WO2018062921A1 - 영상 코딩 시스템에서 블록 분할 및 인트라 예측 방법 및 장치 - Google Patents

영상 코딩 시스템에서 블록 분할 및 인트라 예측 방법 및 장치 Download PDF

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장형문
남정학
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Definitions

  • the present invention relates to image coding technology, and more particularly, to a method and apparatus for block segmentation and intra prediction in an image coding system.
  • the demand for high resolution and high quality images such as high definition (HD) images and ultra high definition (UHD) images is increasing in various fields.
  • the higher the resolution and the higher quality of the image data the more information or bit rate is transmitted than the existing image data. Therefore, the image data can be transmitted by using a medium such as a conventional wired / wireless broadband line or by using a conventional storage medium. In the case of storage, the transmission cost and the storage cost are increased.
  • a high efficiency image compression technique is required to effectively transmit, store, and reproduce high resolution, high quality image information.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for improving image coding efficiency.
  • Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for improving block partitioning and intra prediction efficiency.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a method and apparatus for deriving a block structure of chroma components based on a block structure of luma components.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a method and apparatus for improving intra prediction performance for chroma components using an intra prediction mode for luma components.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a method for efficiently performing intra prediction while reducing the data amount of additional information.
  • an intra prediction method performed by an encoding apparatus includes deriving a partition structure of a luma block, deriving intra chroma prediction mode information for deriving an intra prediction mode of a chroma block corresponding to the luma block, and wherein the intra chroma prediction mode information is a DM (derived mode). Or a linear mode (LM), dividing the chroma block based on the partition structure of the luma block to derive a plurality of chroma subblocks, and generating prediction samples for the plurality of chroma subblocks. And encoding and outputting the split information and the prediction information.
  • DM derived mode
  • LM linear mode
  • an encoding apparatus for intra prediction is provided.
  • the encoding apparatus is configured to derive a picture division unit for deriving a partition structure of a luma block, intra chroma prediction mode information for deriving an intra prediction mode of a chroma block corresponding to the luma block, and the intra chroma prediction mode information is a DM ( In the case of a derived mode (LM) or a linear mode (LM), the chroma block is divided based on the partition structure of the luma block to derive a plurality of chroma subblocks, and generate prediction samples for the plurality of chroma subblocks. And an entropy encoding unit for encoding and outputting the partition information and the prediction information.
  • LM derived mode
  • LM linear mode
  • an entropy encoding unit for encoding and outputting the partition information and the prediction information.
  • an intra prediction method performed by a decoding apparatus includes deriving a partition structure of a luma block, deriving intra chroma prediction mode information for deriving an intra prediction mode of a chroma block corresponding to the luma block, and wherein the intra chroma prediction mode information is a DM (derived mode). Or a linear mode (LM), dividing the chroma block based on the partition structure of the luma block to derive a plurality of chroma subblocks, and generating prediction samples for the plurality of chroma subblocks. Characterized in that it comprises a.
  • a decoding apparatus for intra prediction derives a partition structure of the luma block based on the receiver for receiving the partition information and the partition information, and derives intra chroma prediction mode information for deriving an intra prediction mode of the chroma block corresponding to the luma block.
  • the intra chroma prediction mode information indicates a DM or linear mode
  • the chroma block is divided based on a partition structure of the luma block to derive a plurality of chroma subblocks, And a prediction unit for generating prediction samples for the chroma subblock of.
  • partitioning and intra prediction on a chroma block can be efficiently performed based on a partition structure of a luma block.
  • the block structure of the chroma component can be efficiently derived based on the block structure of the luma component.
  • the intra prediction performance on the chroma component can be improved by using the intra prediction mode on the luma component.
  • intra prediction can be efficiently performed while reducing the amount of additional data.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a video encoding apparatus to which the present invention may be applied.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration of a video decoding apparatus to which the present invention may be applied.
  • QTBT Quad Tree Binary Tree
  • 5A and 5B exemplarily illustrate intra prediction modes.
  • FIG. 6 shows an example in which DM is applied to a chroma block.
  • FIG. 7 illustrates an example in which LM is applied to a chroma block.
  • FIGS. 9 and 10 show an example in which DM is applied to a chroma block to which an independent partition structure is applied.
  • 11 and 12 illustrate another example in which DM is applied to a chroma block to which an independent partition structure is applied.
  • FIG. 13 shows an example in which LM is applied to a chroma block to which an independent partition structure is applied.
  • 15 to 18 exemplarily illustrate templates used for deriving LM parameters in units of chroma subblocks.
  • 19 and 20 illustrate another example in which LM is applied to a chroma block to which an independent partition structure is applied.
  • FIG. 21 schematically illustrates an example of an intra prediction method in image encoding according to the present invention.
  • FIG. 22 schematically illustrates an example of an intra prediction method in image decoding according to the present invention.
  • each configuration in the drawings described in the present invention are shown independently for the convenience of description of the different characteristic functions, it does not mean that each configuration is implemented by separate hardware or separate software.
  • two or more of each configuration may be combined to form one configuration, or one configuration may be divided into a plurality of configurations.
  • Embodiments in which each configuration is integrated and / or separated are also included in the scope of the present invention without departing from the spirit of the present invention.
  • a picture generally refers to a unit representing one image of a specific time zone
  • a slice is a unit constituting a part of a picture in coding.
  • One picture may be composed of a plurality of slices, and if necessary, the picture and the slice may be mixed with each other.
  • a pixel or a pel may refer to a minimum unit constituting one picture (or image). Also, 'sample' may be used as a term corresponding to a pixel.
  • a sample may generally represent a pixel or a value of a pixel, and may only represent pixel / pixel values of the luma component, or only pixel / pixel values of the chroma component.
  • a unit represents the basic unit of image processing.
  • the unit may include at least one of a specific region of the picture and information related to the region.
  • the unit may be used interchangeably with terms such as block or area in some cases.
  • an M ⁇ N block may represent a set of samples or transform coefficients composed of M columns and N rows.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a video encoding apparatus to which the present invention may be applied.
  • the video encoding apparatus 100 may include a picture divider 105, a predictor 110, a residual processor 120, an adder 140, a filter 150, and a memory 160. It may include.
  • the residual processing unit 120 may include a subtraction unit 121, a conversion unit 122, a quantization unit 123, a reordering unit 124, an inverse quantization unit 125, and an inverse conversion unit 126.
  • the picture divider 105 may divide the input picture into at least one processing unit.
  • the processing unit may be called a coding unit (CU).
  • the coding unit may be recursively split from the largest coding unit (LCU) according to a quad-tree binary-tree (QTBT) structure.
  • LCU largest coding unit
  • QTBT quad-tree binary-tree
  • one coding unit may be divided into a plurality of coding units of a deeper depth based on a quad tree structure and / or a binary tree structure.
  • the quad tree structure may be applied first and the binary tree structure may be applied later.
  • the binary tree structure may be applied first.
  • the coding procedure according to the present invention may be performed based on the final coding unit that is no longer split.
  • the maximum coding unit may be used as the final coding unit immediately based on coding efficiency according to the image characteristic, or if necessary, the coding unit is recursively divided into coding units of lower depths and optimized.
  • a coding unit of size may be used as the final coding unit.
  • the coding procedure may include a procedure of prediction, transform, and reconstruction, which will be described later.
  • the processing unit may include a coding unit (CU) prediction unit (PU) or a transform unit (TU).
  • the coding unit may be split from the largest coding unit (LCU) into coding units of deeper depths along the quad tree structure.
  • LCU largest coding unit
  • the maximum coding unit may be used as the final coding unit immediately based on coding efficiency according to the image characteristic, or if necessary, the coding unit is recursively divided into coding units of lower depths and optimized.
  • a coding unit of size may be used as the final coding unit. If a smallest coding unit (SCU) is set, the coding unit may not be split into smaller coding units than the minimum coding unit.
  • the final coding unit refers to a coding unit that is the basis of partitioning or partitioning into a prediction unit or a transform unit.
  • the prediction unit is a unit partitioning from the coding unit and may be a unit of sample prediction. In this case, the prediction unit may be divided into sub blocks.
  • the transform unit may be divided along the quad tree structure from the coding unit, and may be a unit for deriving a transform coefficient and / or a unit for deriving a residual signal from the transform coefficient.
  • a coding unit may be called a coding block (CB)
  • a prediction unit is a prediction block (PB)
  • a transform unit may be called a transform block (TB).
  • a prediction block or prediction unit may mean a specific area in the form of a block within a picture, and may include an array of prediction samples.
  • a transform block or a transform unit may mean a specific area in a block form within a picture, and may include an array of transform coefficients or residual samples.
  • the prediction unit 110 may perform a prediction on a block to be processed (hereinafter, referred to as a current block) and generate a predicted block including prediction samples of the current block.
  • the unit of prediction performed by the prediction unit 110 may be a coding block, a transform block, or a prediction block.
  • the prediction unit 110 may determine whether intra prediction or inter prediction is applied to the current block. As an example, the prediction unit 110 may determine whether intra prediction or inter prediction is applied on a CU basis.
  • the prediction unit 110 may derive a prediction sample for the current block based on reference samples outside the current block in the picture to which the current block belongs (hereinafter, referred to as the current picture). In this case, the prediction unit 110 may (i) derive the prediction sample based on the average or interpolation of neighboring reference samples of the current block, and (ii) the neighbor reference of the current block.
  • the prediction sample may be derived based on a reference sample present in a specific (prediction) direction with respect to the prediction sample among the samples. In case of (i), it may be called non-directional mode or non-angle mode, and in case of (ii), it may be called directional mode or angular mode.
  • the prediction mode may have, for example, 33 directional prediction modes and at least two non-directional modes.
  • the non-directional mode may include a DC prediction mode and a planner mode (Planar mode).
  • the prediction unit 110 may determine the prediction mode applied to the current block by using the prediction mode applied to the neighboring block.
  • the prediction unit 110 may derive the prediction sample for the current block based on the sample specified by the motion vector on the reference picture.
  • the prediction unit 110 may apply one of a skip mode, a merge mode, and a motion vector prediction (MVP) mode to derive a prediction sample for the current block.
  • the prediction unit 110 may use the motion information of the neighboring block as the motion information of the current block.
  • the skip mode unlike the merge mode, the difference (residual) between the prediction sample and the original sample is not transmitted.
  • the MVP mode the motion vector of the current block may be derived using the motion vector of the neighboring block as a motion vector predictor.
  • the neighboring block may include a spatial neighboring block existing in the current picture and a temporal neighboring block present in the reference picture.
  • a reference picture including the temporal neighboring block may be called a collocated picture (colPic).
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture index.
  • Information such as prediction mode information and motion information may be encoded (entropy) and output in the form of a bitstream.
  • the highest picture on the reference picture list may be used as the reference picture.
  • Reference pictures included in a reference picture list may be sorted based on a difference in a picture order count (POC) between a current picture and a corresponding reference picture.
  • POC picture order count
  • the subtraction unit 121 generates a residual sample which is a difference between the original sample and the prediction sample.
  • residual samples may not be generated as described above.
  • the transform unit 122 generates transform coefficients by transforming the residual sample in units of transform blocks.
  • the transform unit 122 may perform the transform according to the size of the transform block and the prediction mode applied to the coding block or the prediction block that spatially overlaps the transform block. For example, if intra prediction is applied to the coding block or the prediction block that overlaps the transform block, and the transform block is a 4 ⁇ 4 residual array, the residual sample is configured to perform a discrete sine transform (DST) transform kernel.
  • the residual sample may be transformed using a discrete cosine transform (DCT) transform kernel.
  • DST discrete sine transform
  • DCT discrete cosine transform
  • the quantization unit 123 may quantize the transform coefficients to generate quantized transform coefficients.
  • the reordering unit 124 rearranges the quantized transform coefficients.
  • the reordering unit 124 may reorder the quantized transform coefficients in the form of a block into a one-dimensional vector form through a coefficient scanning method. Although the reordering unit 124 has been described in a separate configuration, the reordering unit 124 may be part of the quantization unit 123.
  • the entropy encoding unit 130 may perform entropy encoding on the quantized transform coefficients.
  • Entropy encoding may include, for example, encoding methods such as exponential Golomb, context-adaptive variable length coding (CAVLC), context-adaptive binary arithmetic coding (CABAC), and the like.
  • the entropy encoding unit 130 may encode information necessary for video reconstruction other than the quantized transform coefficient (for example, a value of a syntax element) together or separately. Entropy encoded information may be transmitted or stored in units of network abstraction layer (NAL) units in the form of bitstreams.
  • NAL network abstraction layer
  • the inverse quantization unit 125 inverse quantizes the quantized values (quantized transform coefficients) in the quantization unit 123, and the inverse transformer 126 inverse transforms the inverse quantized values in the inverse quantization unit 125 to obtain a residual sample.
  • the adder 140 reconstructs the picture by combining the residual sample and the predictive sample.
  • the residual sample and the predictive sample may be added in units of blocks to generate a reconstructed block.
  • the adder 140 may be part of the predictor 110.
  • the adder 140 may be called a restoration unit or a restoration block generation unit.
  • the filter unit 150 may apply a deblocking filter and / or a sample adaptive offset to the reconstructed picture. Through deblocking filtering and / or sample adaptive offset, the artifacts of the block boundaries in the reconstructed picture or the distortion in the quantization process can be corrected.
  • the sample adaptive offset may be applied on a sample basis and may be applied after the process of deblocking filtering is completed.
  • the filter unit 150 may apply an adaptive loop filter (ALF) to the reconstructed picture. ALF may be applied to the reconstructed picture after the deblocking filter and / or sample adaptive offset is applied.
  • ALF adaptive loop filter
  • the memory 160 may store reconstructed pictures (decoded pictures) or information necessary for encoding / decoding.
  • the reconstructed picture may be a reconstructed picture after the filtering process is completed by the filter unit 150.
  • the stored reconstructed picture may be used as a reference picture for (inter) prediction of another picture.
  • the memory 160 may store (reference) pictures used for inter prediction.
