만인 경우 시간적 움직임 후보가 추가된다.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인터 예측 방법을 예시하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 디코더(특히, 도 2에서 디코더의 인터 예측부(261))는 처리 블록(예를 들어, 예측 유닛)에 대한 움직임 파라미터를 복호화한다(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.
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.
디코더는 복호화된 움직임 파라미터(또는 정보)를 이용하여 예측 유닛에 대한 움직임 보상을 수행한다(S802).
즉, 인코더/디코더에서는 복호화된 움직임 파라미터를 이용하여, 이전에 디코딩된 픽쳐로부터 현재 유닛의 영상을 예측하는 움직임 보상(motion compensation)을 수행한다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 움직임 보상 과정을 예시하는 도면이다.
도 9에서는 현재 픽쳐(current picture)에서 부호화 하고자 하는 현재 블록(current block)을 위한 움직임 파라미터는 단방향 예측, LIST0, LIST0 내 두번 째 픽쳐(picture), 움직임 벡터 (-a, b) 인 경우를 예시한다.
이 경우, 도 9와 같이 현재 블록은 LIST0의 두번째 픽쳐에서 현재 블록과 (-a, b) 만큼 떨어져 있는 위치의 값(즉, 참조 블록(reference block)의 샘플값)들을 사용하여 예측된다.
양방향 예측의 경우는, 또 다른 참조 리스트(예를 들어, LIST1)와 참조 인덱스, 움직임 벡터 차분값이 전송되어, 디코더는 두 개의 참조 블록을 도출하고, 이를 기반으로 현재 블록 값을 예측한다.
인터 예측 기반 영상 처리 방법
본 발명은 화면간 예측(즉, 인터 예측)의 성능을 높이기 위해 평행이동된 블록 기반의 예측 방법뿐만 아니라, 영상의 왜곡을 반영한 예측 방법을 사용하여 인터 예측 기반 영상 처리 방법을 제안한다. 또한, 왜곡을 반영한 인터 예측 방법의 정확도를 높이기 위해, 블록 내 서브 블록이나 화소 단위의 움직임 정보를 반영할 수 있도록 하여 결과적으로는 동영상 압축성능을 높이는 방법을 제안한다.
영상의 왜곡을 표현하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있으며, 특히 왜곡의 정도 및/또는 왜곡의 종류에 따라 각기 다른 방법이 적용 가능하다.
이러한 다양한 방법 중에서 아핀(Affine) 변환은 영상의 확대/축소, 영상의 회전을 비롯하여 유발되는 임의의 영상 왜곡을 모델링 하는 방법이다.
아핀(Affine) 변환을 표시하는 방법을 다양하나, 그 중에서 본 발명에서는 왜곡 전의 블록의 특정 기준점(또는 기준 화소/샘플)에서의 움직임 정보를 활용하여 영상 간의 왜곡을 표시(또는 식별)하고, 이를 이용한 화면 간 예측(즉, 인터 예측) 방법을 제안한다.
이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 아핀 변환의 일반적인 형태를 예시한다.
참조 영상과 현재 영상 간에 뒤틀리거나 회전되는 등 왜곡이 발생되면, 현재 영상 내 블록은 뒤틀림(warping)된 하나의 참조 블록에 대응될 수 있다. 즉, 현재 블록(1010)의 좌상단 기준점(1001), 우상단 기준점(1002), 좌하단 기준점(1003) 및 우하단 기준점(1004)은 각각 독립적인 움직임 정보를 가질 수 있다. 이때, 기준점(1001, 1002, 1003, 1004)은 현재 블록에 포함된 화소일 수도 있으며, 현재 블록에 포함되지는 않으나 현재 블록에 인접한 화소일 수도 있다. 예를 들어, 좌상단 기준점(1001)은 현재 블록에 포함된 화소에 해당되고, 우상단 기준점(1002), 좌하단 기준점(1003) 및 우하단 기준점(1004)은 현재 블록에 포함되지 않으나 현재 블록에 인접한 화소에 해당될 수 있다.
그리고, 그 중 하나 이상의 기준점의 움직임 정보를 이용하여 현재 블록(1010)에 대한 참조 블록(1020)이 특정될 수 있으며, 특정된 참조 블록(1020)으로부터 현재 블록(1010)의 예측 블록을 생성할 수 있다.
이와 같은 참조 블록을 특정하기 위하여 이용되는 기준점(또는 기준 화소/샘플)을 제어점(CP: Control Point)(또는 제어 화소/샘플)이라고 지칭할 수 있으며, 이러한 기준점에서의 움직임 벡터를 제어점 벡터(CPV: Control Point Vector)라고 지칭할 수 있다. 이러한 제어점의 개수에 따라 표현할 수 있는 왜곡의 정도가 달라진다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 제어점(control point)에 따른 왜곡 형태의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 11(a)는 CP로서 2개의 기준점(1111, 1112)가 이용되는 경우를 예시하고, 도 11(b)는 CP로서 3개의 기준점(1121, 1122, 1123)이 이용되는 경우를 예시하면, 도 11(c)는 CP로서 4개의 기준점(1131, 1132, 1133, 1134)이 이용되는 경우를 예시한다.
도 11과 같이, 사용되는 CP의 개수에 따라서 현재 블록에 대한 표현할 수 있는 왜곡의 정도가 달라질 수 있다.
예를 들어, 도 11(a)와 같이, CP 1(1111)의 움직임 벡터 V0, CP 2(1112)의 움직임 벡터 V1만 사용하는 경우, 현재 블록의 확대 혹은 축소 또는 회전 형태의 왜곡만이 표현될 수 있다.
반면, 도 11(b)와 같이, CP 1(1121)의 움직임 벡터 V0, CP 2(1122)의 움직임 벡터 V1 및 CP 3(1123)의 움직임 벡터 V2를 사용하는 경우, 현재 블록의 확대, 축소 또는 회전 형태의 왜곡에 더하여 평행사변형 형태의 왜곡까지 표현될 수 있다.
또한, 도 11(c)와 같이, CP 1(1131)의 움직임 벡터 V0, CP 2(1132)의 움직임 벡터 V1, CP 3(1133)의 움직임 벡터 V2 및 CP 4(1134)의 움직임 벡터 V3를 사용하는 경우, 현재 블록의 확대, 축소, 회전 또는 평행사변형 형태의 왜곡에 더하여 임의 형태의 왜곡까지 표현될 수 있다.
기존의 블록 기반 영상 압축 방법에 따르면, 인터 예측 기반 영상 압축을 위한 예측 블록을 생성할 때, 평행 이동된 블록 기반의 예측만 수행하는 경우에는 영상의 왜곡을 반영하기 어렵다. 따라서 앞서 기술한 아핀(Affine) 변환을 예측 블록에 반영하여 영상 왜곡을 고려한 예측 블록을 생성함으로써 예측된 블록의 정확도를 높일 수 있다.
한편, 이와 같이 아핀(Affine) 변환을 이용해 영상 왜곡을 반영한 예측 블록을 생성하는 과정에서 서브 블록 또는 화소 단위의 움직임 정보를 반영하여 예측 블록의 정확도를 더 높일 수 있다. 다만, 너무 작은 단위로 상이한 예측 정보를 적용하게 되면, 그에 따라 연산량이 늘어나거나, 혹은 부/복호화기의 예측 블록 생성 과정에서 과도한 메모리 접근 문제가 발생할 수도 있다.
이에 따라, 본 발명에서는 화면간 예측의 성능을 높이기 아핀(Affine) 변환을 이용하여 영상 왜곡을 반영한 예측 블록을 생성하는 데 있어서, 보다 정확도를 높이기 위해 서브 블록 혹은 화소 단위의 움직임 정보를 반영하면서도 추가적인 부가 정보의 증가나 메모리 접근 문제를 감소시켜 결과적으로는 동영상 압축성능을 높이기 위한 방법을 제안한다.
실시예 1
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 아핀(Affine) 변환을 예시하는 도면이다.
CP 1(1201)의 움직임 벡터 V0(V_x0, V_y0), CP 2(1202)의 움직임 벡터 V1(V_x1, V_y1), CP 3(1203)의 움직임 벡터 V2(V_x2, V_y2)라고 하면, 블록 내부의 임의의 위치의 화소(또는 샘플)의 움직임 벡터 (Vx, Vy)는 아래와 같이 정해질 수 있다.
Figure PCTKR2016003165-appb-M000001
수학식 1에서 x, y는 각각 현재 블록 내 임의의 위치의 화소(A 화소)에 대한 x축 좌표(즉, 수평(horizontal) 좌표), y축 좌표(즉, 수직(vertical) 좌표)를 나타낸다. 그리고, x', y'는 왜곡된 블록(즉, 참조 블록) 내 대응되는 화소(즉, A 화소와 대응되는 A' 화소)에 대한 x축 좌표, y축 좌표를 나타낸다.
왜곡된 블록(즉, 참조 블록) 내 대응되는 화소(즉, A 화소와 대응되는 A' 화소)의 좌표 (x', y')는 현재 블록 내 임의의 위치의 화소(A 화소)의 좌표 (x, y)와 6개의 파라미터(a, b, c, d, e, f)로 구성되는 1차식으로 나타낼 수 있다(즉, x'=ax+by+e, y'=cx+dy+f).
임의의 위치의 화소(A 화소)의 움직임 벡터의 x축 요소 Vx는 x-x', y축 요소 Vy는 y-y'로 계산될 수 있으므로, 각각의 식에 왜곡된 블록(즉, 참조 블록) 내 대응되는 화소(즉, A 화소와 대응되는 A' 화소)의 좌표 (x', y')(즉, x'=ax+by+e, y'=cx+dy+f)를 대입함으로써, 수학식 1에서 우측의 식과 같이 임의의 화소에 대한 움직임 벡터 (Vx, Vy)는 해당 임의의 화소에 대한 x, y 좌표와 6개의 파라미터(a, b, c, d, e, f)로 구성되는 1차식으로 나타낼 수 있다.
도 12과 같이 현재 블록의 크기(즉, 너비(width) 및 높이(height))가 S이고, CP 1(1201)의 좌표가 (0, 0)라고 한다면, CP 2(1202)의 좌표는 (S, 0), CP 3(1203)의 좌표는 (0, S)로 나타낼 수 있다.
위와 같이 가정된 각각의 CP의 좌표를 수학식 1에서 우측의 식에 대입하게 되면, 6개의 파라미터(a, b, c, d, e, f)를 각 CP의 움직임 벡터(즉, V0(V_x0, V_y0), V1(V_x1, V_y1), V2(V_x2, V_y2))로 나타낼 수 있으며, 이에 따라 수학식 1의 우측의 식은 아래 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2016003165-appb-M000002
수학식 2와 같이, 블록 내부의 임의의 위치의 화소(또는 샘플)의 움직임 벡터 (Vx, Vy)는 해당 블록의 CP의 움직임 벡터(V0, V1, V2)와 해당 블록의 크기(S)로 정해질 수 있다.
앞서, 도 12에서는 설명의 편의를 위해 3개의 CP를 이용한 아핀(Affine) 변환을 예시하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 2개 혹은 4개의 CP를 이용한 아핀(Affine) 변환도 위와 동일 혹은 유사한 방식이 이용될 수 있음은 물론이다.
즉, 현재 블록 내부의 임의의 화소(또는 샘플)에 대한 움직임 벡터는 해당 블록의 CP의 움직임 정보와 해당 블록의 크기로 정해질 수 있다.
여기서, 현재 블록의 각 CP에서의 움직임 정보 V0, V1, V2는 이웃한 주변 블록의 움직임 정보로부터 획득되거나, 시간적으로 다른 참조 픽쳐의 참조 블록의 움직임 정보로부터 획득될 수 있다. 즉, 앞서 설명한 머지 모드와 유사하게 이웃한 주변 블록의 움직임 정보(또는 주변 블록의 특정 CP의 움직임 정보) 또는 시간적으로 다른 참조 픽쳐의 참조 블록의 움직임 정보(또는 참조 블록의 특정 CP의 움직임 정보)로부터 각 CP에서의 움직임 정보 V0, V1, V2가 도출될 수 있다.
또는, 현재 블록의 각 CP에서의 움직임 정보 V0, V1, V2는 이웃한 주변 블록의 움직임 정보(또는 주변 블록의 특정 CP의 움직임 정보) 또는 시간적으로 다른 참조 픽쳐의 참조 블록의 움직임 정보(또는 참조 블록의 특정 CP의 움직임 정보)와 보정 정보를 합하여 획득될 수도 있다. 예를 들어, AMVP 모드와 유사하게 이웃한 주변 블록의 움직임 정보(또는 주변 블록의 특정 CP의 움직임 정보) 또는 시간적으로 다른 참조 픽쳐의 참조 블록으로부터 획득한 움직임 정보(또는 참조 블록의 특정 CP의 움직임 정보)로부터 현재 블록의 각 CP에서의 움직임 벡터 예측값으로 도출될 수 있다. 그리고, 인코더로부터 시그널링된 움직임 벡터 차분값(즉, 보정 정보)을 합하여 현재 블록의 각 CP에서의 움직임 정보 V0, V1, V2가 도출될 수 있다.
여기서, 보정 정보는 인코더로부터 시그널링되는 부가 정보를 통해 디코더에서 획득할 수 있다.
또는, 보정 정보는 디코더에서 이웃한 주변 블록의 움직임 정보(또는 주변 블록의 특정 CP의 움직임 정보) 또는 시간적으로 다른 참조 픽쳐의 참조 블록으로부터 획득한 움직임 정보(또는 참조 블록의 특정 CP의 움직임 정보)로부터 유도될 수 있다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어점의 움직임 정보를 도출하기 위한 방법을 예시하는 도면이다. 도 13에서는 현재 블록(1310) 및 주변 블록(1320)의 중심점이 모두 회전의 중심점에 해당하고, 주변 블록의 회전각(θ_1)과 현재 블록의 회전각(θ_2)이 동일한 경우를 예시한다. 즉, 현재 블록(1310)은 참조 블록(1311)과 비교하여 동일한 크기 및 형태를 가지면서 블록의 중심점을 기준으로 회전되고, 주변 블록(1320) 또한 주변 블록의 참조 블록(1321)과 비교하여 동일한 크기 및 형태를 가지면서 블록의 중심점을 기준으로 회전되는 경우를 예시한다.
인코더/디코더는 주변 블록(1320) 내 대응되는 CP의 움직임 벡터를 이용하여, 현재 블록(1310)의 각 CP에 대한 움직임 벡터를 생성할 수 있다. 즉, V_0는 V'_0를 이용하여 생성되고, V_1은 V'_1을 이용하여 성성되며, V_2는 V'_2를 이용하여 생성되며, V_4는 V'_4를 이용하여 생성될 수 있다.
이 경우, 주변 블록(1320)과 현재 블록(1310) 모두 동일한 형태/크기를 가지며 각각의 참조 블록 대비 중심점을 기준으로 회전하고, 주변 블록의 회전각(θ_1)과 현재 블록의 회전각(θ_2)이 동일하므로, 현재 블록(1310)의 각 CP의 움직임 벡터의 기울기(즉, 수평 방향의 움직임 벡터와 수직 방향의 움직임 벡터의 비율)는 주변 블록(1320)의 대응되는 CP의 움직임 벡터의 기울기와 동일할 수 있다. 즉, V_0와 V'_0의 기울기가 동일하고, V_1와 V'_1의 기울기가 동일하고, V_2과 V'_2의 기울기가 동일하며, V_3와 V'_3의 기울기가 동일하며, V_4와 V'_4의 기울기가 동일할 수 있다.
만약, 현재 블록(1310)과 주변 블록(1320)의 크기가 동일하다면, 도 13의 경우 현재 블록(1310) 내 각 CP의 움직임 벡터는 주변 블록(1320)의 대응되는 각 CP의 움직임 벡터와 동일하게 유도될 수도 있다.
다만, 현재 블록(1310)과 주변 블록(1320)의 크기가 상이하다면, 현재 블록(1310)의 각 CP의 움직임 벡터의 크기는 주변 블록(1320) 내 대응되는 CP의 움직임 벡터의 크기와 상이할 수 있다.
따라서, 인코더/디코더는 현재 블록(1310)의 각 CP의 움직임 벡터를 주변 블록(1320) 내 대응되는 CP의 움직임 벡터를 이용하여 도출하고, 이를 현재 블록(1310)의 크기와 주변 블록(1320)의 크기의 비율을 이용하여 보정할 수 있다.
한편, 도 13에서는 주변 블록의 크기가 현재 블록의 크기보다 큰 경우를 예시하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 주변 블록의 크기가 현재 블록의 크기 보다 작은 경우에도 위의 방법이 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
또한, 도 13에서는 설명의 편의를 위해 주변 블록의 CP의 움직임 벡터로부터 현재 블록의 CP의 움직임 벡터를 유도하는 경우만을 예시하고 있으나, 시간적으로 다른 참조 픽쳐의 블록의 CP의 움직임 벡터로부터 현재 블록의 CP의 움직임 벡터를 유도하는 경우에도 위의 방법이 동일하게 적용될 수 있다.