  • pictures used for inter prediction may be designated by a reference picture set or a reference picture list.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration of a video decoding apparatus to which the present invention may be applied.
  • the video decoding apparatus 200 may include an entropy decoding unit 210, a residual processor 220, a predictor 230, an adder 240, a filter 250, and a memory 260. It may include.
  • the residual processor 220 may include a rearrangement unit 221, an inverse quantization unit 222, and an inverse transform unit 223.
  • the video decoding apparatus 200 may include a receiver that receives a bitstream including video information. The receiver may be configured as a separate module or may be included in the entropy decoding unit 210.
  • the video decoding apparatus 200 may reconstruct the video in response to a process in which the video information is processed in the video encoding apparatus.
  • the video decoding apparatus 200 may perform video decoding using a processing unit applied in the video encoding apparatus.
  • the processing unit block of video decoding may be, for example, a coding unit, and in another example, a coding unit, a prediction unit, or a transform unit.
  • the coding unit may be split along the quad tree structure and / or binary tree structure from the largest coding unit.
  • the prediction unit and the transform unit may be further used in some cases, in which case the prediction block is a block derived or partitioned from the coding unit and may be a unit of sample prediction. At this point, the prediction unit may be divided into subblocks.
  • the transform unit may be divided along the quad tree structure from the coding unit, and may be a unit for deriving a transform coefficient or a unit for deriving a residual signal from the transform coefficient.
  • the entropy decoding unit 210 may parse the bitstream and output information necessary for video reconstruction or picture reconstruction. For example, the entropy decoding unit 210 decodes information in a bitstream based on a coding method such as exponential Golomb coding, CAVLC, or CABAC, quantized values of syntax elements necessary for video reconstruction, and residual coefficients. Can be output.
  • a coding method such as exponential Golomb coding, CAVLC, or CABAC, quantized values of syntax elements necessary for video reconstruction, and residual coefficients. Can be output.
  • the CABAC entropy decoding method receives a bin corresponding to each syntax element in a bitstream, and decodes syntax element information and decoding information of neighboring and decoding target blocks or information of symbols / bins decoded in a previous step.
  • the context model may be determined using the context model, the probability of occurrence of a bin may be predicted according to the determined context model, and arithmetic decoding of the bin may be performed to generate a symbol corresponding to the value of each syntax element. have.
  • the CABAC entropy decoding method may update the context model by using the information of the decoded symbol / bin for the context model of the next symbol / bean after determining the context model.
  • the information related to the prediction among the information decoded by the entropy decoding unit 210 is provided to the prediction unit 230, and the residual value on which the entropy decoding has been performed by the entropy decoding unit 210, that is, the quantized transform coefficient, is used as a reordering unit ( 221 may be input.
  • the reordering unit 221 may rearrange the quantized transform coefficients in a two-dimensional block form.
  • the reordering unit 221 may perform reordering in response to coefficient scanning performed by the encoding apparatus.
  • the rearrangement unit 221 has been described in a separate configuration, but the rearrangement unit 221 may be part of the inverse quantization unit 222.
  • the inverse quantization unit 222 may dequantize the quantized transform coefficients based on the (inverse) quantization parameter and output the transform coefficients.
  • information for deriving a quantization parameter may be signaled from the encoding apparatus.
  • the inverse transform unit 223 may inversely transform transform coefficients to derive residual samples.
  • the prediction unit 230 may perform prediction on the current block and generate a predicted block including prediction samples for the current block.
  • the unit of prediction performed by the prediction unit 230 may be a coding block, a transform block, or a prediction block.
  • the prediction unit 230 may determine whether to apply intra prediction or inter prediction based on the information about the prediction.
  • a unit for determining which of intra prediction and inter prediction is to be applied and a unit for generating a prediction sample may be different.
  • the unit for generating a prediction sample in inter prediction and intra prediction may also be different.
  • whether to apply inter prediction or intra prediction may be determined in units of CUs.
  • a prediction mode may be determined and a prediction sample may be generated in PU units
  • intra prediction a prediction mode may be determined in PU units and a prediction sample may be generated in TU units.
  • the prediction unit 230 may derive the prediction sample for the current block based on the neighbor reference samples in the current picture.
  • the prediction unit 230 may derive the prediction sample for the current block by applying the directional mode or the non-directional mode based on the neighbor reference samples of the current block.
  • the prediction mode to be applied to the current block may be determined using the intra prediction mode of the neighboring block.
  • the prediction unit 230 may derive the prediction sample for the current block based on the sample specified on the reference picture by the motion vector on the reference picture.
  • the prediction unit 230 may apply any one of a skip mode, a merge mode, and an MVP mode to derive a prediction sample for the current block.
  • motion information required for inter prediction of the current block provided by the video encoding apparatus for example, information about a motion vector, a reference picture index, and the like may be obtained or derived based on the prediction information.
  • the motion information of the neighboring block may be used as the motion information of the current block.
  • the neighboring block may include a spatial neighboring block and a temporal neighboring block.
  • the prediction unit 230 may construct a merge candidate list using motion information of available neighboring blocks, and may use information indicated by the merge index on the merge candidate list as a motion vector of the current block.
  • the merge index may be signaled from the encoding device.
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture. When the motion information of the temporal neighboring block is used in the skip mode and the merge mode, the highest picture on the reference picture list may be used as the reference picture.
  • the difference (residual) between the prediction sample and the original sample is not transmitted.
  • the motion vector of the current block may be derived using the motion vector of the neighboring block as a motion vector predictor.
  • the neighboring block may include a spatial neighboring block and a temporal neighboring block.
  • a merge candidate list may be generated by using a motion vector of a reconstructed spatial neighboring block and / or a motion vector corresponding to a Col block, which is a temporal neighboring block.
  • the motion vector of the candidate block selected from the merge candidate list is used as the motion vector of the current block.
  • the information about the prediction may include a merge index indicating a candidate block having an optimal motion vector selected from candidate blocks included in the merge candidate list.
  • the prediction unit 230 may derive the motion vector of the current block by using the merge index.
  • a motion vector predictor candidate list may be generated using a motion vector of a reconstructed spatial neighboring block and / or a motion vector corresponding to a Col block, which is a temporal neighboring block.
  • the prediction information may include a prediction motion vector index indicating an optimal motion vector selected from the motion vector candidates included in the list.
  • the prediction unit 230 may select the predicted motion vector of the current block from the motion vector candidates included in the motion vector candidate list using the motion vector index.
  • the prediction unit of the encoding apparatus may obtain a motion vector difference (MVD) between the motion vector of the current block and the motion vector predictor, and may encode the output vector in a bitstream form. That is, MVD may be obtained by subtracting the motion vector predictor from the motion vector of the current block.
  • the prediction unit 230 may obtain a motion vector difference included in the information about the prediction, and derive the motion vector of the current block by adding the motion vector difference and the motion vector predictor.
  • the prediction unit may also obtain or derive a reference picture index or the like indicating a reference picture from the information about the prediction.
  • the adder 240 may reconstruct the current block or the current picture by adding the residual sample and the predictive sample.
  • the adder 240 may reconstruct the current picture by adding the residual sample and the predictive sample in block units. Since the residual is not transmitted when the skip mode is applied, the prediction sample may be a reconstruction sample.
  • the adder 240 has been described in a separate configuration, the adder 240 may be part of the predictor 230. On the other hand, the adder 240 may be called a restoration unit or a restoration block generation unit.
  • the filter unit 250 may apply the deblocking filtering sample adaptive offset, and / or ALF to the reconstructed picture.
  • the sample adaptive offset may be applied in units of samples and may be applied after deblocking filtering.
  • ALF may be applied after deblocking filtering and / or sample adaptive offset.
  • the memory 260 may store reconstructed pictures (decoded pictures) or information necessary for decoding.
  • the reconstructed picture may be a reconstructed picture after the filtering process is completed by the filter unit 250.
  • the memory 260 may store pictures used for inter prediction.
  • pictures used for inter prediction may be designated by a reference picture set or a reference picture list.
  • the reconstructed picture can be used as a reference picture for another picture.
  • the memory 260 may output the reconstructed picture in an output order.
  • the coding When coding is performed on an input picture, the coding may be performed based on one processing unit.
  • the processing unit may be referred to as a coding unit (CU).
  • coding is performed in units of regions including similar information in the picture, conversion efficiency may be improved, thereby improving overall coding efficiency.
  • prediction accuracy As coding is performed in units of regions including similar information in the picture, prediction accuracy may be improved, thereby improving overall coding efficiency.
  • QT quad tree
  • splitting the CUs to include exactly similar information may be limited. In this case, dividing the picture into non-square CUs including information representing the specific object may improve coding efficiency.
  • QTBT Quad Tree Binary Tree
  • the QTBT structure may indicate a structure in which a CU (or CTU) is divided through a QT structure and divided through a binary tree (BT) structure. That is, the QTBT may represent a partition structure formed by combining the QT structure and the BT structure, and when a picture is coded in units of CTU, the CTU may be split through the QT structure, Leaf nodes may be additionally partitioned through the BT structure.
  • the leaf node may represent a CU that is no longer split in the QT structure, and the leaf node may be called an end node.
  • the QT structure may represent a structure in which a 2Nx2N size CU (or CTU) is divided into four NxN size sub-CUs, and the BT structure is a 2Nx2N size CU having two Nx2N (or nLx2N, nRx2N).
  • a sub-CU of size or a structure divided into two 2N ⁇ N (or 2N ⁇ nU, 2N ⁇ nD) sized sub CUs may be represented. Referring to (a) of FIG.
  • a CU may be divided into square CUs having a lower depth through a QT structure, and in addition, a specific CU among the square CUs may have non-square CUs having a lower depth through a BT structure. It can be divided into
  • 3B illustrates an example of syntax signaling of the QTBT structure.
  • the solid line shown in (b) of FIG. 3 may represent a QT structure, and the dotted line may represent a BT structure.
  • the syntax for the CU of the lower depth from the upper depth may be indicated from the top to the bottom.
  • the syntax for the upper left, upper right, lower left and lower right CUs may be indicated in a left to right direction.
  • the uppermost number may represent the syntax for a CU of n depth
  • the numbers in the second position from the top are CUs of n + 1 depth
  • the fourth from the top The numbers in the location may indicate the syntax for CUs of n + 3 depth.
  • numbers indicated in bold may indicate values of syntaxes for the QT structure
  • numbers not indicated in bold may indicate values of syntaxes for the BT structure.
  • a QT segmentation flag indicating whether a CU is partitioned through the QT structure may be transmitted. That is, a flag indicating whether the 2N ⁇ 2N size CU is divided into four N ⁇ N size CUs may be transmitted. For example, when the value of the QT splitting flag for the CU is 1, the CU may be divided into 4 sub-CUs, and when the value of the QT splitting flag for the CU is 0, the CU May not be divided.
  • information about a maximum CU size, a minimum CU size, a maximum depth, etc. in the QT structure may be transmitted to adjust the QT structure for the input image.
  • Information about the above-described QT structure may be transmitted for each slice type, or may be transmitted for each of image components (luminance component, chroma component, etc.).
  • information about the BT structure may be transmitted for the end node that is no longer split in the QT structure. That is, information about the BT structure for the CU corresponding to the end node in the QT structure may be transmitted.
  • the information including the information on the BT structure may be referred to as additional partition information. For example, a BT partition flag indicating whether the CU is partitioned through the BT structure, that is, whether the BT structure is applied to the CU may be transmitted.
  • the CU when the value for the BT split flag is 1, the CU may be split into two sub-CUs, and when the value for the BT split flag is 0, the CU may not be split.
  • information about a maximum CU size, a minimum CU size, a maximum depth, etc. in the BT structure may be transmitted to adjust the BT structure for the input image.
  • Information about the above-described BT structure may be transmitted for each slice type or may be transmitted for each of the image components.
  • the CU When the CU is divided through the BT structure, the CU may be divided in a horizontal or vertical direction. In which direction the CU is divided, that is, a BT partition mode index indicating the partition type of the CU may be further transmitted.
  • the division structure of the luma component block (hereinafter referred to as the luma block) may be set to be the same as that of the chroma component block (hereinafter referred to as the chroma block) or may be set differently. Whether the partition structure of the chroma block is dependent or independent of the partition structure of the luma block may be determined based on the slice type.
  • the slice type may be one of an I (intra) slice, a P (predictive) slice, and a B (bi-predictive) slice.
  • the I slice represents a slice decoded using only intra prediction.
  • the P slice represents a slice that can be decoded using intra prediction or inter prediction, wherein the inter prediction indicates a prediction in which at most one motion vector and reference picture index are used to predict the sample values of each block.
  • the B slice represents a slice that can be decoded using intra prediction or inter prediction, wherein the inter prediction indicates a prediction in which up to two motion vectors and reference picture indices are used to predict the sample values of each block. .
  • the luma block and the chroma block in the I slice may have different (independent) partition structures. That is, in this case, the above-described partitioning flags may be signaled separately for the luma block with respect to the chroma block.
  • the luma block and the chroma block in the slice may have the same partition structure.
  • the ratio of the luma sample and the chroma sample may be set differently for the same region, and thus the size of the luma block for the same region on the picture.
  • the size of the chroma block can be set smaller.
  • the partition structure of the chroma block depends on the partition structure of the luma block, and this may be applied when the current slice is a P slice or a B slice.
  • the division structure of the chroma block is set independently from the division structure of the luma block, and this may be applied when the current slice is an I slice.
  • the prediction sample is derived using at least one neighboring sample according to the intra prediction mode based on the current block.
  • the intra prediction mode may include, for example, 33 rectangular (or angular) prediction modes and two non-directional (or non-angular) prediction modes as follows.
  • Intra prediction mode Associated name 0 Intra planner One Intra DC 2 ... 34 Intra Angular2 ... Intra Angular34
  • the intra prediction mode 0 indicates an intra planner mode
  • the intra prediction mode 1 indicates an intra DC mode
  • Intra prediction modes 2 to 34 indicate intra angular 2 mode ... intra angular 34 mode, respectively.
  • the intra planner mode and the intra DC mode are non-directional prediction modes, and the intra angular 2 to intra angular 34 modes are directional prediction modes.
  • 5A and 5B exemplarily illustrate intra prediction modes.
  • an intra prediction mode having horizontal directionality and an intra prediction mode having vertical directionality may be distinguished from an intra prediction mode 18 having an upper left diagonal prediction direction.
  • the numbers 32-32 of FIG. 5A represent the vertical or horizontal displacement of 1/32 units on the sample grid position.
  • Intra prediction modes 2 to 17 have a horizontal direction
  • intra prediction modes 18 to 34 have a vertical direction.
  • 10 intra prediction mode and 26 intra prediction mode respectively indicate a horizontal intra prediction mode and a vertical intra prediction mode, and based on the prediction direction of the angular intra mode, Can be expressed in degrees.
  • the relative angle corresponding to each intra prediction mode may be expressed based on the horizontal reference angle 0 ° corresponding to the intra prediction mode 10, and the vertical reference angle corresponding to the intra prediction mode 26 reference 0 °.
  • the relative angle corresponding to each intra prediction mode can be expressed.
  • the intra prediction modes 0 and 1 have no directionality, and a prediction sample may be derived based on bidirectional interpolation of neighboring samples or an average value of neighboring samples.
  • the intra prediction modes 2 to 34 have the directionality as shown in FIG. 5B, and the prediction sample may be derived using the peripheral reference samples positioned in the prediction direction based on the position of the prediction sample. In this case, if there is no surrounding sample in units of an integer sample at the corresponding prediction direction position, a fractional sample is generated through interpolation of two integer samples adjacent to the corresponding direction position.
  • the prediction sample may be derived based on the fractional sample.
  • the decoding apparatus may determine one of the most probable mode (mpm) candidates derived based on the intra prediction mode of the left block of the current block and the intra prediction mode of the upper block. Or one of the remaining intra prediction modes not included in the mpm candidates may be selected based on the remaining intra prediction mode information.
  • mpm most probable mode
  • the mpm index may be signaled in the form of an mpm_idx syntax element, and the remaining intra prediction mode information may be signaled in the form of a rem_intra_luma_pred_mode syntax element.
  • the remaining intra prediction mode information may index remaining intra prediction modes not included in the mpm candidates among all intra prediction modes in order of prediction mode number to indicate one of them.
  • the intra prediction mode for the chroma component may be indicated based on the intra chroma prediction mode information, and the intra chroma prediction mode information may be signaled in the form of an intra_chroma_pred_mode syntax element.
  • the intra chroma prediction mode information may indicate one of a planar mode, a DC mode, a vertical mode, a horizontal mode, a derived mode, and a linear mode (LM).
  • the planner mode may indicate an intra prediction mode of 0, the DC mode of 1 intra prediction mode, the vertical mode of 26 intra prediction modes, and the horizontal mode of 10 intra prediction modes.
  • DM and LM are dependent prediction modes that predict chroma blocks using luma block information.
  • DM indicates a mode in which the same intra prediction mode as the intra prediction mode for the luma component is applied as the intra prediction mode for the chroma component.
  • FIG. 6 shows an example in which DM is applied to a chroma block.
  • the intra prediction mode of the chroma component may use the intra prediction mode of the corresponding luma component as it is.
  • the intra prediction mode of the chroma component may be the intra prediction mode 33.
  • the LM subsamples reconstructed samples of the luma block in the process of generating a prediction block for the chroma block, and then applies samples obtained by applying LM parameters ⁇ and ⁇ to the subsampled samples. It is a method used as prediction samples.
  • FIG. 7 illustrates an example in which LM is applied to a chroma block.
  • 8 exemplarily shows peripheral reference samples used as a template for LM parameter derivation.
  • the predictor of the formula of (b) may represent a prediction sample, and compID may represent an ID or an index for a color component.
  • Value 2 may represent Cr among chroma components.
  • ReconLuma represents a luma component reconstruction sample.
  • the prediction block of the chroma block may include chroma prediction samples derived by multiplying ⁇ and adding ⁇ to the subsampled luma component reconstruction block samples. In this case, by multiplying ⁇ and adding ⁇ based on the phase of the subsampled luma component reconstruction block sample, a chroma prediction sample of a corresponding phase may be derived.
  • the LM parameters ⁇ and ⁇ use the least squares method so that the template of the chroma block is most similar to the template of the luma block by using the surrounding reference samples of the current (luma / chroma) block as a template as shown in FIG. 8.
  • the peripheral reference samples of the luma block may be subsampled and used as a template.
  • the LM parameter may be derived based on a linear model, for example, ⁇ and ⁇ may be derived based on the following equation.
  • the LM parameters ⁇ and ⁇ represent the scaling factor and offset, respectively, and x and y are the (subsampled) peripheral reference sample values of the luma block and the chroma reference sample of the chroma block, respectively, used to derive the LM parameters.
  • the difference between both sides of Equation 1 may be regarded as an error E, and LM parameters ⁇ and ⁇ satisfying a condition for minimizing the error are obtained, and the sample of the subsampled luma block is obtained. Applicable to these fields. That is, after the LM parameter is derived, the scaling samples and the offset may be applied to the samples of the subsampled luma block on a sample basis to derive the prediction samples of the chroma block.
  • Equation 1 Since the LM parameters ⁇ and ⁇ to be obtained in Equation 1 are values that minimize errors of both sides, the equation for obtaining the LM parameters can be expressed as follows.
  • E ( ⁇ , ⁇ ) represents ⁇ and ⁇ values for minimizing errors, where i represents indexing of each sample and ⁇ (lambda) represents a control parameter.
  • the lambda can be predetermined or can be derived based on x, for example.
  • ⁇ may be set to 0 so that the rear end of Equation 2 may be omitted. The same applies to the equations described below.
  • Equation 2 can be summarized as follows.
  • the LM parameters ⁇ and ⁇ may be derived as follows.
  • N represents a normalization parameter.
  • N is Can be derived from a part.
  • N may be determined based on the size of the chroma block.
  • the chroma block when performing prediction in the coding process of the chroma component, when using the information of the luma component, the chroma block is partitioned in the same form as the partition structure of the luma block, and encoding and decoding are performed for each divided block unit. Can be done.
  • the partition structure of the luma block and the partition structure of the chroma block are set independently, when using dependent prediction modes such as DM and LM, the partition structure of the luma block and the partition structure of the chroma block may be different. have.
  • the intra prediction mode of the luma block or the reconstructed sample information of the luma block is used for the chroma block, and there is no problem when the split structure of the chroma block is the same as that of the corresponding luma block.
  • additional division of the luma block or division into another structure it may be inferred that there are a plurality of intra prediction modes at corresponding positions, or an edge exists at a texture of the corresponding positions.
  • the partition structure of the luma block without additional signaling of the current chroma block is considered in consideration of the partition structure of the corresponding luma block.
  • the same partition structure as may be applied to the chroma block, and prediction may be performed in units of each divided block.
  • the chroma block when DM is applied to a chroma block, the chroma block is partitioned in the same way as the partition structure of the corresponding luma block in the coding and prediction process of the chroma block, and the luma corresponding to each divided (sub) block unit.
  • the intra prediction mode of the component may be used to perform intra prediction on the corresponding (sub) block.
  • the current chroma block when DM is applied to the chroma block under the condition that the luma block and the chroma block may have different block division structures, the current chroma block may be added by referring to the block division shape of the corresponding luma block.
  • Intra prediction and decoding may be performed by dividing the current chroma block without information (division syntax) and deriving a prediction mode for the chroma component from the prediction mode for the luma component at the corresponding position in each divided (sub) block unit. Can be.
  • FIGS. 9 and 10 show an example in which DM is applied to a chroma block to which an independent partition structure is applied.
  • DM is applied to a chroma block to which an independent partition structure is applied.
  • a partition structure independent of the partition structure of the luma block may be applied to the chroma block.
  • the intra prediction mode for the chroma block may use the intra prediction mode of the corresponding luma block 950.
  • the partition structure of the chroma block 900 and the corresponding block structure of the luma block 950 may be different.
  • the intra prediction mode of the block including the specific position of the luma block 950 may be used as the intra prediction mode of the chroma block 900 with respect to the chroma block 900.
  • the specific position may include, for example, an upper left sample position or a lower right position of the center of the luma block 950.
  • the chroma block 1000 may be divided based on the partition structure of the corresponding luma block 1050, and the intra prediction mode of the luma subblock corresponding to the location of each chroma subblock. May be used as an intra prediction mode of a corresponding chroma subblock.
  • 11 and 12 illustrate another example in which DM is applied to a chroma block to which an independent partition structure is applied.
  • the chroma block is not divided.
  • the luma block corresponding to the chroma block cannot be specified, and thus the chroma block is based on the partition structure of the luma block. It cannot be divided.
  • the chroma block is partitioned in the same way as the partition structure of the corresponding luma block in the coding and prediction process of the chroma block, and the LM parameter is divided by the chroma (sub) block.
  • a prediction sample for the corresponding chroma (sub) block can be derived.
  • the LM parameter is derived based on the template (subsampled peripheral reference samples) of the luma block corresponding to the template of the chroma block (peripheral reference samples).
  • a linear sample may be applied to the subsampled reconstructed samples of the luma block to derive a predictive sample of the chroma block.
  • the edge is included in the texture of the current block, and it can be inferred that the difference between sample values around the edge is large.
  • the LM parameter is calculated and linearly applied to the entire chroma block, prediction performance may be degraded. Therefore, when the luma block corresponding to the chroma block is partitioned as described above, the corresponding chroma block is divided without additional information (division syntax) and divided based on the partition structure of the luma block.
  • LM parameters ⁇ and ⁇ can be derived, and corresponding chroma subblocks can be intra predicted and decoded.
  • FIG. 13 shows an example in which LM is applied to a chroma block to which an independent partition structure is applied.
  • LM is applied to a chroma block to which an independent partition structure is applied.
  • a partition structure independent of the partition structure of the luma block may be applied to the chroma block.
  • the LM parameter for the chroma block 1300 is derived to apply the LM parameter to the subsampled reconstructed samples of the corresponding luma block 1350.
  • a prediction sample of the chroma block 1300 may be derived.
  • the division structure of the luma block 1350 and the division structure of the chroma block 1300 may be different. That is, in this case, there is a high probability that there are objects in the chroma block that have an image edge or a large difference in sample values.
  • one LM parameter is derived for the entire chroma block 1400 as shown in FIG.
  • the left / up peripheral reference samples of the chroma block 1400 and the subsamples of the luma block 1450 are extracted. Since the left / upper peripheral reference samples are used as templates, the LM parameter is derived. In this case, an incorrect value is derived due to texture division inside the block or a difference in sample values by an object. There is a high probability that the accuracy of the prediction block for 1400 will drop.
  • the chroma block is partitioned based on the partition structure of the luma block corresponding to the chroma block, and the LM parameter is derived by the chroma subblock unit. Can increase.
  • 15 to 18 exemplarily illustrate templates used for deriving LM parameters in units of chroma subblocks.
  • the chroma block is divided based on the partition structure of the luma block as shown in FIGS.
  • the LM parameter for the corresponding chroma subblock can be derived using the template of.
  • 19 and 20 illustrate another example in which LM is applied to a chroma block to which an independent partition structure is applied.
  • a luma block corresponding to a chroma block needs to be divided into transform and quantization blocks of a size not currently supported, the chroma block is not divided.
  • a region corresponding to a chroma block overlaps a part of the luma block, a luma block corresponding to the chroma block cannot be specified, and thus the chroma block is based on a partition structure of the luma block. Do not divide
  • FIG. 21 schematically illustrates an example of an intra prediction method in image encoding according to the present invention.
  • the method disclosed in FIG. 21 may be performed by the encoding apparatus disclosed in FIG. 1. More specifically, for example, S2100 of FIG. 21 may be performed by a picture division unit of the encoding apparatus, S2110 through S2130 by a prediction unit of the encoding apparatus, and S2140 by an entropy encoding unit of the encoding apparatus.
  • the encoding apparatus derives a partition structure of a luma block (S2100).
  • the encoding apparatus may derive a block partition structure having an optimal rate-distortion (RD) cost by applying various coding schemes, and signal the derived block partition structure using the partition information as described above with reference to FIG. 3.
  • RD rate-distortion
  • the splitting information may include a luma QT splitting flag, a luma BT splitting flag, and the like.
  • the luma block may include a first luma subblock and a second luma subblock based on the partition structure, in which case the intra prediction mode of the first luma subblock is different from the intra prediction mode of the second luma subblock. can be different.
  • the luma block and the chroma block are located in a current slice, the current slice is an I (intra) slice, and when the current slice is the I slice, luma split information and chroma split information for a block in the current slice are separately. This may be signaled to the decoding device.
  • the encoding apparatus derives intra chroma prediction mode information for deriving an intra prediction mode of the chroma block corresponding to the luma block (S2110).
  • the encoding apparatus may derive an intra prediction mode having an optimal RD cost in performing intra prediction on the chroma block.
  • intra chroma prediction mode information for efficiently indicating an intra prediction mode of the chroma block may be generated.
  • the intra chroma prediction mode information may indicate DM or LM.
  • the intra chroma prediction mode information may indicate one of prediction modes including a planar mode, a DC mode, a vertical mode, a horizontal mode, DM, and LM.
  • DM represents a mode in which the same intra prediction mode as the intra prediction mode for the luma component is applied as the intra prediction mode for the chroma component.
  • the LM subsamples the reconstructed samples of the luma component in the process of generating the prediction block for the chroma component, and then applies the LM parameters ⁇ and ⁇ to the subsampled samples to obtain the samples obtained by the chroma component. Indicates the mode to use.
  • DM and LM are dependent prediction modes for predicting chroma blocks using luma block information.
  • the encoding apparatus divides the chroma block based on the partition structure of the luma block (S2120).
  • the encoding apparatus may split the chroma block into a plurality of chroma subblocks based on the partition structure of the luma block.