도 13과 같이 각 블록에서 중심점을 기반으로 동일 각도만큼 회전하는 경우 이외에도 참조 영상과 현재 영상 간에 확대/축소, 회전, 평행 이동 등을 비롯하여 임의적인 영상의 왜곡이 발생될 수 있다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어점의 움직임 정보를 도출하기 위한 방법을 예시하는 도면이다.
도 14(a)를 참조하면, 현재 픽쳐가 참조 픽쳐와 대비하여 임의적인 왜곡이 발생하는 경우, 현재 블록(1410a)과 참조 블록(1411a) 간의 회전의 중심점, 회전의 각도, 평행 이동된 정도 등 왜곡의 정도는 주변 블록(1420a)과 주변 블록의 참조 블록(1421a) 간의 왜곡의 정도와 상이할 수 있다.
따라서, 현재 블록(1410a)의 각 CP의 움직임 벡터의 기울기/크기가 주변 블록(1420a)의 대응되는 각 CP의 움직임 벡터의 기울기/크기와 모두 상이할 수 있다.
또한, 도 14(b)와 주변 블록(1420b)와 현재 블록(1410b)의 크기가 동일한 경우, 현재 블록(1410b)과 참조 블록(1411b) 간의 회전의 중심점은 주변 블록(1420b)과 주변 블록의 참조 블록(1421b) 간의 회전의 중심점과 상이하나, 서로 회전의 각도는 동일할 경우가 발생될 수도 있다.
다만, 이 경우에도 현재 블록(1410b)의 각 CP의 움직임 벡터의 기울기/크기가 주변 블록(1420b)의 대응되는 각 CP의 움직임 벡터의 기울기/크기와 모두 상이할 수 있다.
따라서, 도 14(a) 및 도 14(b)와 같이 임의적인 왜곡이 발생되는 경우, 현재 블록(1410)의 각 CP의 움직임 벡터를 주변 블록(1420)의 대응되는 각 CP의 움직임 벡터로부터 유도할 때, '주변 블록(1420)의 CP 좌표와 현재 블록(1410)의 CP의 좌표 차이' 및 '주변 블록(1420)의 수평/수직 방향에 대한 CP 변화량(즉, V'_0와 V'_1 간 차이(수평 방향) 및 V'_0와 V'_2 간 차이(수직 방향))'을 고려해서 현재 블록의 각 CP의 움직임 벡터가 도출될 수 있다.
한편, 도 14에서는 주변 블록의 크기가 현재 블록의 크기보다 작은 경우를 예시하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 주변 블록의 크기가 현재 블록의 크기보다 같거나 큰 경우에도 위의 방법이 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
또한, 도 14에서는 설명의 편의를 위해 주변 블록의 CP의 움직임 벡터로부터 현재 블록의 CP의 움직임 벡터를 유도하는 경우만을 예시하고 있으나, 시간적으로 다른 참조 픽쳐의 블록의 CP의 움직임 벡터로부터 현재 블록의 CP의 움직임 벡터를 유도하는 경우에도 위의 방법이 동일하게 적용될 수 있다.
디코더는 앞서 수학식 1 및 2에 의해 블록 내부의 각 화소 단위로 임의의 위치에서 별개의 움직임 정보를 계산해 낼 수 있으므로, 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성하기 위해 각 화소마다 다른 움직임 정보를 사용할 수 있다.
또는, 현재 블록은 서브 블록으로 분할하고, 각 서브 블록 단위로 예측 블록을 생성할 수도 있다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 블록 단위 움직임 정보를 사용하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 15에서는 설명의 편의를 위해 현재 블록(1501)이 총 16개의 서브 블록으로 분할하는 경우를 예시하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 현재 블록이 분할되는 서브 블록의 개수는 이와 상이할 수 있으며, 또한 각 블록 별로 분할되는 서브 블록의 개수가 서로 상이하게(즉, 독립적으로) 정해질 수도 있다.
도 15를 참조하면, 현재 블록(1501)을 복수의 서브 블록으로 분할한 후, 서브 블록 단위로 대표되는 움직임 정보를 획득하고, 획득된 움직임 정보를 이용하여 서브 블록 단위로 예측 블록을 생성할 수 있다. 즉, 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성하기 위해 각 서브 블록 별로 서로 다른 움직임 정보를 사용할 수 있다. 이와 같이, 서브 블록 단위로 서로 다른 움직임 정보를 이용함으로써 예측 블록의 정확도를 향상시킬 수 있다.
한편, 도 15에서는 설명의 편의를 위해 서브 블록의 대표 움직임 정보로 단일의 움직임 정보가 이용되는 경우를 예시하고 있으나, 서브 블록의 대표 움직임 정보로 복수의 움직임 정보가 이용될 수도 있다. 이에 대하여 보다 상세한 설명은 후술한다.
여기서, 서브 블록의 크기 및/또는 분할 형태는 임의의 값을 정하여 사용될 수 있다.
이때, 서브 블록의 크기(예를 들어, 4×4, 8×8, 4×2 등) 및/또는 분할 형태(예를 들어, 앞서 도 4와 같이 N×N, 2N×N 등)가 미리 고정되어 이용될 수도 있다. 이 경우, 인코더는 디코더에게 서브 블록의 분할과 관련된 정보를 추가로 시그널링할 필요가 없을 수 있다.
반면, 디코더에서 인코더와 동일한 방식으로 서브 블록을 분할하기 위하여, 서브 블록의 크기(예를 들어, 4×4, 8×8, 4×2 등) 및/또는 분할 형태(예를 들어, 앞서 도 4와 같이 N×N, 2N×N 등)는 인코더로부터 디코더에게 시그널링될 수 있다.
또는, 서브 블록의 크기 또는 분할 형태는 가변적으로 정해질 수 있다. 즉, 현재 블록의 각 CP에서의 움직임 정보를 기반으로 서브 블록의 크기 및/또는 분할 형태가 결정될 수 있다.
예를 들어, 서브 블록의 너비(width)는 좌상단 CP(1502)의 움직임 정보 V0와 우상단 CP(1503)의 움직임 정보 V1의 차이, 서브 블록의 높이(height)는 좌상단 CP(1502)의 움직임 정보 V0와 좌하단 CP(1504)의 움직임 정보 V2의 차이를 기반으로, 움직임 정보의 차이와 반비례하게 너비(width) 및 높이(height)의 크기가 정해질 수 있다.
이때, 움직임 정보의 차이는 움직임 정보의 크기(즉, 절대값)의 차이로 계산될 수도 있으며, 수평 방향 및 수직 방향의 움직임 정보를 각각 비교한 결과로 계산될 수도 있다.
즉, 움직임 정보의 차이가 적은 경우에는 서브 블록의 너비(width) 및 높이(height)를 큰 값으로 사용하고, 반대로 움직임 정보의 차이가 큰 경우에는 서브 블록의 너비(width) 및 높이(height)를 작은 값으로 사용하여 보다 정확한 움직임 정보를 반영하도록 한다. CP 간의 움직임 정보의 차이가 크다면 내부의 각 샘플의 왜곡 등이 크다고 판단할 수 있으므로 서브블록의 크기를 작게 정하며, 마찬가지로 CP 간의 움직임 정보의 차이가 작다면 각 샘플의 왜곡 등이 작다고 판단할 수 있으므로 서브블록의 크기를 크게 정할 수 있다.
CP 간 움직임 정보의 차이가 크고 작음을 판별하기 위한 기준값으로, 현재 블록의 너비(width)나 높이(height)가 이용될 수 있다. 또한, CP 간 움직임 정보의 차이가 크고 작음을 판별하기 위한 기준값으로 고정된 임계값이 이용될 수도 있다. 또한, CP 간 움직임 정보의 차이가 크고 작음을 판별하기 위한 기준값으로 너비(width)나 높이(height)와 고정된 임계값의 조합이 이용될 수도 있다.
이때, 좌상단 CP(1502)의 움직임 정보 V0와 우상단 CP(1503)의 움직임 정보 V1의 차이가 미리 정해진 임계값 미만인 경우, 서브블록의 너비(width)는 블록의 너비(width)와 동일할 수 있다. 즉, 수평(horizontal) 방향으로 분할되지 않을 수 있다.
마찬가지로, 좌상단 CP(1502)의 움직임 정보 V0와 좌하단 CP(1504)의 움직임 정보 V2의 차이가 미리 정해진 임계값 미만인 경우, 서브블록의 높이(height)는 블록의 높이(height)와 동일할 수 있다. 즉, 수직(vertical) 방향으로 분할되지 않을 수 있다.