  • the encoding apparatus generates prediction samples for the plurality of subblocks through intra prediction for each of the plurality of chroma subblocks (S2130).
  • the intra prediction mode of the first chroma subblock among the plurality of chroma subblocks may correspond to the first chroma subblock.
  • An intra prediction mode of the luma subblock may be used, and an intra prediction mode of the second chroma subblock may be used as the intra prediction mode of the second chroma subblock.
  • the encoding apparatus performs intra prediction using the intra prediction mode of the first luma subblock for the first chroma subblock, and uses the intra prediction mode of the second luma subblock for the second chroma subblock. Intra prediction may be performed.
  • the encoding apparatus may include a first LM parameter and the second chroma subblock for the first chroma subblock among the plurality of chroma subblocks. It is possible to derive a second LM parameter for.
  • the first LM parameter is derived based on a peripheral reference sample of the first chroma subblock and a subsampled peripheral reference sample of the first luma subblock
  • the second LM parameter is derived from the second chroma subblock. It may be derived based on the neighbor reference sample of the block and the subsampled neighbor reference sample of the second luma subblock.
  • Peripheral reference samples of the first chroma subblock include first left peripheral reference samples adjacent to a left boundary of the first chroma subblock and first upper peripheral reference samples adjacent to an upper boundary of the first chroma subblock. And peripheral reference samples of the first chroma subblock, the second left peripheral reference samples adjacent to the left boundary of the second chroma subblock, and the first upper peripheral adjacent the upper boundary of the second chroma subblock. Reference samples may be included.
  • the number of peripheral reference samples of the first chroma subblock is equal to the number of subsampled peripheral reference samples of the first luma subblock, and the number of peripheral reference samples of the second chroma subblock is the twelfth luma subblock.
  • the first LM parameter includes a first scaling factor and a first offset
  • the encoding apparatus applies the first scaling factor and the first offset to the subsampled reconstructed sample of the first luma subblock to apply the first scaling factor and the first offset.
  • Derive a predictive sample of the chroma subblock wherein the second LM parameter includes a second scaling factor and a second offset, and the encoding apparatus is further configured to add the second scaling factor to the subsampled reconstructed sample of the second luma subblock.
  • the second offset may be applied to derive a prediction sample of the second chroma subblock.
  • the encoding apparatus encodes and outputs the fragmentation information and the prediction information (S2140).
  • the encoding device may encode the information and output it in the form of a bitstream.
  • the bitstream may be transmitted to a decoding apparatus via a network or a storage medium.
  • the partitioning information may include the luma QT partition flag, the luma BT partition flag, and the like for the luma block described above.
  • the prediction information may include intra chroma prediction mode information for the chroma block.
  • the prediction information may include information about an intra prediction mode of the luma block.
  • the encoding apparatus may further encode and output the residual information.
  • the residual information may include transform coefficients for the residual samples.
  • FIG. 22 schematically illustrates an example of an intra prediction method in image decoding according to the present invention.
  • the method disclosed in FIG. 22 may be performed by the decoding apparatus disclosed in FIG. 2.
  • S2200 to S2230 of FIG. 22 may be performed by the prediction unit of the decoding apparatus.
  • the decoding apparatus derives a partition structure of a luma block (S2200).
  • the decoding apparatus may derive the partition structure of the luma block based on the partition information obtained from the bitstream from the encoding apparatus.
  • the luma block may include a first luma subblock and a second luma subblock based on the partition structure, in which case the intra prediction mode of the first luma subblock is different from the intra prediction mode of the second luma subblock. can be different.
  • the luma block and the chroma block are located in a current slice, the current slice is an I (intra) slice, and when the current slice is the I slice, luma split information and chroma split information for a block in the current slice are separately. May be signaled.
  • the decoding apparatus derives intra chroma prediction mode information for deriving an intra prediction mode of a chroma block corresponding to the luma block (S2210).
  • the intra chroma prediction mode information may be obtained from the bitstream.
  • the intra chroma prediction mode information may indicate DM or LM.
  • the intra chroma prediction mode information may indicate one of prediction modes including a planar mode, a DC mode, a vertical mode, a horizontal mode, DM, and LM.
  • DM represents a mode in which the same intra prediction mode as the intra prediction mode for the luma component is applied as the intra prediction mode for the chroma component.
  • the LM subsamples the reconstructed samples of the luma component in the process of generating the prediction block for the chroma component, and then applies the LM parameters ⁇ and ⁇ to the subsampled samples to obtain the samples obtained by the chroma component. Indicates the mode to use.
  • DM and LM are dependent prediction modes for predicting chroma blocks using luma block information.
  • the decoding apparatus divides the chroma block based on the partition structure of the luma block (S2220).
  • the decoding apparatus may split the chroma block into a plurality of chroma subblocks based on the partition structure of the luma block.
  • the decoding apparatus generates prediction samples for the plurality of subblocks through intra prediction for each of the plurality of chroma subblocks (S2230).
  • the intra prediction mode of the first chroma subblock among the plurality of chroma subblocks may correspond to the first chroma subblock.
  • An intra prediction mode of the luma subblock may be used, and an intra prediction mode of the second chroma subblock may be used as the intra prediction mode of the second chroma subblock.
  • the decoding apparatus performs intra prediction using the intra prediction mode of the first luma subblock for the first chroma subblock, and uses the intra prediction mode of the second luma subblock for the second chroma subblock. Intra prediction may be performed.
  • the decoding apparatus may further include a first LM parameter and the second chroma subblock for the first chroma subblock among the plurality of chroma subblocks. It is possible to derive a second LM parameter for.
  • the first LM parameter is derived based on a peripheral reference sample of the first chroma subblock and a subsampled peripheral reference sample of the first luma subblock
  • the second LM parameter is derived from the second chroma subblock. It may be derived based on the neighbor reference sample of the block and the subsampled neighbor reference sample of the second luma subblock.
  • Peripheral reference samples of the first chroma subblock include first left peripheral reference samples adjacent to a left boundary of the first chroma subblock and first upper peripheral reference samples adjacent to an upper boundary of the first chroma subblock. And peripheral reference samples of the first chroma subblock, the second left peripheral reference samples adjacent to the left boundary of the second chroma subblock, and the first upper peripheral adjacent the upper boundary of the second chroma subblock. Reference samples may be included.
  • the number of peripheral reference samples of the first chroma subblock is equal to the number of subsampled peripheral reference samples of the first luma subblock, and the number of peripheral reference samples of the second chroma subblock is the twelfth luma subblock.
  • the first LM parameter includes a first scaling factor and a first offset
  • the decoding apparatus applies the first scaling factor and the first offset to the subsampled reconstructed sample of the first luma subblock to apply the first scaling factor and the first offset.
  • Derive a predictive sample of the chroma subblock wherein the second LM parameter includes a second scaling factor and a second offset, and the decoding apparatus is further configured to add the second scaling factor to the subsampled reconstructed sample of the second luma subblock;
  • the second offset may be applied to derive a prediction sample of the second chroma subblock.
  • the decoding apparatus may receive residual information about the residual sample from the bitstream.
  • the residual information may include transform coefficients for the residual samples.
  • the decoding apparatus may derive the residual sample (or residual sample array) for the target block based on the residual information.
  • the decoding apparatus may generate reconstructed samples based on the prediction samples and the residual samples, and may derive a reconstructed block or a reconstructed picture based on the reconstructed samples. Thereafter, as described above, the decoding apparatus may apply an in-loop filtering procedure, such as a deblocking filtering and / or SAO procedure, to the reconstructed picture in order to improve subjective / objective picture quality as necessary.
  • an in-loop filtering procedure such as a deblocking filtering and / or SAO procedure
  • the above-described method according to the present invention may be implemented in software, and the encoding device and / or the decoding device according to the present invention may perform image processing of, for example, a TV, a computer, a smartphone, a set-top box, a display device, and the like. It can be included in the device.
  • the above-described method may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in memory and executed by a processor.
  • the memory may be internal or external to the processor and may be coupled to the processor by various well known means.
  • the processor may include an application-specific integrated circuit (ASIC), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium and / or other storage device.

Abstract

본 발명에 따른 인트라 예측 방법은 루마 블록의 분할 구조를 도출하는 단계, 상기 루마 블록에 대응하는 크로마 블록의 인트라 예측 모드를 유도하기 위한 인트라 크로마 예측 모드 정보를 도출하는 단계, 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보가 DM(derived mode) 또는 LM(linear mode)을 나타내는 경우, 상기 루마 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 크로마 블록을 분할하여 복수의 크로마 서브블록을 도출하는 단계, 상기 복수의 크로마 서브블록에 대한 예측 샘플들을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면 부가 정보의 데이터량을 줄이면서 효율적으로 조도 보상 기반 인터 예측 및 블록 경계 에러 감소를 수행할 수 있다. 본 발명에 따르면 루마 블록의 분할 구조를 기반으로 크로마 블록에 대한 분할 및 인트라 예측을 효율적으로 수행할 수 있다.

Description

영상 코딩 시스템에서 블록 분할 및 인트라 예측 방법 및 장치
본 발명은 영상 코딩 기술에 관한 것으로서 보다 상세하게는 영상 코딩 시스템에서 블록 분할 및 인트라 예측 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 영상 및 UHD(Ultra High Definition) 영상과 같은 고해상도, 고품질의 영상에 대한 수요가 다양한 분야에서 증가하고 있다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상 데이터에 비해 상대적으로 전송되는 정보량 또는 비트량이 증가하기 때문에 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 데이터를 전송하거나 기존의 저장 매체를 이용해 영상 데이터를 저장하는 경우, 전송 비용과 저장 비용이 증가된다.
이에 따라, 고해상도, 고품질 영상의 정보를 효과적으로 전송하거나 저장하고, 재생하기 위해 고효율의 영상 압축 기술이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 영상 코딩 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 블록 분할 및 인트라 예측 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 루마 성분의 블록 구조를 기반으로 크로마 성분의 블록 구조를 도출하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 루마 성분에 대한 인트라 예측 모드를 이용하여 크로마 성분에 대한 인트라 예측 성능을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 부가 정보의 데이터량을 줄이면서 인트라 예측을 효율적으로 수행하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인코딩 장치에 의하여 수행되는 인트라 예측 방법이 제공된다. 상기 방법은 루마 블록의 분할 구조를 도출하는 단계, 상기 루마 블록에 대응하는 크로마 블록의 인트라 예측 모드를 유도하기 위한 인트라 크로마 예측 모드 정보를 도출하는 단계, 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보가 DM(derived mode) 또는 LM(linear mode)을 나타내는 경우, 상기 루마 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 크로마 블록을 분할하여 복수의 크로마 서브블록을 도출하는 단계, 상기 복수의 크로마 서브블록에 대한 예측 샘플들을 생성하는 단계, 및 분할 정보 및 예측 정보를 인코딩하여 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 인트라 예측을 위한 인코딩 장치가 제공된다. 상기 인코딩 장치는 루마 블록의 분할 구조를 도출하는 픽처 분할부, 상기 루마 블록에 대응하는 크로마 블록의 인트라 예측 모드를 유도하기 위한 인트라 크로마 예측 모드 정보를 도출하고, 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보가 DM(derived mode) 또는 LM(linear mode)을 나타내는 경우, 상기 루마 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 크로마 블록을 분할하여 복수의 크로마 서브블록을 도출하고, 상기 복수의 크로마 서브블록에 대한 예측 샘플들을 생성하는 예측부, 및 분할 정보 및 예측 정보를 인코딩하여 출력하는 단계 엔트로피 인코딩부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 디코딩 장치에 의하여 수행되는 인트라 예측 방법이 제공된다. 상기 방법은 루마 블록의 분할 구조를 도출하는 단계, 상기 루마 블록에 대응하는 크로마 블록의 인트라 예측 모드를 유도하기 위한 인트라 크로마 예측 모드 정보를 도출하는 단계, 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보가 DM(derived mode) 또는 LM(linear mode)을 나타내는 경우, 상기 루마 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 크로마 블록을 분할하여 복수의 크로마 서브블록을 도출하는 단계, 상기 복수의 크로마 서브블록에 대한 예측 샘플들을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 인트라 예측을 위한 디코딩 장치가 제공된다. 상기 디코딩 장치는 분할 정보를 수신하는 수신부, 및 상기 분할 정보를 기반으로 루마 블록의 분할 구조를 도출하고, 상기 루마 블록에 대응하는 크로마 블록의 인트라 예측 모드를 유도하기 위한 인트라 크로마 예측 모드 정보를 도출하고, 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보가 DM(derived mode) 또는 LM(linear mode)을 나타내는 경우, 상기 루마 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 크로마 블록을 분할하여 복수의 크로마 서브블록을 도출하고, 상기 복수의 크로마 서브블록에 대한 예측 샘플들을 생성하는 예측부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 루마 블록의 분할 구조를 기반으로 크로마 블록에 대한 분할 및 인트라 예측을 효율적으로 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면 루마 성분의 블록 구조를 기반으로 크로마 성분의 블록 구조를 효율적으로 도출할 수 있다.
본 발명에 따르면 루마 성분에 대한 인트라 예측 모드를 이용하여 크로마 성분에 대한 인트라 예측 성능을 높일 수 있다.
본 발명에 따르면 부가 데이터량을 줄이면서 인트라 예측을 효율적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 비디오 인코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 비디오 디코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 3은 QTBT(Quad Tree Binary Tree) 구조를 통하여 분할된 CU 및 상기 QTBT 구조의 시그널링 방법을 예시적으로 나타낸다.
도 4는 루마 블록과 크로마 블록의 종속적/독립적 분할 구조를 예시적으로 나타낸다.
도 5a 및 5b는 인트라 예측 모드들을 예시적으로 나타낸다.
도 6은 크로마 블록에 DM이 적용되는 경우의 예를 나타낸다.
도 7은 크로마 블록에 LM이 적용되는 경우의 예를 나타낸다.
도 8은 LM 파라미터 도출을 위하여 탬플릿(template)으로 사용되는 주변 참조 샘플들을 예시적으로 나타낸다.
도 9 및 10은 독립적 분할 구조가 적용되는 크로마 블록에 DM이 적용되는 경우의 예를 나타낸다.
도 11 및 도 12는 독립적 분할 구조가 적용되는 크로마 블록에 DM이 적용되는 경우의 다른 예를 나타낸다.
도 13은 독립적 분할 구조가 적용되는 크로마 블록에 LM이 적용되는 경우의 예를 나타낸다.
도 14은 크로마 블록 전체에 하나의 LM 파라미터를 유도하는 경우의 예를 나타낸다.
도 15 내지 18은 크로마 서브블록 단위의 LM 파라미터 도출을 위하여 사용되는 템플릿을 예시적으로 나타낸다.
도 19 및 도 20는 독립적 분할 구조가 적용되는 크로마 블록에 LM이 적용되는 경우의 다른 예를 나타낸다.
도 21은 본 발명에 따른 영상 인코딩에서의 인트라 예측 방법의 일 예를 개략적으로 나타낸다.
도 22는 본 발명에 따른 영상 디코딩에서의 인트라 예측 방법의 일 예를 개략적으로 나타낸다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정 실시예에 한정하려고 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 상용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 한정하려는 의도로 사용되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 도는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 설명되는 도면상의 각 구성들은 서로 다른 특징적인 기능들에 관한 설명의 편의를 위해 독립적으로 도시된 것으로서, 각 구성들이 서로 별개의 하드웨어나 별개의 소프트웨어로 구현된다는 것을 의미하지는 않는다. 예컨대, 각 구성 중 두 개 이상의 구성이 합쳐져 하나의 구성을 이룰 수도 있고, 하나의 구성이 복수의 구성으로 나뉘어질 수도 있다. 각 구성이 통합 및/또는 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 명세서에서 픽처(picture)는 일반적으로 특정 시간대의 하나의 영상을 나타내는 단위를 의미하며, 슬라이스(slice)는 코딩에 있어서 픽처의 일부를 구성하는 단위이다. 하나의 픽처는 복수의 슬라이스로 구성될 수 있으며, 필요에 따라서 픽처 및 슬라이스는 서로 혼용되어 사용될 수 있다.
픽셀(pixel) 또는 펠(pel)은 하나의 픽처(또는 영상)을 구성하는 최소의 단위를 의미할 수 있다. 또한, 픽셀에 대응하는 용어로서 '샘플(sample)'이 사용될 수 있다. 샘플은 일반적으로 픽셀 또는 픽셀의 값을 나타낼 수 있으며, 휘도(luma) 성분의 픽셀/픽셀값만을 나타낼 수도 있고, 채도(chroma) 성분의 픽셀/픽셀 값만을 나타낼 수도 있다.
유닛(unit)은 영상 처리의 기본 단위를 나타낸다. 유닛은 픽처의 특정 영역 및 해당 영역에 관련된 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유닛은 경우에 따라서 블록(block) 또는 영역(area) 등의 용어와 혼용하여 사용될 수 있다. 일반적인 경우, MxN 블록은 M개의 열과 N개의 행으로 이루어진 샘플들 또는 변환 계수(transform coefficient)들의 집합을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 비디오 인코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 비디오 인코딩 장치(100)는 픽처 분할부(105), 예측부(110), 레지듀얼 처리부(120), 가산부(140), 필터부(150) 및 메모리(160)을 포함할 수 있다. 레지듀얼 처리부(120)는 감산부(121), 변환부(122), 양자화부(123), 재정렬부(124), 역양자화부(125) 및 역변환부(126)를 포함할 수 있다.
픽처 분할부(105)는 입력된 픽처를 적어도 하나의 처리 유닛(processing unit)으로 분할할 수 있다.
일 예로, 처리 유닛은 코딩 유닛(coding unit, CU)이라고 불릴 수 있다. 이 경우 코딩 유닛은 최대 코딩 유닛(largest coding unit, LCU)으로부터 QTBT (Quad-tree binary-tree) 구조에 따라 재귀적으로(recursively) 분할될 수 있다. 예를 들어, 하나의 코딩 유닛은 쿼드 트리 구조 및/또는 바이너리 트리 구조를 기반으로 하위(deeper) 뎁스의 복수의 코딩 유닛들로 분할될 수 있다. 이 경우 예를 들어 쿼드 트리 구조가 먼저 적용되고 바이너리 트리 구조가 나중에 적용될 수 있다. 또는 바이너리 트리 구조가 먼저 적용될 수도 있다. 더 이상 분할되지 않는 최종 코딩 유닛을 기반으로 본 발명에 따른 코딩 절차가 수행될 수 있다. 이 경우 영상 특성에 따른 코딩 효율 등을 기반으로, 최대 코딩 유닛이 바로 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있고, 또는 필요에 따라 코딩 유닛은 재귀적으로(recursively) 보다 하위 뎁스의 코딩 유닛들로 분할되어 최적의 사이즈의 코딩 유닛이 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있다. 여기서 코딩 절차라 함은 후술하는 예측, 변환, 및 복원 등의 절차를 포함할 수 있다.
다른 예로, 처리 유닛은 코딩 유닛(coding unit, CU) 예측 유닛(prediction unit, PU) 또는 변환 유닛(transform unit, TU)을 포함할 수도 있다. 코딩 유닛은 최대 코딩 유닛(largest coding unit, LCU)으로부터 쿼드 트리 구조를 따라서 하위(deeper) 뎁스의 코딩 유닛들로 분할(split)될 수 있다. 이 경우 영상 특성에 따른 코딩 효율 등을 기반으로, 최대 코딩 유닛이 바로 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있고, 또는 필요에 따라 코딩 유닛은 재귀적으로(recursively) 보다 하위 뎁스의 코딩 유닛들로 분할되어 최적의 사이즈의 코딩 유닛이 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있다. 최소 코딩 유닛(smallest coding unit, SCU)이 설정된 경우 코딩 유닛은 최소 코딩 유닛보다 더 작은 코딩 유닛으로 분할될 수 없다. 여기서 최종 코딩 유닛이라 함은 예측 유닛 또는 변환 유닛으로 파티셔닝 또는 분할되는 기반이 되는 코딩 유닛을 의미한다. 예측 유닛은 코딩 유닛으로부터 파티셔닝(partitioning)되는 유닛으로서, 샘플 예측의 유닛일 수 있다. 이 때, 예측 유닛은 서브 블록(sub block)으로 나뉠 수도 있다. 변환 유닛은 코딩 유닛으로부터 쿼드 트리 구조를 따라서 분할 될 수 있으며, 변환 계수를 유도하는 유닛 및/또는 변환 계수로부터 레지듀얼 신호(residual signal)를 유도하는 유닛일 수 있다. 이하, 코딩 유닛은 코딩 블록(coding block, CB), 예측 유닛은 예측 블록(prediction block, PB), 변환 유닛은 변환 블록(transform block, TB) 으로 불릴 수 있다. 예측 블록 또는 예측 유닛은 픽처 내에서 블록 형태의 특정 영역을 의미할 수 있고, 예측 샘플의 어레이(array)를 포함할 수 있다. 또한, 변환 블록 또는 변환 유닛은 픽처 내에서 블록 형태의 특정 영역을 의미할 수 있고, 변환 계수 또는 레지듀얼 샘플의 어레이를 포함할 수 있다.
예측부(110)는 처리 대상 블록(이하, 현재 블록이라 함)에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부(110)에서 수행되는 예측의 단위는 코딩 블록일 수 있고, 변환 블록일 수도 있고, 예측 블록일 수도 있다.
예측부(110)는 현재 블록에 인트라 예측이 적용되는지 인터 예측이 적용되는지를 결정할 수 있다. 일 예로, 예측부(110)는 CU 단위로 인트라 예측 또는 인터 예측이 적용되는지를 결정할 수 있다.
인트라 예측의 경우에, 예측부(110)는 현재 블록이 속하는 픽처(이하, 현재 픽처) 내의 현재 블록 외부의 참조 샘플을 기반으로 현재 블록에 대한 예측 샘플을 유도할 수 있다. 이 때, 예측부(110)는 (i) 현재 블록의 주변(neighboring) 참조 샘플들의 평균(average) 혹은 인터폴레이션(interpolation)을 기반으로 예측 샘플을 유도할 수 있고, (ii) 현재 블록의 주변 참조 샘플들 중 예측 샘플에 대하여 특정 (예측) 방향에 존재하는 참조 샘플을 기반으로 상기 예측 샘플을 유도할 수도 있다. (i)의 경우는 비방향성 모드 또는 비각도 모드, (ii)의 경우는 방향성(directional) 모드 또는 각도(angular) 모드라고 불릴 수 있다. 인트라 예측에서 예측 모드는 예를 들어 33개의 방향성 예측 모드와 적어도 2개 이상의 비방향성 모드를 가질 수 있다. 비방향성 모드는 DC 예측 모드 및 플래너 모드(Planar 모드)를 포함할 수 있다. 예측부(110)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측의 경우에, 예측부(110)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 샘플을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측 샘플을 유도할 수 있다. 예측부(110)는 스킵(skip) 모드, 머지(merge) 모드, 및 MVP(motion vector prediction) 모드 중 어느 하나를 적용하여 현재 블록에 대한 예측 샘플을 유도할 수 있다. 스킵 모드와 머지 모드의 경우에, 예측부(110)는 주변 블록의 움직임 정보를 현재 블록의 움직임 정보로 이용할 수 있다. 스킵 모드의 경우, 머지 모드와 달리 예측 샘플과 원본 샘플 사이의 차(레지듀얼)가 전송되지 않는다. MVP 모드의 경우, 주변 블록의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측자(Motion Vector Predictor)로 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터 예측자로 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
인터 예측의 경우에, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처(reference picture)에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일 위치 픽처(collocated picture, colPic)라고 불릴 수도 있다. 움직임 정보(motion information)는 움직임 벡터와 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 예측 모드 정보와 움직임 정보 등의 정보는 (엔트로피) 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
스킵 모드와 머지 모드에서 시간적 주변 블록의 움직임 정보가 이용되는 경우에, 참조 픽처 리스트(reference picture list) 상의 최상위 픽처가 참조 픽처로서 이용될 수도 있다. 참조 픽처 리스트(Picture Order Count)에 포함되는 참조 픽처들은 현재 픽처와 해당 참조 픽처 간의 POC(Picture order count) 차이 기반으로 정렬될 수 있다. POC는 픽처의 디스플레이 순서에 대응하며, 코딩 순서와 구분될 수 있다.
감산부(121)는 원본 샘플과 예측 샘플 간의 차이인 레지듀얼 샘플을 생성한다. 스킵 모드가 적용되는 경우에는, 상술한 바와 같이 레지듀얼 샘플을 생성하지 않을 수 있다.
변환부(122)는 변환 블록 단위로 레지듀얼 샘플을 변환하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성한다. 변환부(122)는 해당 변환 블록의 사이즈와, 해당 변환 블록과 공간적으로 겹치는 코딩 블록 또는 예측 블록에 적용된 예측 모드에 따라서 변환을 수행할 수 있다. 예컨대, 상기 변환 블록과 겹치는 상기 코딩 블록 또는 상기 예측 블록에 인트라 예측이 적용되었고, 상기 변환 블록이 4×4의 레지듀얼 어레이(array)라면, 레지듀얼 샘플은 DST(Discrete Sine Transform) 변환 커널을 이용하여 변환되고, 그 외의 경우라면 레지듀얼 샘플은 DCT(Discrete Cosine Transform) 변환 커널을 이용하여 변환할 수 있다.
양자화부(123)는 변환 계수들을 양자화하여, 양자화된 변환 계수를 생성할 수 있다.
재정렬부(124)는 양자화된 변환 계수를 재정렬한다. 재정렬부(124)는 계수들 스캐닝(scanning) 방법을 통해 블록 형태의 양자화된 변환 계수들을 1차원 벡터 형태로 재정렬할 수 있다. 여기서 재정렬부(124)는 별도의 구성으로 설명하였으나, 재정렬부(124)는 양자화부(123)의 일부일 수 있다.
엔트로피 인코딩부(130)는 양자화된 변환 계수들에 대한 엔트로피 인코딩을 수행할 수 있다. 엔트로피 인코딩은 예를 들어 지수 골롬(exponential Golomb), CAVLC(context-adaptive variable length coding), CABAC(context-adaptive binary arithmetic coding) 등과 같은 인코딩 방법을 포함할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(130)는 양자화된 변환 계수 외 비디오 복원에 필요한 정보들(예컨대 신택스 요소(syntax element)의 값 등)을 함께 또는 별도로 인코딩할 수도 있다. 엔트로피 인코딩된 정보들은 비트스트림 형태로 NAL(network abstraction layer) 유닛 단위로 전송 또는 저장될 수 있다.
역양자화부(125)는 양자화부(123)에서 양자화된 값(양자화된 변환 계수)들을 역양자화하고, 역변환부(126)는 역양자화부(125)에서 역양자화된 값들을 역변환하여 레지듀얼 샘플을 생성한다.
가산부(140)는 레지듀얼 샘플과 예측 샘플을 합쳐서 픽처를 복원한다. 레지듀얼 샘플과 예측 샘플은 블록 단위로 더해져서 복원 블록이 생성될 수 있다. 여기서 가산부(140)는 별도의 구성으로 설명하였으나, 가산부(140)는 예측부(110)의 일부일 수 있다. 한편, 가산부(140)는 복원부 또는 복원 블록 생성부로 불릴 수도 있다.
복원된 픽처(reconstructed picture)에 대하여 필터부(150)는 디블록킹 필터 및/또는 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset)을 적용할 수 있다. 디블록킹 필터링 및/또는 샘플 적응적 오프셋을 통해, 복원 픽처 내 블록 경계의 아티팩트나 양자화 과정에서의 왜곡이 보정될 수 있다. 샘플 적응적 오프셋은 샘플 단위로 적용될 수 있으며, 디블록킹 필터링의 과정이 완료된 후 적용될 수 있다. 필터부(150)는 ALF(Adaptive Loop Filter)를 복원된 픽처에 적용할 수도 있다. ALF는 디블록킹 필터 및/또는 샘플 적응적 오프셋이 적용된 후의 복원된 픽처에 대하여 적용될 수 있다.