이처럼, CP 간의 움직임 정보의 차이를 기반으로 서브블록의 분할 크기 및/또는 분할 형태가 결정되는 경우, 인코더와 디코더에서 동일한 연산을 수행함으로써 인코더로부터 디코더에게 서브블록의 분할 크기 및/또는 분할 형태에 대한 추가 정보가 시그널링되지 않을 수 있다.
또는, 인코더에 의해 CP 간의 움직임 정보의 차이를 기반으로 서브블록의 분할 크기 및/또는 분할 형태가 결정되고, 인코더는 디코더에게 서브블록의 분할 크기 및/또는 분할 형태에 대한 추가 정보를 시그널링할 수도 있다.
이 경우, 현재 블록 내 각 서브 블록을 특정하기 위하여, 인코더는 현재 블록의 좌상단 모서리의 좌표를 기준으로(예를 들어, 현재 블록의 좌상단 모서리의 좌표를 (0, 0)라고 가정), 각 서브 블록을 특정하기 위한 x 축 및/또는 y 축 좌표를 디코더에게 시그널링할 수도 있다.
또한, 시그널링 정보의 양을 줄이기 위하여, 현재 블록 내 각 서브 블록을 특정하기 위하여, 인코더는 인접한 서브 블록의 특정 모서리의 좌표를 기준으로(예를 들어, 인접한 서브 블록의 특정 모서리의 좌표를 (0, 0)라고 가정), 해당 특정 서브 블록을 특정하기 위한 x 축 및/또는 y 축 좌표를 디코더에게 시그널링할 수도 있다.
이하, 현재 블록 내 각 서브 블록 단위로 대표되는 움직임 정보를 도출하는 방법에 대하여 살펴본다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 블록 단위의 움직임 정보를 결정하기 위한 방법을 예시하는 도면이다.
도 16을 참조하면, 하나의 서브 블록(1601)은 x축 방향의 중심선(1602)와 y축 방향의 중심선(1603)을 기반으로 총 4개의 영역(A, B, C, D)으로 나뉠 수 있다. 즉, 하나의 서브 블록(1601) 내 x축 방향의 중심선(1602)와 y축 방향의 중심선(1603)이 만나는 점은 해당 서브 블록(1601)의 중심점에 해당한다.
이때, 해당 서브 블록(1601)을 대표하는 움직임 정보를 도출하기 위한 후보는 해당 서브 블록(1601) 내 각 영역(A, B, C, D)의 4 모서리에 해당하는 기준점(즉, 기준 화소/샘플)의 움직임 정보가 해당될 수 있다.
예를 들어, A 영역의 좌상단 기준점(1601a), 우상단 기준점(1602a), 좌하단 기준점(1603a) 및 우하단 기준점(1604a)에 대한 각각의 움직임 정보, B 영역의 좌상단 기준점(1601b), 우상단 기준점(1602b), 좌하단 기준점(1603b) 및 우하단 기준점(1604b)에 대한 각각의 움직임 정보, C 영역의 좌상단 기준점(1601c), 우상단 기준점(1602c), 좌하단 기준점(1603c) 및 우하단 기준점(1604c)에 대한 각각의 움직임 정보, D 영역의 좌상단 기준점(1601d), 우상단 기준점(1602d), 좌하단 기준점(1603d) 및 우하단 기준점(1604d)에 대한 각각의 움직임 정보가 현재 서브 블록(1610)의 대표 움직임 정보의 후보에 해당될 수 있다.
1) 위와 같이, 서브 블록의 대표 움직임 정보를 결정하기 위한 후보로서 다양한 기준점이 존재할 수 있으며, 이 중 하나의 움직임 정보가 해당 서브 블록의 대표 움직임 정보로 결정될 수 있다.
1-1) 이때, 현재 블록 내 각 서브 블록의 위치와 무관하게 모든 서브 블록이 동일한 위치의 기준점으로부터 해당 서브 블록의 대표 움직임 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 서브 블록의 좌상단 기준점(1601a) 또는 중심 기준점(1604a, 1603b, 1602c 또는 1601d) 등 모든 서브 블록에 대하여 동일한 위치의 기준점의 움직임 정보가 해당 서브 블록의 대표 움직임 정보로 선택될 수 있다.
1-2) 또는, 현재 블록 내 각 서브 블록 별로, 현재 블록 내 서브 블록이 존재하는 위치에 따라 서로 다른 기준점의 움직임 정보가 해당 서브 블록의 움직임 정보로 선택될 수 있다.
예를 들어, CP를 포함하거나 인접한 서브 블록의 경우(예를 들어, 앞서 도 15에서 좌상단 서브 블록, 우상단 서브 블록 및 좌하단 서브 블록), CP의 움직임 정보를 해당 서브 블록의 대표 움직임 정보로 결정하고, 그렇지 않은 서브 블록의 경우에는 특정 중심 기준점(1604a, 1603b, 1602c 또는 1601d)으로부터 대표 움직임 정보를 획득할 수 있다. 만약, 도 16의 서브 블록이 앞서 도 15의 좌상단 서브 블록이라면, 도 16의 서브 블록의 좌상단 기준점(1601a)은 도 15에서 CP(1502)에 해당할 수 있으므로, 이 경우 도 16의 서브 블록의 대표 움직임 정보로서 해당 블록의 CP(1502)의 움직임 정보가 이용될 수 있다.
2) 서브 블록의 대표 움직임 정보로 결정되는 기준점의 위치는 사전에 정의되거나, 인코더에서 디코더에게 시그널링될 수 있다.
2-1) 이때, 서브 블록의 대표 움직임 정보로 이용되는 기준점의 위치는 미리 고정되어 정의되어 인코더와 디코더 모두 사전에 알고 있을 수 있다.
예를 들어, 앞서 1-1)와 같이 서브 블록의 위치와 무관하게 또는 1-2)와 같이 서브 블록의 위치를 고려하여 해당 서브 블록의 대표 움직임 정보가 도출되는 경우, 서브 블록의 대표 움직임 정보로 이용하는 기준점의 위치가 미리 고정되어 정의될 수 있다.
이 경우, 인코더에서는 서브 블록의 대표 움직임 정보와 관련된 부가 정보를 시그널링할 필요가 없다는 장점이 있다.
2-2) 또는, 서브 블록의 대표 움직임 정보로 이용되는 기준점의 위치는 인코더에서 디코더에게 시그널링될 수 있다.
예를 들어, 앞서 1-1)과 같이 현재 블록 내 모든 서브 블록의 대표 움직임 정보가 동일한 위치의 기준점으로부터 도출되더라도, 각 블록 별로 서로 다른 위치의 기준점이 이용될 수 있다. 이 경우, 인코더는 각 블록 별로 기준점의 위치 정보를 디코더에게 시그널링할 수 있다.
또는, 앞서 1-2)와 같이 서브 블록의 위치에 따라 각 서브 블록 별로 대표 움직임 정보가 서로 다른 기준점으로 도출될 수 있으며, 이 경우 인코더는 각 서브 블록 별로(또는 각 블록 별로) 기준점의 위치 정보를 디코더에게 시그널링할 수 있다.
실시예 2
앞서 설명한 본 발명에 따른 실시예 1에서 기술한 바와 같이 앞서 앞서 수학식 1 및 2에 의해 블록 내부의 각 화소 단위로 임의의 위치에서 별개의 움직임 정보를 계산하여 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
그러나, 화소 단위로 다른 움직임 정보를 적용하여 예측 블록을 생성하는 것은 추가적인 연산량이나 과도한 메모리 접근 문제를 야기할 수 있으므로, 본 실시예에서는 옵티컬 플로우(optical flow) 알고리즘을 사용하여 화소 단위로 다른 움직임 정보를 반영하되, 움직임 정보를 변화시키는 대신 예측 블록에서의 화소 값에 영향을 주는 방법을 제안한다.
옵티컬 플로우(Optical flow)는 시야에서 물체(object)나 어떤 표면(surface), 모서리(edge) 등의 운동 패턴을 말한다. 즉, 어떤 특정한 시간(time)과 그 이전 시간의 이미지들 사이의 차이를 순차적으로 추출하여 물체 등의 움직임에 대한 패턴을 얻게 되는 것이다. 이는 단순히 현 프레임과 이전 프레임 만의 차이를 얻는 경우에 비하여 더욱 많은 움직임에 대한 정보를 얻게 하여준다. 옵티컬 플로우는 시각을 가진 동물의 시각적 인지기능에 있어서 어떤 움직이는 물체의 목표점을 찾을 수 있게 해주며 주변 환경의 구조를 이해하는 데에 도움을 주는 등 매우 중요한 기여도를 가진다. 기술적으로는 컴퓨터 비젼 시스템에서 3차원 영상을 해석한다거나 화상 압축 등에 활용될 수도 있다. 옵티컬 프로우를 실현하는 방법은 여러 가지가 제시되어 있다.