메모리(160)는 복원 픽처(디코딩된 픽처) 또는 인코딩/디코딩에 필요한 정보를 저장할 수 있다. 여기서 복원 픽처는 상기 필터부(150)에 의하여 필터링 절차가 완료된 복원 픽처일 수 있다. 상기 저장된 복원 픽처는 다른 픽처의 (인터) 예측을 위한 참조 픽처로 활용될 수 있다. 예컨대, 메모리(160)는 인터 예측에 사용되는 (참조) 픽처들을 저장할 수 있다. 이 때, 인터 예측에 사용되는 픽처들은 참조 픽처 세트(reference picture set) 혹은 참조 픽처 리스트(reference picture list)에 의해 지정될 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 비디오 디코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 비디오 디코딩 장치(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 레지듀얼 처리부(220), 예측부(230), 가산부(240), 필터부(250) 및 메모리(260)을 포함할 수 있다. 여기서 레지듀얼 처리부(220)는 재정렬부(221), 역양자화부(222), 역변환부(223)을 포함할 수 있다. 또한, 비록 도시되지는 않았으나, 비디오 디코딩 장치(200)는 비디오 정보를 포함하는 비트스트림을 수신하는 수신부를 포함할 수 있다. 상기 수신부는 별도의 모듈로 구성될 수도 있고 또는 엔트로피 디코딩부(210)에 포함될 수 있다.
비디오 정보를 포함하는 비트스트림이 입력되면, 비디오 디코딩 장치는(200)는 비디오 인코딩 장치에서 비디오 정보가 처리된 프로세스에 대응하여 비디오를 복원할 수 있다.
예컨대, 비디오 디코딩 장치(200)는 비디오 인코딩 장치에서 적용된 처리 유닛을 이용하여 비디오 디코딩을 수행할 수 있다. 따라서 비디오 디코딩의 처리 유닛 블록은 일 예로 코딩 유닛일 수 있고, 다른 예로 코딩 유닛, 예측 유닛 또는 변환 유닛일 수 있다. 코딩 유닛은 최대 코딩 유닛으로부터 쿼드 트리 구조 및/또는 바이너리 트리 구조를 따라서 분할될 수 있다.
예측 유닛 및 변환 유닛이 경우에 따라 더 사용될 수 있으며, 이 경우 예측 블록은 코딩 유닛으로부터 도출 또는 파티셔닝되는 블록으로서, 샘플 예측의 유닛일 수 있다. 이 때, 예측 유닛은 서브 블록으로 나뉠 수도 있다. 변환 유닛은 코딩 유닛으로부터 쿼드 트리 구조를 따라서 분할 될 수 있으며, 변환 계수를 유도하는 유닛 또는 변환 계수로부터 레지듀얼 신호를 유도하는 유닛일 수 있다.
엔트로피 디코딩부(210)는 비트스트림을 파싱하여 비디오 복원 또는 픽처 복원에 필요한 정보를 출력할 수 있다. 예컨대, 엔트로피 디코딩부(210)는 지수 골롬 부호화, CAVLC 또는 CABAC 등의 코딩 방법을 기초로 비트스트림 내 정보를 디코딩하고, 비디오 복원에 필요한 신택스 엘리먼트의 값, 레지듀얼에 관한 변환 계수의 양자화된 값 들을 출력할 수 있다.
보다 상세하게, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은, 비트스트림에서 각 구문 요소에 해당하는 빈을 수신하고, 디코딩 대상 구문 요소 정보와 주변 및 디코딩 대상 블록의 디코딩 정보 혹은 이전 단계에서 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥(context) 모델을 결정하고, 결정된 문맥 모델에 따라 빈(bin)의 발생 확률을 예측하여 빈의 산술 디코딩(arithmetic decoding)를 수행하여 각 구문 요소의 값에 해당하는 심볼을 생성할 수 있다. 이때, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은 문맥 모델 결정 후 다음 심볼/빈의 문맥 모델을 위해 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥 모델을 업데이트할 수 있다.
엔트로피 디코딩부(210)에서 디코딩된 정보 중 예측에 관한 정보는 예측부(230)로 제공되고, 엔트로피 디코딩부(210)에서 엔트로피 디코딩이 수행된 레지듀얼 값, 즉 양자화된 변환 계수는 재정렬부(221)로 입력될 수 있다.
재정렬부(221)는 양자화되어 있는 변환 계수들을 2차원의 블록 형태로 재정렬할 수 있다. 재정렬부(221)는 인코딩 장치에서 수행된 계수 스캐닝에 대응하여 재정렬을 수행할 수 있다. 여기서 재정렬부(221)는 별도의 구성으로 설명하였으나, 재정렬부(221)는 역양자화부(222)의 일부일 수 있다.
역양자화부(222)는 양자화되어 있는 변환 계수들을 (역)양자화 파라미터를 기반으로 역양자화하여 변환 계수를 출력할 수 있다. 이 때, 양자화 파라미터를 유도하기 위한 정보는 인코딩 장치로부터 시그널링될 수 있다.
역변환부(223)는 변환 계수들을 역변환하여 레지듀얼 샘플들을 유도할 수 있다.
예측부(230)는 현재 블록에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부(230)에서 수행되는 예측의 단위는 코딩 블록일 수도 있고, 변환 블록일 수도 있고, 예측 블록일 수도 있다.
예측부(230)는 상기 예측에 관한 정보를 기반으로 인트라 예측을 적용할 것인지 인터 예측을 적용할 것인지를 결정할 수 있다. 이 때, 인트라 예측과 인터 예측 중 어느 것을 적용할 것인지를 결정하는 단위와 예측 샘플을 생성하는 단위는 상이할 수 있다. 아울러, 인터 예측과 인트라 예측에 있어서 예측 샘플을 생성하는 단위 또한 상이할 수 있다. 예를 들어, 인터 예측과 인트라 예측 중 어느 것을 적용할 것인지는 CU 단위로 결정할 수 있다. 또한 예를 들어, 인터 예측에 있어서 PU 단위로 예측 모드를 결정하고 예측 샘플을 생성할 수 있고, 인트라 예측에 있어서 PU 단위로 예측 모드를 결정하고 TU 단위로 예측 샘플을 생성할 수도 있다.
인트라 예측의 경우에, 예측부(230)는 현재 픽처 내의 주변 참조 샘플을 기반으로 현재 블록에 대한 예측 샘플을 유도할 수 있다. 예측부(230)는 현재 블록의 주변 참조 샘플을 기반으로 방향성 모드 또는 비방향성 모드를 적용하여 현재 블록에 대한 예측 샘플을 유도할 수 있다. 이 때, 주변 블록의 인트라 예측 모드를 이용하여 현재 블록에 적용할 예측 모드가 결정될 수도 있다.
인터 예측의 경우에, 예측부(230)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 참조 픽처 상에서 특정되는 샘플을 기반으로 현재 블록에 대한 예측 샘플을 유도할 수 있다. 예측부(230)는 스킵(skip) 모드, 머지(merge) 모드 및 MVP 모드 중 어느 하나를 적용하여 현재 블록에 대한 예측 샘플을 유도할 수 있다. 이때, 비디오 인코딩 장치에서 제공된 현재 블록의 인터 예측에 필요한 움직임 정보, 예컨대 움직임 벡터, 참조 픽처 인덱스 등에 관한 정보는 상기 예측에 관한 정보를 기반으로 획득 또는 유도될 수 있다
스킵 모드와 머지 모드의 경우에, 주변 블록의 움직임 정보가 현재 블록의 움직임 정보로 이용될 수 있다. 이 때, 주변 블록은 공간적 주변 블록과 시간적 주변 블록을 포함할 수 있다.
예측부(230)는 가용한 주변 블록의 움직임 정보로 머지 후보 리스트를 구성하고, 머지 인덱스가 머지 후보 리스트 상에서 지시하는 정보를 현재 블록의 움직임 벡터로 사용할 수 있다. 머지 인덱스는 인코딩 장치로부터 시그널링될 수 있다. 움직임 정보는 움직임 벡터와 참조 픽처를 포함할 수 있다. 스킵 모드와 머지 모드에서 시간적 주변 블록의 움직임 정보가 이용되는 경우에, 참조 픽처 리스트 상의 최상위 픽처가 참조 픽처로서 이용될 수 있다.
스킵 모드의 경우, 머지 모드와 달리 예측 샘플과 원본 샘플 사이의 차이(레지듀얼)이 전송되지 않는다.
MVP 모드의 경우, 주변 블록의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor)로 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터가 유도될 수 있다. 이 때, 주변 블록은 공간적 주변 블록과 시간적 주변 블록을 포함할 수 있다.
일 예로, 머지 모드가 적용되는 경우, 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록인 Col 블록에 대응하는 움직임 벡터를 이용하여, 머지 후보 리스트가 생성될 수 있다. 머지 모드에서는 머지 후보 리스트에서 선택된 후보 블록의 움직임 벡터가 현재 블록의 움직임 벡터로 사용된다. 상기 예측에 관한 정보는 상기 머지 후보 리스트에 포함된 후보 블록들 중에서 선택된 최적의 움직임 벡터를 갖는 후보 블록을 지시하는 머지 인덱스를 포함할 수 있다. 이 때, 예측부(230)는 상기 머지 인덱스를 이용하여, 현재 블록의 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
다른 예로, MVP(Motion Vector Prediction) 모드가 적용되는 경우, 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록인 Col 블록에 대응하는 움직임 벡터를 이용하여, 움직임 벡터 예측자 후보 리스트가 생성될 수 있다. 즉, 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록인 Col 블록에 대응하는 움직임 벡터는 움직임 벡터 후보로 사용될 수 있다. 상기 예측에 관한 정보는 상기 리스트에 포함된 움직임 벡터 후보 중에서 선택된 최적의 움직임 벡터를 지시하는 예측 움직임 벡터 인덱스를 포함할 수 있다. 이 때, 예측부(230)는 상기 움직임 벡터 인덱스를 이용하여, 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터 후보 중에서, 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 선택할 수 있다. 인코딩 장치의 예측부는 현재 블록의 움직임 벡터와 움직임 벡터 예측자 간의 움직임 벡터 차분(MVD)을 구할 수 있고, 이를 인코딩하여 비트스트림 형태로 출력할 수 있다. 즉, MVD는 현재 블록의 움직임 벡터에서 상기 움직임 벡터 예측자를 뺀 값으로 구해질 수 있다. 이 때, 예측부(230)는 상기 예측에 관한 정보에 포함된 움직임 벡터 차분을 획득하고, 상기 움직임 벡터 차분과 상기 움직임 벡터 예측자의 가산을 통해 현재 블록의 상기 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 예측부는 또한 참조 픽처를 지시하는 참조 픽처 인덱스 등을 상기 예측에 관한 정보로부터 획득 또는 유도할 수 있다.
가산부(240)는 레지듀얼 샘플과 예측 샘플을 더하여 현재 블록 혹은 현재 픽처를 복원할 수 있다. 가산부(240)는 레지듀얼 샘플과 예측 샘플을 블록 단위로 더하여 현재 픽처를 복원할 수도 있다. 스킵 모드가 적용된 경우에는 레지듀얼이 전송되지 않으므로, 예측 샘플이 복원 샘플이 될 수 있다. 여기서는 가산부(240)를 별도의 구성으로 설명하였으나, 가산부(240)는 예측부(230)의 일부일 수도 있다. 한편, 가산부(240)는 복원부 또는 복원 블록 생성부로 불릴 수도 있다.
필터부(250)는 복원된 픽처에 디블록킹 필터링 샘플 적응적 오프셋, 및/또는 ALF 등을 적용할 수 있다. 이 때, 샘플 적응적 오프셋은 샘플 단위로 적용될 수 있으며, 디블록킹 필터링 이후 적용될 수도 있다. ALF는 디블록킹 필터링 및/또는 샘플 적응적 오프셋 이후 적용될 수도 있다.
메모리(260)는 복원 픽처(디코딩된 픽처) 또는 디코딩에 필요한 정보를 저장할 수 있다. 여기서 복원 픽처는 상기 필터부(250)에 의하여 필터링 절차가 완료된 복원 픽처일 수 있다. 예컨대, 메모리(260)는 인터 예측에 사용되는 픽처들을 저장할 수 있다. 이 때, 인터 예측에 사용되는 픽처들은 참조 픽처 세트 혹은 참조 픽처 리스트에 의해 지정될 수도 있다. 복원된 픽처는 다른 픽처에 대한 참조 픽처로서 이용될 수 있다. 또한, 메모리(260)는 복원된 픽처를 출력 순서에 따라서 출력할 수도 있다.
입력된 픽처에 대한 코딩이 수행되는 경우, 하나의 처리 유닛을 기반으로 상기 코딩이 수행될 수 있다. 상기 처리 유닛은 코딩 유닛(coding unit, CU)으로 나타낼 수 있다. 한편, 상기 픽처 내 유사한 정보를 포함하는 영역 단위로 코딩이 수행될수록 변환 효율이 향상될 수 있고, 이를 통하여 전반적인 코딩 효율이 향상될 수 있다. 또한, 상기 픽처 내 유사한 정보를 포함하는 영역 단위로 코딩이 수행될수록 예측 정확도가 향상될 수 있고, 이를 통하여 전반적인 코딩 효율이 향상될 수 있다. 하지만, 쿼드 트리(quad tree, QT) 구조만이 적용되어 상기 픽처가 정방형의 CU들로만 분할되는 경우, 상기 CU들이 정확하게 유사한 정보만을 포함하도록 분할하는 것은 한계가 있을 수 있다. 이러한 경우, 상기 픽처를 상기 특정 객체를 나타내는 정보를 포함하는 비정방형 CU로 분할되도록 하는 것이 보다 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
도 3은 QTBT(Quad Tree Binary Tree) 구조를 통하여 분할된 CU 및 상기 QTBT 구조의 시그널링 방법을 예시적으로 나타낸다.