옵티컬 플로우를 적용한 기존 움직임 보상 방법에 따르면, 물체가 짧은 시간 움직일 때 그 화소값은 변하지 않고 일정 속도로 움직인다는 두 가지 가정을 통해 다음의 식을 유도한다.
구체적인 유도 과정은 다음과 같다.
첫째, 물체가 짧은 시간 동안 움직일 때 그 화소 값은 변하지 않는다고 가정한다. 시간 t에서 (x, y) 좌표의 화소값을 I(x, y, t)라고 가정하고, δt 시간 동안 δx(=Vx), δy(=Vy)로 움직였을 때의 화소값을 I(x + δx, y + δy, t + δt)로 가정한다. 위 가정에 의해 아래의 수학식 3이 성립한다.
Figure PCTKR2016003165-appb-M000003
수학식 3의 오른쪽 항을 테일러 급수(taylor series) 전개하면 아래 수학식 4와 같이 나열할 수 있다.
Figure PCTKR2016003165-appb-M000004
둘째, 물체가 짧은 시간 동안 일정 속도로 움직인다고 가정한다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 고정적인 움직임(steady motion)을 가지는 픽쳐의 양방향 예측 방법을 예시한다.
도 17을 참조하면, 현재 픽쳐(Cur Pic: current picture)(1710)를 중심으로 양방향의 참조 픽쳐(Ref: referece picture)(1720, 1730)가 존재하는 경우를 예시한다.
이때, 상술한 바와 같이, 대상(object)이 고정적인 움직임(steady motion)을 가진다는 가정에 의해, 현재 픽쳐(Cur Pic)(1710) 내 현재 처리 블록(1711)의 좌표로부터 참조 픽쳐 0(Ref0)(1720) 내 참조 블록 A 위치의 좌표까지의 오프셋(즉, 제1 움직임 벡터)(1721)와 현재 픽쳐(Cur Pic)(1701) 내 현재 처리 블록(1711)의 좌표로부터 참조 픽쳐 1(Ref1)(1730) 내 참조 블록 B 위치의 좌표까지의 오프셋(즉, 제2 움직임 벡터)(1731)는 대칭 값으로 표현될 수 있다. 즉, 참조 블록 A 위치와 관련된 제1 움직임 벡터(1721)와 참조 블록 B 위치와 관련된 제2 움직임 벡터(1731)는 크기가 동일하고, 방향은 반대로 표현될 수 있다.
앞서 설명한 두 가지의 가정에 의해 참조 블록 A 위치와 참조 블록 B 위치에서의 화소 값의 차이는 아래 수학식 5와 같이 정리된다.
Figure PCTKR2016003165-appb-M000005
수학식 5에서 (i, j)는 현재 처리 블록(1711) 내 임의의 화소의 위치를 나타낸다.
그리고,
Figure PCTKR2016003165-appb-I000001
,
Figure PCTKR2016003165-appb-I000002
,
Figure PCTKR2016003165-appb-I000003
는 각각 x 축(수평(horizontal) 축), y 축(세로(vertical) 축), t 축(시간(temporal) 축)에서의 편미분을 나타내므로, (i, j) 위치에서 x 축, y 축의 변화량/그래디언트(gradient)를 각각
Figure PCTKR2016003165-appb-I000004
,
Figure PCTKR2016003165-appb-I000005
(k=0, 1)로 나타낼 수 있다. 그리고, t축에서의 그래디언트(gradient), 즉, 예측 화소값을
Figure PCTKR2016003165-appb-I000006
(k = 0, 1)로 나타낼 수 있다.
앞서 물체가 짧은 시간 동안 움직일 때 그 화소 값은 변하지 않는다고 가정하였으므로, 수학식 5에 의해
Figure PCTKR2016003165-appb-I000007
를 최소화하는 화소 단위의 움직임 벡터 Vx(i, j), Vy(i, j)를 찾을 수 있다.
결국, A 참조 블록의 픽셀 값과 B 참조 블록의 픽셀 값이 동일한 값(또는 차이가 최소인 값)을 가지는 움직임 벡터를 찾는 것이 목적이나, 픽셀 간의 오차가 클 수 있으므로, 일정 윈도우 사이즈 내에서 화소 값들의 차이가 최소인 움직임 벡터를 찾을 수 있다. 따라서, (i, j)를 중심으로 윈도우(window) Ω 내에서 지역적 고정적인 움직임(locally steady motion)을 가진다고 가정하면, 윈도우가 (2M+1) × (2M+1)을 포함할 때 윈도우 내 위치는 (i', j')로 나타낼 수 있다. 이때, (i', j')는 i - M ≤ i' ≤ i + M, j - M ≤ j' ≤ j + M 를 만족한다.
따라서,
Figure PCTKR2016003165-appb-I000008
을 최소화하는 움직임 벡터를 찾는다.
Figure PCTKR2016003165-appb-M000006
Gx는 x 축의 그래디언트(gradient)의 합을 나타내고, Gy는 y 축의 그래디언트(gradient)의 합을 나타내며, δP는 t 축의 그래디언트(gradient), 즉 예측 화소값의 합을 나타낸다.
수학식 5의 각 항을 위의 수학식 6을 이용하여 정리하면, 아래 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2016003165-appb-M000007
수학식 7을 Vx, Vy로 편미분하여 정리하면 각각 수학식 8과 같다.
Figure PCTKR2016003165-appb-M000008
Figure PCTKR2016003165-appb-I000009
, S2=S4=
Figure PCTKR2016003165-appb-I000010
, S3=
Figure PCTKR2016003165-appb-I000011
, S5=
Figure PCTKR2016003165-appb-I000012
, S6=
Figure PCTKR2016003165-appb-I000013
라고 하면, 수학식 8의 Vx, Vy는 각각 수학식 9와 같은 식으로 정리된다.
Figure PCTKR2016003165-appb-M000009
따라서, Vx, Vy를 이용하여 예측값(Predictor)를 아래 수학식 10과 같이 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2016003165-appb-M000010
수학식 10에서 P[i, j]는 현재 블록 내 각 화소 [i, j]에 대한 예측값(predictor)를 나타낸다. P^(0)[i, j] 및 P^(1)[i, j]는 각각 L0 참조 블록 및 L1 참조 블록에 속한 각 화소 값을 나타낸다.
위와 같은 방법으로 옵티컬 플로우를 이용하여 각 화소 단위의 움직임 벡터 및 참조 값을 구할 수 있다.
앞서 실시예 1에서 기술한 바와 같이 아핀(Affine) 변환에 의해 서브 블록 단위의 대표 움직임 정보와 그에 따른 예측 블록이 양방향으로 각각 생성될 수 있다. 또한, 아핀(Affine) 변환에 의해 블록 단위로 움직임 정보와 그에 따른 예측 블록이 양방향으로 각각 생성될 수 있다.
이 경우, 디코더는 아핀 변환(Affine)이 적용되는 단위(즉, 서브블록 또는 블록) 단위로 상술한 옵티컬 플로우(optical flow) 알고리즘을 적용할 수 있다. 이에 따라, 화소 단위로 예측 블록이 갱신될 수 있다. 즉, 디코더는 현재 블록에 대한 예측 블록을 대상으로 옵티컬 플로우(optical flow) 알고리즘을 적용하여 화소 단위로 예측값을 생성함으로써, 예측 블록이 갱신될 수 있다.
실시예 3
아핀(Affine) 변환을 이용한 예측 블록이 양방향 예측으로부터 생성되는 경우, 상기 실시예 2와 같은 방법을 사용하여 옵티컬 플로우(optical flow) 알고리즘의 적용을 통해 화소 단위로 예측 블록의 갱신이 가능하다.
하지만, 단방향 예측인 경우, 화소단위의 예측 값이 하나만 존재하기 때문에 옵티컬 플로우(optical flow) 알고리즘의 적용이 불가능하다. 본 실시예에서는 단방향 예측인 경우에 대해서도 옵티컬 플로우(optical flow) 알고리즘 적용을 통해 화소 단위로 예측 블록의 갱신을 수행하는 방법에 대해 기술한다.
앞서 도 15와 같이 아핀(Affine) 변환에 의해 생성되는 예측 블록에서 서브 블록 단위의 대표 움직임 정보는 각 CP에서의 움직임 정보를 기준으로 각 서브블록의 위치를 반영하여 생성된 중간값에 해당할 수 있다.
따라서, 서브 블록 내의 복수의 특정 위치를 기준으로 복수의 예측 블록을 생성하는 것이 가능하다.
복수의 예측 블록을 생성하기 위한 서브 블록 내 기준점의 위치는 다양하게 설정될 수 있다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 블록 단위의 복수의 기준점을 선택하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 18(a)는 서브 블록의 좌상단 기준점(1801a) 및 우상단 기준점(1802a)의 움직임 정보가 대표 움직임 정보로 선택된 경우를 예시하며, 도 18(b)는 서브 블록의 좌상단 기준점(1801b) 및 좌하단 기준점(1802b)의 움직임 정보가 대표 움직임 정보로 선택된 경우를 예시하며, 도 18(c)는 서브 블록의 좌상단 기준점(1801c) 및 우하단 기준점(1802c)의 움직임 정보가 대표 움직임 정보로 선택된 경우를 예시한다.
도 18은 하나의 예시에 불과하며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 앞서 도 16에서 예시한 다양한 기준점 후보 중에서 복수(예를 들어, 2개)의 기준점의 움직임 정보가 대표 움직임 정보로 결정될 수 있다.
이와 같이, 서브 블록 내에서 복수의 기준점(즉, 기준 화소/샘플)의 움직임 정보를 대표 움직임 정보로 이용함으로써, 복수의 움직임 정보를 이용하여 복수의 예측 블록이 생성될 수 있다. 복수의 예측 블록들을 이용하여 수평, 수직 방향의 변화량/그래디언트(gradient)이 도출될 수 있으며, (서브) 블록 단위로 앞서 수학식 3 내지 수학식 10을 이용하여 옵티컬 플로우(optical flow) 알고리즘이 적용될 수 있다. 이처럼 앞서 실시예 2에서 양방향 예측에 옵티컬 플로우(optical flow)를 적용한 것과 유사하게 복수의 움직임 정보로부터 특정된 복수의 예측 블록을 이용하여 옵티컬 플로우(optical flow)를 적용하여 화소 단위로 예측값을 생성함으로써 현재 블록에 대한 예측 블록이 갱신될 수 있다.
이때, 복수의 기준점의 위치는 미리 정의되어 인코더가 디코더에게 시그널링할 필요가 없을 수도 있으며, 또는 각 서브 블록 별로(혹은 각 블록 별로) 선택되는 복수의 기준점에 대한 위치 정보가 디코더에게 시그널링될 수도 있다.
이때, 예를 들어, 도 18(a), 도 18(b) 또는 도 18(c)와 같이 블록 내 모든 서브 블록에 대하여 서브 블록의 위치와 무관하게 동일한 위치의 복수의 기준점이 선택될 수 있다.
또는, 블록 내에서 서브 블록의 위치에 따라 각 서브 블록 별로 서로 다른 위치의 복수의 기준점이 선택될 수 있으며, 또한 블록 내 모든 서브 블록에 대하여 화소 단위의 예측 블록 갱신을 적용(즉, 옵티컬 플로우(optical flow) 적용)하지 않을 수도 있다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 블록 단위의 복수의 기준점을 선택하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 19(a) 및 도 19(b)에서는 앞서 도 18(a)와 같이 복수의 기준점이 선택되는 경우를 A 타입으로 도시하고, 앞서 앞서 도 18(b)와 같이 복수의 기준점이 선택되는 경우를 B 타입으로 도시하였으며, 앞서 앞서 도 18(c)와 같이 복수의 기준점이 선택되는 경우를 C 타입으로 도시하였다.
도 19(a)와 같이, 블록 내 서브 블록의 위치에 따라 복수의 예측 블록을 생성하기 위한 기준점의 위치를 상이하게 적용할 수 있다.
또한, 도 19(b)와 같이, 특정 서브 블록(1901, 1902, 1903)에 대해서는 화소 단위로 예측 블록의 갱신을 적용(즉, 옵티컬 플로우(optical flow) 적용)하지 않고, 나머지 서브 블록에 대해서만 고정된 특정 기준점 혹은, 서브 블록 위치에 따라 다른 기준점을 적용하여 2개의 예측 블록이 생성될 수 있다.
이때, 화소 단위 예측 블록 갱신이 적용되지 않는 서브 블록은 블록 내 하나 이상의 임의의 서브 블록이 해당될 수 있다.
또한, 화소 단위 예측 블록 갱신이 적용되지 않는 서브 블록은 해당 블록의 각 CP를 포함하거나 인접한 하나 이상의 서브 블록이 될 수 있다. 이 경우, 화소 단위 예측 블록 갱신을 적용하지 않는 서브 블록은 앞서 설명한 방식과 같이 해당 서브 블록 내에서 선택된 단일의 기준점(예를 들어, CP)의 움직임 정보를 이용하여 단방향 예측 기반 예측 블록이 생성될 수 있다.
도 19와 같이 블록 내 서브 블록의 위치에 따라 선택되는 복수의 기준점의 위치 또는 화소 단위로 예측 블록의 갱신이 적용되지 않는 서브 블록의 위치 등은 하나의 예시에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 다양한 방법으로 블록 내 서브 블록의 위치에 따라 선택되는 복수의 기준점의 위치가 상이하게 결정될 수 있으며, 화소 단위로 예측 블록의 갱신이 적용되지 않는 서브 블록의 위치 또한 다양하게 결정될 수 있다.
위와 같이 단일의 서브 블록 내에서 복수의(예를 들어, 2개)의 기준점이 선택되고, 복수의 기준점의 움직임 벡터를 통해 복수의 예측 블록이 생성될 수 있다. 그리고, 생성된 복수의 예측 블록을 통해 수평, 수직 방향의 변화량(gradient)를 산출하면, 앞서 수학식 10과 같이 옵티컬 플로우(optical flow) 알고리즘을 적용하여 화소 단위로 예측 블록을 갱신할 수 있다.
한편, 앞서 수학식 10은 수평, 수직 방향의 변화량(gradient)를 적용하기 점의 예측 블록 부분 (i)과 수평, 수직 방향의 변화량 부분 (ii)의 2개의 부분으로 구성된다. 즉, 아래 수학식 11과 같이 (i), (ii) 부분으로 표시할 수 있다.
Figure PCTKR2016003165-appb-M000011
이때, (i) 부분을 위해 앞서 설명한 서브 블록 내 복수의 기준점으로부터 획득한 복수의 예측 블록을 사용할 수 있다.
또는, (i) 부분을 위해 서브 블록 내 단일의 기준점으로부터 획득한 하나의 예측 블록을 사용할 수도 있다. 이 경우, 앞서 수학식 11은 아래 수학식 12 및 13과 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2016003165-appb-M000012
Figure PCTKR2016003165-appb-M000013
즉, 수학식 12 또는 수학식 13과 같이 복수의 기준점의 움직임 정보로 획득한 복수의 예측 블록을 대상으로 옵티컬 플로우(optical flow)를 적용함으로써 산출된 수평, 수직 방향의 변화량(gradient)을 기반으로 단일의 기준점의 움직임 정보로 획득한 예측 블록을 화소 단위로 갱신할 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측 기반 영상 처리 방법을 예시하는 도면이다.
도 20을 참조하면, 디코더는 현재 블록의 제어점(control point)(또는 제어 화소/샘플)의 움직임 정보를 도출한다(S2001).
여기서, 제어점은 앞서 설명한 바와 같이, 현재 블록의 모서리에 위치하거나 현재 블록에 인접한 기준점(또는 기준 화소/샘플) 중에서 참조 블록을 특정하기 위하여 이용되는 기준점을 의미하며, 2개 내지 4개로 구성될 수 있다.
이때, 디코더는 앞서 설명한 바와 같이, 머지 모드와 동일/유사하게 이웃한 주변 블록의 움직임 정보(또는 주변 블록의 특정 CP의 움직임 정보) 혹은 시간적으로 다른 참조 픽쳐의 참조 블록의 움직임 정보(또는 참조 블록의 특정 CP의 움직임 정보)로부터 현재 블록의 제어점의 움직임 정보를 도출할 수 있다.
또는, 디코더는 앞서 설명한 바와 같이, AMVP 모드와 동일/유사하게 이웃한 주변 블록의 움직임 정보(또는 주변 블록의 특정 CP의 움직임 정보) 혹은 시간적으로 다른 참조 픽쳐의 참조 블록의 움직임 정보(또는 참조 블록의 특정 CP의 움직임 정보)와 보상 정보를 합하여 현재 블록의 제어점의 움직임 정보를 도출할 수 있다.