상기 QTBT 구조는 CU(또는 CTU)가 QT 구조를 통하여 분할되고, 바이너리 트리(binary tree, BT) 구조를 통하여 분할되는 구조를 나타낼 수 있다. 즉, 상기 QTBT는 상기 QT 구조와 상기 BT 구조가 결합된 형태로 구성된 분할 구조를 나타낼 수 있고, 픽처가 CTU 단위로 코딩되는 경우, CTU는 상기 QT 구조를 통하여 분할될 수 있고, 상기 QT 구조의 리프 노드(leaf node)는 추가적으로 BT 구조를 통하여 분할될 수 있다. 여기서, 상기 리프 노드는 상기 QT 구조에서 더 이상 분할되지 않는 CU를 나타낼 수 있고, 상기 리프 노드는 말단 노드라고 불릴 수도 있다. 또한, 상기 QT 구조는 2Nx2N 사이즈의 CU(또는 CTU)가 4개의 NxN 사이즈의 서브 CU들로 분할되는 구조를 나타낼 수 있고, 상기 BT 구조는 2Nx2N 사이즈의 CU가 2개의 Nx2N (또는 nLx2N, nRx2N) 사이즈의 서브 CU들 또는, 2개의 2NxN (또는 2NxnU, 2NxnD) 사이즈의 서브 CU들로 분할되는 구조를 나타낼 수 있다. 도 3의 (a)를 참조하면 CU는 QT 구조를 통하여 하위 뎁스(depth)의 정방형 CU들로 분할될 수 있고, 추가적으로 상기 정방형 CU들 중 특정 CU는 BT 구조를 통하여 하위 뎁스의 비정방형 CU들로 분할될 수 있다.
도 3의 (b)는 상기 QTBT 구조의 신텍스 시그널링의 일 예를 나타낼 수 있다. 도 3의 (b)에 도시된 실선은 QT 구조를 나타낼 수 있고, 점선은 BT 구조를 나타낼 수 있다. 또한, 위에서 아래로 갈수록 상위 뎁스(depth)에서 하위(deeper) 뎁스의 CU에 대한 신텍스를 나타낼 수 있다. 또한, 좌에서 우로의 방향으로 좌상측, 우상측, 좌하측, 우하측 CU에 대한 신텍스를 나타낼 수 있다. 구체적으로, 가장 위의 숫자는 n 뎁스의 CU에 대한 신텍스를 나타낼 수 있고, 위에서 두번째 위치의 숫자들은 n+1 뎁스의 CU들, 위에서 세번째 위치의 숫자들은 n+2 뎁스의 CU들, 위에서 네번째 위치의 숫자들은 n+3 뎁스의 CU들에 대한 신텍스를 나타낼 수 있다. 또한, 볼드체로 표시된 숫자들은 QT 구조에 대한 신텍스들의 값들을 나타낼 수 있고, 볼드체로 표시되지 않은 숫자들은 BT 구조에 대한 신텍스들의 값들을 나타낼 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면 CU가 상기 QT 구조를 통하여 분할되는지 여부를 나타내는 QT 분할 플래그가 전송될 수 있다. 즉, 상기 2Nx2N 사이즈의 CU가 4개의 NxN 사이즈의 서브 CU들로 분할되는지 여부를 나타내는 플래그가 전송될 수 있다. 예를 들어, 상기 CU에 대한 상기 QT 분할 플래그의 값이 1인 경우, 상기 CU는 4개의 서브 CU들로 분할 될 수 있고, 상기 CU에 대한 상기 QT 분할 플래그의 값이 0인 경우, 상기 CU는 분할되지 않을 수 있다. 또한, 입력 영상에 대한 상기 QT 구조를 조절하기 위하여 상기 QT 구조에서의 최대 CU 사이즈, 최소 CU 사이즈, 최대 뎁스 등에 대한 정보가 전송될 수 있다. 상술한 QT 구조에 대한 정보들은 슬라이스 타입들 각각에 대하여 전송될 수 있고, 또는 영상 성분들(휘도 성분, 채도 성분 등) 각각에 대하여 전송될 수 있다. 한편, BT 구조에 대한 정보는 QT 구조에서 더 이상 분할되지 않는 말단 노드에 대하여 전송될 수 있다. 즉, 상기 QT 구조에서 말단 노드에 해당하는 CU에 대한 상기 BT 구조에 대한 정보가 전송될 수 있다. 여기서, 상기 BT 구조에 대한 정보를 포함하는 정보는 추가 분할 정보라고 불릴 수 있다. 예를 들어, 상기 CU의 상기 BT 구조를 통한 분할 여부, 즉, 상기 CU에 대한 상기 BT 구조의 적용 여부를 나타내는 BT 분할 플래그가 전송될 수 있다. 구체적으로, 상기 BT 분할 플래그에 대한 값이 1인 경우, 상기 CU는 2개의 서브 CU들로 분할될 수 있고, 상기 BT 분할 플래그에 대한 값이 0인 경우, 상기 CU는 분할되지 않을 수 있다. 또한, 입력 영상에 대한 상기 BT 구조를 조절하기 위해서 BT 구조에서의 최대 CU 사이즈, 최소 CU 사이즈, 최대 뎁스 등에 대한 정보가 전송될 수 있다. 상술한 BT 구조에 대한 정보들은 슬라이스 타입들 각각에 대하여 전송될 수 있고, 또는 영상 성분들 각각에 대하여 전송될 수 있다. 상기 CU가 상기 BT 구조를 통하여 분할되는 경우, 상기 CU는 가로 또는 세로 방향으로 분할될 수 있다. 상기 CU가 어떤 방향으로 분할되는지, 즉, 상기 CU의 분할 타입을 나타내는 BT 분할 모드 인덱스가 더 전송될 수도 있다.
한편, 본 발명에 따르면 루마 성분 블록 (이하 루마 블록)의 분할 구조는 크로마 성분 블록(이하 크로마 블록)의 분할 구조와 동일하게 설정될 수도 있고, 또는 다르게 설정될 수도 있다. 크로마 블록의 분할 구조가 루마 블록의 분할 구조에 종속적인지 독립적인지는 슬라이스 타입을 기반으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 슬라이스 타입은 I(intra) 슬라이스, P(predictive) 슬라이스, B(bi-predictive) 슬라이스 중 하나일 수 있다. 상기 I 슬라이스는 인트라 예측만을 이용하여 디코딩되는 슬라이스를 나타내다. 상기 P 슬라이스는 인트라 예측 또는 인터 예측을 이용하여 디코딩될 수 있는 슬라이스를 나타내되, 상기 인터 예측은 각 블록의 샘플 값들을 예측하기 위하여 최대 하나의 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스가 사용되는 예측을 나타낸다. 상기 B 슬라이스는 인트라 예측 또는 인터 예측을 이용하여 디코딩될 수 있는 슬라이스를 나타내되, 상기 인터 예측은 각 블록의 샘플 값들을 예측하기 위하여 최대 두개의 움직임 벡터들 및 참조 픽처 인덱스들이 사용되는 예측을 나타낸다.
현재 슬라이스의 슬라이스 타입이 상기 I 슬라이스인 경우, 상기 I 슬라이스 내 루마 블록과 크로마 블록은 서로 다른(독립적인) 분할 구조를 가질 수 있다. 즉, 이 경우 상술한 분할 플래그들은 크로마 블록에 대하여 루마 블록에 대한 것과 별도로 시그널링될 수 있다.
한편, 현재 슬라이스의 슬라이스 타입이 상기 P 슬라이스 또는 B 슬라이스인 경우, 해당 슬라이스 내 루마 블록과 크로마 블록은 서로 동일한 분할 구조를 가질 수 있다.
도 4는 루마 블록과 크로마 블록의 종속적/독립적 분할 구조를 예시적으로 나타낸다.
도 4의 (a)는 루마 블록의 분할 구조를 나타내고, (b)는 크로마 블록의 종속적 분할 구조, (c)는 크로마 블록의 독립적 분할 구조를 나타낸다. 컬러 포멧(4:2:2 포멧, 4:2:0 포멧 등)에 따라 동일한 영역에 대하여 루마 샘플과 크로마 샘플의 비율이 다르게 설정될 수 있으며, 따라서, 픽처 상의 동일한 영역에 대하여 루마 블록의 사이즈보다 크로마 블록의 사이즈는 더 작게 설정될 수 있다.
(b)에서는 크로마 블록의 분할 구조는 루마 블록의 분할 구조를 종속적으로 사용하고 있으며, 이는 현재 슬라이스가 P 슬라이스 또는 B 슬라이스인 경우에 적용될 수 있다. 한편 (c)에서는 크로마 블록의 분할 구조는 루마 블록의 분할 구조와 다르게 독립적으로 설정되었으며, 이는 현재 슬라이스가 I 슬라이스인 경우에 적용될 수 있다.
한편, 현재 블록에 인트라 예측이 적용되는 경우, 현재 블록을 기준으로 인트라 예측 모드에 따라 적어도 하나의 주변 샘플을 이용하여 예측 샘플을 도출한다. 이 경우, 인트라 예측 모드는 예를 들어, 다음과 같이 33개의 방형성(또는 앵귤러) 예측 모드 및 2개의 비방향성(또는 비앵귤러) 예측 모드를 포함할 수 있다.
인트라 예측 모드 연관된 이름(associated name)
0 인트라 플래너
1 인트라 DC
2...34 인트라 앵귤러2...인트라 앵귤러34
여기서, 0번 인트라 예측 모드는 인트라 플래너 모드를 나타내고, 1번 인트라 예측 모드는 인트라 DC 모드를 나타낸다. 2 내지 34번 인트라 예측 모드는 각각 인트라 앵귤러2 모드...인트라 앵귤러34 모드를 나타낸다.
여기서 상기 인트라 플래너 모드 및 인트라 DC 모드는 비방향성 예측 모드이고, 상기 인트라 앵귤러2 내지 인트라 앵귤러34 모드는 방향성 예측 모드이다.
도 5a 및 5b는 인트라 예측 모드들을 예시적으로 나타낸다.
도 5a 및 5b를 참조하면, 좌상 대각 예측 방향을 갖는 18번 인트라 예측 모드를 중심으로 수평 방향성(horizontal directionality)을 갖는 인트라 예측 모드와 수직 방향성(vertical directionality)을 갖는 인트라 예측 모드를 구분할 수 있다. 도 5a의 -32 ~ 32의 숫자는 샘플 그리드 포지션(sample grid position) 상에서 1/32 단위의 수직 또는 수평 변위를 나타낸다. 2번 내지 17번 인트라 예측 모드는 수평 방향성, 18번 내지 34번 인트라 예측 모드는 수직 방향성을 갖는다. 10번 인트라 예측 모드와 26번 인트라 예측 모드는 각각 수평 인트라 예측 모드(horizontal intra prediction mode), 수직 인트라 예측 모드(vertical intra prediction mode)를 나타내며 이를 기준으로 방향성 인트라 모드(angular intra mode)의 예측 방향을 각도로 표현할 수 있다. 다시 말하자면, 10번 인트라 예측 모드에 대응하는 수평기준각도 0˚를 기준으로 하여 각 인트라 예측 모드에 대응하는 상대적 각도를 표현할 수 있고, 26번 인트라 예측 모드에 대응하는 수직기준각도 0˚를 기준으로 하여 각 인트라 예측 모드에 대응하는 상대적 각도를 표현할 수 있다.
0번 및 1번 인트라 예측 모드는 방향성을 갖지 않으며, 주변 샘플들의 양방향 보간, 또는 주변 샘플들의 평균값을 기반으로 예측 샘플이 도출될 수 있다. 한편, 2번 내지 34번 인트라 예측 모드는 도 5b에 도시된 바와 같은 방향성을 가지며, 예측 샘플의 위치를 기준으로 해당 예측방향에 위치하는 주변 참조 샘플을 이용하여 상기 예측 샘플이 도출될 수 있다. 이 경우 만약 상기 해당 예측방향 위치에 정수 샘플(integer sample) 단위의 주변 샘플이 존재하지 않는 경우, 상기 해당 방향 위치에 인접하는 두 정수 샘플들의 보간을 통하여 분수 샘플(fractional sample)을 생성하고, 상기 분수 샘플을 기반으로 상기 예측 샘플이 도출될 수도 있다.
상술한 내용과 같이 현재 블록에 인트라 예측이 수행되는 경우, 현재 블록의 루마 성분 블록(루마 블록)에 대한 예측 및 크로마 성분 블록(크로마 블록)에 대한 예측이 수행될 수 있으며, 이 경우 크로마 성분(크로마 블록)에 대한 인트라 예측 모드는 루마 성분(루마 블록)에 대한 인트라 예측 모드와 개별적으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 루마 성분에 대한 인트라 예측 모드의 경우, 디코딩 장치는 현재 블록의 좌측 블록의 인트라 예측 모드 및 상측 블록의 인트라 예측 모드를 기반으로 도출된 mpm(most probable mode) 후보들 중 하나를 mpm 인덱스를 기반으로 선택할 수 있으며, 또는 상기 mpm 후보들에 포함되지 않은 나머지 인트라 예측 모드들 중 하나를 리메이닝 인트라 예측 모드 정보를 기반으로 선택할 수 있다. 상기 mpm 인덱스는 mpm_idx 신텍스 요소의 형태로 시그널링될 수 있고, 상기 리메이닝 인트라 예측 모드 정보는 rem_intra_luma_pred_mode 신텍스 요소의 형태로 시그널링될 수 있다. 상기 리메이닝 인트라 예측 모드 정보는 전체 인트라 예측 모드들 중 상기 mpm 후보들에 포함되지 않는 나머지 인트라 예측 모드들을 예측 모드 번호 순으로 인덱싱하여 그 중 하나를 가리킬 수 있다.