또한, 디코더는 앞서 도 13의 예시와 같이 주변 블록(혹은 시간적으로 다른 픽쳐의 블록)의 움직임 정보(혹은 해당 블록의 각 제어점의 움직임 정보)를 현재 블록의 크기와 주변 블록(혹은 시간적으로 다른 픽쳐의 블록)의 크기와의 차이(혹은 비율)을 이용하여 보정함으로써, 현재 블록의 각 제어점의 움직임 정보를 도출할 수 있다.
또한, 디코더는 앞서 도 14의 예시와 같이 주변 블록(혹은 시간적으로 다른 픽쳐의 블록)의 움직임 정보(혹은 해당 블록의 각 제어점의 움직임 정보)를 '주변 블록의 제어점의 좌표와 현재 블록의 제어점의 좌표 차이' 및 '주변 블록의 수평/수직 방향에 대한 제어점의 변화량'을 이용하여 보정함으로써 현재 블록의 각 제어점의 움직임 정보를 도출할 수 있다. 디코더는 현재 블록을 서브 블록으로 분할한다(S2002).
이때, 디코더는 앞서 설명한 바와 같이, 미리 정의된 서브 블록의 크기 및/또는 분할 현재를 이용하거나 인코더로부터 시그널링된 정보를 기반으로 현재 블록을 서브 블록으로 분할할 수 있다.
또는, 디코더는 앞서 설명한 바와 같이, 현재 블록 내 제어점의 움직임 정보 간 차이를 기반으로 현재 블록을 서브 블록으로 분할할 수도 있다. 즉, 현재 블록의 각 제어점에서의 움직임 정보를 기반으로 서브 블록의 크기 및/또는 분할 형태가 결정될 수 있다.
예를 들어, 서브 블록의 너비(width)는 좌상단 제어점의 움직임 정보 V0와 우상단 제어점의 움직임 정보 V1의 차이, 서브 블록의 높이(height)는 좌상단 제어점의 움직임 정보 V0와 좌하단 제어점의 움직임 정보 V2의 차이를 기반으로 정해질 수 있다. 일례로, 움직임 정보의 차이와 반비례하게 너비(width) 및 높이(height)의 크기가 정해질 수도 있다.
디코더는 제어점의 움직임 정보를 이용하여 아핀(Affine) 변환을 적용함으로써 서브 블록의 움직임 정보를 도출한다(S2003).
이때, 앞서 설명한 바와 같이, 각 서브 블록 별로 단일의 움직임 정보가 서브 블록의 움직임 정보로 이용될 수도 있다. 즉, 디코더는 앞서 도 16의 예시와 같이 서브 블록 내에서 단일의 기준점의 움직임 정보를 해당 서브 블록의 움직임 정보로 선택할 수 있다.
또한, 복수의 움직임 정보가 서브 블록의 움직임 정보로 이용될 수도 있다. 디코더는 앞서 도 18 및 도 19의 예시와 같이 서브 블록 내에서 복수의 기준점의 움직임 정보를 해당 서브 블록의 움직임 정보로 선택할 수 있다.
이와 같이 선택된 (단일의/복수의) 기준점의 움직임 정보는 앞서 수학식 1 및 2와 같이 해당 블록의 제어점의 움직임 정보를 이용하여 아핀(Affine) 변환을 적용함으로써 도출될 수 있다.
디코더는 서브 블록의 움직임 정보을 이용하여 서브 블록 단위로 예측 블록을 생성한다(S2004).
이때, 디코더는 앞서 S2003 단계에서 서브 블록 내 단일의 기준점의 움직임 정보를 해당 서브 블록의 움직임 정보로 이용하는 경우, 서브 블록의 움직임 정보를 이용하여 이전에 디코딩된 픽쳐로부터 단일의 참조 블록을 식별하고, 식별된 참조 블록으로 현재 서브 블록을 예측(즉, 예측 블록 생성)할 수 있다.
또는, 디코더는 앞서 S2003 단계에서 서브 블록 내 복수의 기준점의 움직임 정보를 해당 서브 블록의 움직임 정보로 이용하는 경우, 서브 블록의 움직임 정보를 이용하여 이전에 디코딩된 픽쳐로부터 복수의 참조 블록을 식별하고, 식별된 참조 블록들로 현재 서브 블록을 예측(즉, 예측 블록 생성)할 수 있다.
디코더는 앞서 실시예 2에서 설명한 바와 같이 옵티컬 플로우(optical flow)를 적용하여 화소 단위로 예측 블록을 갱신할 수 있다(S2005).
즉, 디코더는 앞서 S2003 단계에서 서브 블록 내 복수의 기준점의 움직임 정보를 이용하는 경우, 획득한 복수의 예측 블록을 이용하여 옵티컬 플로우(optical flow)를 적용함으로써 화소 단위로 예측 블록을 갱신할 수 있다.
이때, 디코더는 앞서 수학식 12 또는 수학식 13과 같이 단일의 기준점의 움직임 정보로 예측 블록을 생성하고, 복수의 기준점의 움직임 정보를 이용하여 생성된 복수의 예측 블록을 대상으로 옵티컬 플로우(optical flow)를 적용함으로써 산출된 수평, 수직 방향의 변화량(gradient)을 기반으로 상기 생성된 예측 블록을 화소 단위로 갱신할 수도 있다.
한편, 단일의 기준점의 움직임 정보만이 이용되어 예측되는 서브 블록의 경우 옵티컬 플로우(optical flow)가 적용되지 않을 수 있다.
또한, 제어점을 포함하거나 제어점에 인접한 서브 블록의 경우 옵티컬 플로우(optical flow)가 적용되지 않을 수 있다. 즉, 제어점을 포함하지 않거나 인접하지 않는 서브 블록만이 옵티컬 플로우(optical flow)가 적용될 수 있다.
이처럼 옵티컬 플로우(optical flow)가 적용되지 않는 서브 블록의 경우, 앞서 S2004 단계를 통해 해당 서브 블록의 예측 블록의 생성이 완료되며, S2005 단계를 수행되지 않을 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측부를 예시하는 도면이다.
도 21에서는 설명의 편의를 위해 인터 예측부(181, 도 1 참조; 261, 도 2 참조)를 하나의 블록으로 도시하였으나, 인터 예측부(181, 261)는 인코더 및/또는 디코더에 포함되는 구성으로 구현될 수 있다.
도 21을 참조하면, 인터 예측부(181, 261)는 앞서 도 5 내지 도 20에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 구체적으로, 인터 예측부(181, 261)는 제어점 움직임 정보 도출부(2101), 서브 블록 분할부(2102), 서브 블록 움직임 정보 도출부(2103) 및 예측 블록 생성부(2104)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 추가적으로 예측 블록 갱신부(2105)를 포함하여 구성될 수도 있다.
제어점 움직임 정보 도출부(2101)는 현재 블록의 제어점(control point)(또는 제어 화소/샘플)의 움직임 정보를 도출한다.
이때, 제어점 움직임 정보 도출부(2101)는 머지 모드와 동일/유사하게 이웃한 주변 블록의 움직임 정보(또는 주변 블록의 특정 CP의 움직임 정보) 혹은 시간적으로 다른 참조 픽쳐의 참조 블록의 움직임 정보(또는 참조 블록의 특정 CP의 움직임 정보)로부터 현재 블록의 제어점의 움직임 정보를 도출할 수 있다.
또는, 제어점 움직임 정보 도출부(2101)는 AMVP 모드와 동일/유사하게 이웃한 주변 블록의 움직임 정보(또는 주변 블록의 특정 CP의 움직임 정보) 혹은 시간적으로 다른 참조 픽쳐의 참조 블록의 움직임 정보(또는 참조 블록의 특정 CP의 움직임 정보)와 보상 정보를 합하여 현재 블록의 제어점의 움직임 정보를 도출할 수 있다.
또한, 제어점 움직임 정보 도출부(2101)는 앞서 도 13의 예시와 같이 주변 블록(혹은 시간적으로 다른 픽쳐의 블록)의 움직임 정보(혹은 해당 블록의 각 제어점의 움직임 정보)를 현재 블록의 크기와 주변 블록(혹은 시간적으로 다른 픽쳐의 블록)의 크기와의 차이(혹은 비율)을 이용하여 보정함으로써, 현재 블록의 각 제어점의 움직임 정보를 도출할 수 있다.
또한, 제어점 움직임 정보 도출부(2101)는 앞서 도 14의 예시와 같이 주변 블록(혹은 시간적으로 다른 픽쳐의 블록)의 움직임 정보(혹은 해당 블록의 각 제어점의 움직임 정보)를 '주변 블록의 제어점의 좌표와 현재 블록의 제어점의 좌표 차이' 및 '주변 블록의 수평/수직 방향에 대한 제어점 변화량'을 이용하여 보정함으로써 현재 블록의 각 제어점의 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
서브 블록 분할부(2102)는 현재 블록을 서브 블록으로 분할한다.
이때, 서브 블록 분할부(2102)는 미리 정의된 서브 블록의 크기 및/또는 분할 현재를 이용하거나 인코더로부터 시그널링된 정보를 기반으로 현재 블록을 서브 블록으로 분할할 수 있다.
또는, 서브 블록 분할부(2102)는 현재 블록 내 제어점의 움직임 정보 간 차이를 기반으로 현재 블록을 서브 블록으로 분할할 수도 있다. 즉, 현재 블록의 각 제어점에서의 움직임 정보를 기반으로 서브 블록의 크기 및/또는 분할 형태가 결정될 수 있다.
예를 들어, 서브 블록의 너비(width)는 좌상단 제어점의 움직임 정보 V0와 우상단 제어점의 움직임 정보 V1의 차이, 서브 블록의 높이(height)는 좌상단 제어점의 움직임 정보 V0와 좌하단 제어점의 움직임 정보 V2의 차이를 기반으로 정해질 수 있다. 일례로, 움직임 정보의 차이와 반비례하게 너비(width) 및 높이(height)의 크기가 정해질 수도 있다.
서브 블록 움직임 정보 도출부(2103)는 제어점의 움직임 정보를 이용하여 아핀(Affine) 변환을 적용함으로써 서브 블록의 움직임 정보를 도출한다.
이때, 서브 블록 움직임 정보 도출부(2103)는 각 서브 블록 별로 단일의 움직임 정보가 서브 블록의 움직임 정보로 이용할 수도 있다. 즉, 서브 블록 움직임 정보 도출부(2103)는 앞서 도 16의 예시와 같이 서브 블록 내에서 단일의 기준점의 움직임 정보를 해당 서브 블록의 움직임 정보로 선택할 수 있다.
또한, 서브 블록 움직임 정보 도출부(2103)는 복수의 움직임 정보를 서브 블록의 움직임 정보로 이용할 수도 있다. 서브 블록 움직임 정보 도출부(2103)는 앞서 도 18 및 도 19의 예시와 같이 서브 블록 내에서 복수의 기준점의 움직임 정보를 해당 서브 블록의 움직임 정보로 선택할 수도 있다.
이와 같이 선택된 (단일의/복수의) 기준점의 움직임 정보는 앞서 수학식 1 및 2와 같이 해당 블록의 제어점의 움직임 정보를 이용하여 아핀(Affine) 변환을 적용함으로써 도출될 수 있다.
예측 블록 생성부(2104)는 서브 블록의 움직임 정보을 이용하여 서브 블록 단위로 예측 블록을 생성한다.
이때, 예측 블록 생성부(2104)는 서브 블록 내 단일의 기준점의 움직임 정보를 해당 서브 블록의 움직임 정보로 이용하는 경우, 서브 블록의 움직임 정보를 이용하여 이전에 디코딩된 픽쳐로부터 단일의 참조 블록을 식별하고, 식별된 참조 블록으로 현재 서브 블록을 예측(즉, 예측 블록 생성)할 수 있다.
또는, 예측 블록 생성부(2104)는 서브 블록 내 복수의 기준점의 움직임 정보를 해당 서브 블록의 움직임 정보로 이용하는 경우, 서브 블록의 움직임 정보를 이용하여 이전에 디코딩된 픽쳐로부터 복수의 참조 블록을 식별하고, 식별된 참조 블록들로 현재 서브 블록을 예측(즉, 예측 블록 생성)할 수 있다.
또한, 추가적으로 예측 블록 갱신부(2105)가 더 포함되어 구성되는 경우, 예측 블록 갱신부(2105)는 옵티컬 플로우(optical flow)를 적용하여 화소 단위로 예측 블록을 갱신할 수 있다.
즉, 예측 블록 갱신부(2105)는 서브 블록 내 복수의 기준점의 움직임 정보를 이용하는 경우, 획득한 복수의 예측 블록을 이용하여 옵티컬 플로우(optical flow)를 적용함으로써 화소 단위로 예측 블록을 갱신할 수 있다.
이때, 예측 블록 갱신부(2105)는 앞서 수학식 12 또는 수학식 13과 같이 단일의 기준점의 움직임 정보로 예측 블록을 생성하고, 복수의 기준점의 움직임 정보를 이용하여 생성된 복수의 예측 블록을 대상으로 옵티컬 플로우(optical flow)를 적용함으로써 산출된 수평, 수직 방향의 변화량(gradient)을 기반으로 상기 생성된 예측 블록을 화소 단위로 갱신할 수도 있다.
또는, 단일의 기준점의 움직임 정보만이 이용되어 예측되는 서브 블록의 경우 옵티컬 플로우(optical flow)가 적용되지 않을 수도 있다.
또한, 제어점을 포함하거나 제어점에 인접한 서브 블록의 경우 옵티컬 플로우(optical flow)가 적용되지 않을 수 있다. 즉, 제어점을 포함하지 않거나 인접하지 않는 서브 블록만이 옵티컬 플로우(optical flow)가 적용될 수도 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

Claims (14)

  1. 인터 예측(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서,
    현재 블록의 참조 블록을 특정하기 위한 제어점(control point)의 움직임 정보를 도출하는 단계;
    상기 현재 블록을 서브 블록으로 분할하는 단계;
    상기 제어점의 움직임 정보를 이용하여 상기 서브 블록의 움직임 정보를 도출하는 단계; 및
    상기 서브 블록의 움직임 정보를 이용하여 서브 블록 단위로 예측 블록을 생성하는 단계를 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어점의 움직임 정보는 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간 영역(time domain)에서 다른 픽쳐의 참조 블록의 움직임 정보로부터 도출되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 주변 블록 또는 상기 참조 블록의 움직임 정보가 상기 현재 블록의 크기와 상기 주변 블록 또는 상기 참조 블록의 크기의 차이를 기반으로 보정됨으로써 상기 제어점의 움직임 정보가 도출되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 주변 블록 또는 상기 참조 블록 움직임 정보가, 상기 주변 블록 또는 상기 참조 블록의 제어점의 좌표와 상기 현재 블록의 제어점의 좌표 간의 차이, 및 상기 주변 블록 또는 상기 참조 블록의 제어점의 수평/수직 방향에 대한 변화량을 기반으로 보정됨으로써 상기 제어점의 움직임 정보가 도출되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어점의 움직임 정보를 기반으로 상기 서브 블록의 크기 및/또는 상기 서브 블록의 분할 형태가 결정되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 현재 블록의 좌상단 제어점의 움직임 정보와 상기 현재 블록의 우상단 제어점의 움직임 정보 간의 차이를 기반으로 상기 서브 블록의 너비(width)가 결정되고,
    상기 현재 블록의 좌상단 제어점의 움직임 정보와 상기 현재 블록의 좌하단 제어점의 움직임 정보 간의 차이를 기반으로 상기 서브 블록의 높이(height)가 결정되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 서브 블록 내 특정 기준점의 움직임 정보가 상기 서브 블록의 움직임 정보로 이용되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어점을 포함하거나 상기 제어점에 인접한 서브 블록의 경우, 상기 제어점의 움직임 정보가 상기 서브 블록의 움직임 정보로 이용되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 서브 블록 내 복수의 기준점의 움직임 정보가 상기 서브 블록의 움직임 정보로 이용되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    옵티컬 플로우(optical flow)를 적용하여 상기 예측 블록을 화소 단위로 갱신하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    단일의 기준점의 움직임 정보를 이용하여 상기 예측 블록이 생성되고,
    복수의 기준점의 움직임 정보를 이용하여 도출된 복수의 예측 블록을 대상으로 상기 옵티컬 플로우(optical flow)를 적용하여 상기 생성된 예측 블록이 화소 단위로 갱신되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제어점을 포함하지 않거나 상기 제어점에 인접하지 않은 서브 블록만이 상기 옵티컬 플로우(optical flow)가 적용되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제어점의 움직임 정보를 이용하여 아핀(Affine) 변환을 적용함으로써 상기 서브 블록의 움직임 정보가 도출되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  14. 인터 예측(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서,
    현재 블록의 참조 블록을 특정하기 위한 제어점(control point)의 움직임 정보를 도출하는 제어점 움직임 정보 도출부;
    상기 현재 블록을 서브 블록으로 분할하는 서브 블록 분할부;
    상기 제어점의 움직임 정보를 이용하여 상기 서브 블록의 움직임 정보를 도출하는 서브 블록 움직임 정보 도출부; 및
    상기 서브 블록의 움직임 정보를 이용하여 서브 블록 단위로 예측 블록을 생성하는 예측 블록 생성부를 포함하는 장치.
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