한편, 크로마 성분에 대한 인트라 예측 모드는 인트라 크로마 예측 모드 정보를 기반으로 지시될 수 있으며, 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보는 intra_chroma_pred_mode 신텍스 요소의 형태로 시그널링될 수 있다. 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보는 플래너(Planar) 모드, DC 모드, 수직(vertical) 모드, 수평(horizontal) 모드, DM(Derived Mode), LM(Linear Mode) 중 하나를 가리킬 수 있다. 여기서, 상기 플래너 모드는 0번 인트라 예측 모드, 상기 DC 모드는 1번 인트라 예측 모드, 상기 수직 모드는 26번 인트라 예측 모드, 상기 수평 모드는 10번 인트라 예측 모드를 나타낼 수 있다. 한편, DM과 LM은 루마 블록의 정보를 이용하여 크로마 블록을 예측하는 종속적인 예측모드이다.
먼저, DM은 상기 루마 성분에 대한 인트라 예측 모드와 동일한 인트라 예측 모드가 상기 크로마 성분에 대한 인트라 예측 모드로 적용되는 모드를 나타낸다.
도 6은 크로마 블록에 DM이 적용되는 경우의 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 인트라 크로마 예측 모드 정보가 DM을 나타낼 경우, 크로마 성분의 인트라 예측 모드는 대응하는 루마 성분의 인트라 예측 모드를 그대로 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 루마 성분의 인트라 예측 모드가 33번 인트라 예측 모드를 나타내고, 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보가 DM을 나타낼 경우, 상기 크로마 성분의 인트라 예측 모드는 33번 인트라 예측 모드일 수 있다.
한편, LM은 크로마 블록에 대한 예측블록을 생성하는 과정에서 루마 블록의 복원된 샘플들을 서브샘플링한 후, 서브샘플링된 샘플들에 LM 파라미터인 α 및 β를 적용하여 도출된 샘플들을 상기 크로마 블록의 예측샘플들로 사용하는 방법이다.
도 7은 크로마 블록에 LM이 적용되는 경우의 예를 나타낸다. 도 8은 LM 파라미터 도출을 위하여 탬플릿(template)으로 사용되는 주변 참조 샘플들을 예시적으로 나타낸다.
도 7을 참조하면, (b)의 식의 predictor는 예측 샘플, compID는 컬러 성분에 대한 ID 또는 인덱스를 나타낼 수 있으며, 예를 들어 값 0은 루마 성분(Y), 값 1은 크로마 성분 중 Cb, 값 2는 크로마 성분 중 Cr을 나타낼 수 있다. ReconLuma는 루마 성분 복원 샘플을 나타낸다. (b)의 식에서 보는 것과 같이 크로마 블록의 예측 블록은 서브샘플링된 루마 성분 복원 블록 샘플들에 α를 곱하고 β을 더하여 도출된 크로마 예측샘플들을 포함할 수 있다. 이 경우 서브샘플링된 루마 성분 복원 블록 샘플에 대한 위상(phase) 기반으로 α를 곱하고 β을 더하여 대응하는 위상의 크로마 예측 샘플을 도출할 수 있다. 만약, 컬러 포멧이 4:2:0인 경우, 크로마 블록에 대응하는 루마 블록의 사이즈는 4배이므로, (a)와 같이 서브샘플링될 수 있다. 이때 상기 LM 파라미터인 상기 α 및 β는 다음 도 8과 같이 현재 (루마/크로마) 블록의 주변 참조 샘플들을 탬플릿으로 사용하여 크로마 블록의 탬플릿이 루마 블록의 탬플릿과 가장 유사해지는 값을 최소자승법을 이용하여 계산한다. 이 경우 상기 루마 블록의 주변 참조 샘플들은 서브샘플링되어 탬플릿으로 사용될 수 있다.
LM 파라미터는 선형 모델을 기반으로 도출될 수 있으며, 예를 들어 α 및 β는 다음과 같은 수학식을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2017010888-appb-M000001
여기서, LM 파라미터인 α 및 β는 각각 스케일링 펙터 및 오프셋을 나타내며, x 및 y는 각각 LM 파라미터를 도출하기 위하여 사용되는 루마 블록의 (서브샘플링된) 주변 참조 샘플 값 및 크로마 블록의 주변 참조 샘플 값을 나타낸다. 상기 LM 파라미터 도출 과정에서는 상기 수학식1의 양 변의 차이를 에러(E)로 볼 수 있으며, 상기 에러를 최소화시켜주는 조건을 만족하는 LM 파라미터 α 및 β를 구하여, 상기 서브샘플링된 루마 블록의 샘플들에 적용할 수 있다. 즉, LM 파라미터가 도출된 후에는, 상기 서브샘플링된 루마 블록의 샘플들에 샘플 단위로 스케일링 펙터 및 오프셋을 적용하여 크로마 블록의 예측 샘플들을 도출할 수 있다.
상기 수학식 1에서 구하고자 하는 LM 파라미터 α 및 β는 결국 양변의 에러를 최소화 하는 값이므로, LM 파라미터를 구하기 위한 수학식은 다음과 같이 나타내어질 수 있다.
Figure PCTKR2017010888-appb-M000002
여기서, E(α, β)는 에러를 최소화하는 α 및 β값을 나타내며, 여기서 i는 각 샘플의 인덱싱, λ(람다)는 제어 파라미터(control parameter)를 나타낸다. 상기 λ는 미리 정해질 수 있고, 또는 예를 들어, x를 기반으로 도출될 수 있다. 일 예로,
Figure PCTKR2017010888-appb-I000001
와 같이 도출될 수 있고, 다른 예로 λ가 0으로 설정되어 상기 수학식2의 후단은 생략될 수도 있다. 이는 후술하는 수학식들에서도 마찬가지이다.
상기 수학식 2를 정리하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2017010888-appb-M000003
상기 수학식 3을 기반으로 상기 LM 파라미터 α 및 β는 다음과 같이 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2017010888-appb-M000004
Figure PCTKR2017010888-appb-M000005
상기 수학식 4에서 N은 정규화 파라미터(normalization parameter)를 나타낸다. 여기서 N은 상기 수학식 3의
Figure PCTKR2017010888-appb-I000002
부분으로부터 도출될 수 있다. 예를 들어, N은 크로마 블록의 사이즈를 기반으로 결정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 크로마 성분의 코딩 과정에서 예측을 수행할 때, 루마 성분의 정보를 이용하는 경우, 루마 블록의 분할 구조와 동일한 형태로 크로마 블록을 분할하고, 각 분할된 블록단위로 인코딩 및 디코딩을 수행할 수 있다. 루마 블록의 분할 구조와 크로마 블록의 분할 구조가 독립적으로 설정되는 경우에 DM 및 LM 등과 같은 종속적인 예측모드를 사용하는 경우, 루마 블록의 분할 구조와 크로마 블록의 분할 구조가 다르기에 문제가 될 수 있다. 즉, DM 또는 LM에서는 크로마 블록을 위하여 루마 블록의 인트라 예측 모드 또는 루마 블록의 복원 샘플 정보를 사용하며, 크로마 블록의 분할 구조가 대응되는 루마 블록의 분할 구조와 동일한 경우 문제가 없으나, 만약 대응되는 루마 블록의 추가적으로 분할되거나 다른 구조로 분할된 경우 대응되는 위치에 여러 개의 인트라 예측 모드가 존재하거나, 또는 대응되는 위치의 텍스쳐에 엣지가 있음을 유추할 수 있다. 이러한 이유로, 본 발명에서는 DM 및 LM과 같은 종속적인 예측모드가 크로마 블록에 적용되는 경우, 대응되는 루마 블록의 분할 구조를 고려하여 현재 크로마 블록에 대한 별도의 부가 정보 시그널링 없이 상기 루마 블록의 분할 구조와 동일한 분할 구조를 상기 크로마 블록에 적용할 수 있고, 각 분할된 블록단위로 예측을 수행할 수 있다.
일 예로, 크로마 블록에 DM이 적용되는 경우, 상기 크로마 블록에 대한 코딩 및 예측 과정에서 대응되는 루마 블록의 분할 구조와 동일하게 상기 크로마 블록을 분할하고, 분할된 (서브)블록 단위로 대응되는 루마 성분의 인트라 예측 모드를 사용하여, 해당 (서브)블록에 대한 인트라 예측을 수행할 수 있다. 이 경우 앞서 설명한 것과 같이 루마 블록과 크로마 블록이 서로 다른 블록 분할 구조를 가질수 있는 조건에서, 크로마 블록에 DM이 적용되는 경우, 현재 크로마 블록을 대응되는 루마 블록의 블록 분할 모양을 참조하여 별도의 부가 정보(분할 신텍스) 없이 상기 현재 크로마 블록을 분할하고, 각 분할된 (서브)블록 단위로 대응되는 위치의 루마 성분에 대한 예측 모드로부터 크로마 성분에 대한 예측모드를 유도하여 인트라 예측 및 디코딩을 수행할 수 있다.
도 9 및 10은 독립적 분할 구조가 적용되는 크로마 블록에 DM이 적용되는 경우의 예를 나타낸다. 상술한 바와 같이 예를 들어, 현재 슬라이스가 I 슬라이스인 경우 상기 크로마 블록에 대하여 루마 블록의 분할 구조와 독립적인 분할 구조가 적용될 수 있다.
도 9를 참조하면, 크로마 블록(900)에 DM이 적용되는 경우 상기 크로마 블록에 대한 인트라 예측 모드는 대응하는 루마 블록(950)의 인트라 예측 모드를 이용할 수 있다. 그러나 도시된 바와 같이 크로마 블록(900)의 분할 구조와 대응하는 루마 블록(950)의 분할 구조가 다를 수 있다. 이 경우, 일 예로, 크로마 블록(900)에 대하여는 루마 블록(950)의 특정 위치를 포함하는 블록의 인트라 예측 모드가 상기 크로마 블록(900)의 인트라 예측 모드로 이용될 수 있다. 여기서 상기 특정 위치는 예를 들어, 루마 블록(950)의 좌상단 샘플 포지션 또는 센터 우하단 포지션 등을 포함할 수 있다.
또는, 다른 예로, 도 10에 도시된 바와 같이 크로마 블록(1000)을 대응하는 루마 블록(1050)의 분할 구조를 기반으로 분할하고, 각 크로마 서브블록의 위치에 대응되는 루마 서브블록의 인트라 예측 모드를 해당 크로마 서브블록의 인트라 예측 모드로 이용할 수 있다.
한편, 다음과 같이 현재 지원하지 않는 크기의 변환 및 양자화 블록으로 분할되어야 하는 경우가 발생한다면 해당 크로마 블록을 분할 하지 않는다.
도 11 및 도 12는 독립적 분할 구조가 적용되는 크로마 블록에 DM이 적용되는 경우의 다른 예를 나타낸다.
도 11과 같이 크로마 블록에 대응되는 루마 블록이 현재 지원하지 않는 크기의 변환 및 양자화 블록으로 분할되어야 하는 경우가 발생한다면 해당 크로마 블록을 분할 하지 않는다. 또한, 도 12와 같이 크로마 블록에 대응되는 영역이 루마 블록의 일부에 중첩되어 있는 경우, 상기 크로마 블록에 대응되는 루마 블록을 특정할 수 없으며, 따라서 루마 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 크로마 블록을 분할할 수 없다.
다른 예로, 크로마 블록에 LM이 적용되는 경우, 상기 크로마 블록에 대한 코딩 및 예측 과정에서 대응되는 루마 블록의 분할 구조와 동일하게 상기 크로마 블록을 분할하고, 분할된 크로마 (서브)블록 단위로 LM 파라미터를 도출하여, 상기 LM 파라미터 및 대응되는 루마 (서브)블록의 복원 샘플을 기반으로, 해당 크로마 (서브)블록에 대한 예측 샘플을 도출할 수 있다. 상술한 바와 같이 LM이 적용되는 경우, 크로마 블록의 탬플릿(주변 참조 샘플들)과 대응되는 루마 블록의 탬플릿(서브샘플링된 주변 참조 샘플들)을 기반으로, LM 파라미터를 도출하며, 상기 LM 파라미터를 상기 루마 블록의 서브샘플링된 복원 샘플에 선형 적용하여 크로마 블록의 예측 샘플을 도출할 수 있다. 이 때, 크로마 블록에 대응되는 영역의 루마 블록이 분할되었다면, 현재 블록의 텍스쳐안에 엣지가 포함되어 엣지 주위에 샘플값간의 차이가 큼을 유추할 수 있다. 이 경우, 해당 크로마 블록 전체에 대해서 LM 파라미터를 계산하여 선형적용하면 예측성능이 떨어질 수 있다. 따라서, 상기와 같이 크로마 블록에 대응되는 위치의 루마 블록이 분할되었을 경우 별도의 추가 정보(분할 신텍스) 없이 해당 크로마 블록을 분할하여 상기 루마 블록의 분할 구조를 기반으로 분할하며, 각 크로마 서브블록단위로 LM 파라미터(α 및 β)를 유도하고, 해당 크로마 서브블록을 인트라 예측 및 디코딩할 수 있다.
도 13은 독립적 분할 구조가 적용되는 크로마 블록에 LM이 적용되는 경우의 예를 나타낸다. 상술한 바와 같이 예를 들어, 현재 슬라이스가 I 슬라이스인 경우 상기 크로마 블록에 대하여 루마 블록의 분할 구조와 독립적인 분할 구조가 적용될 수 있다.
도 13을 참조하면, 크로마 블록(1300)에 LM이 적용되는 경우 크로마 블록(1300)에 대한 LM 파라미터를 유도하여, 대응되는 루마 블록(1350)의 서브샘플링된 복원 샘플에 상기 LM 파라미터를 적용하여 크로마 블록(1300)의 예측 샘플을 도출할 수 있다. 그러나, 도시된 바와 같이 크로마 블록(1300)의 분할 구조와 대응하는 루마 블록(1350)의 분할 구조가 다를 수 있다. 즉, 이 경우 크로마 블록 내에는 이미지 엣지가 있거나 샘플값의 차이가 큰 오브젝트들이 있을 확률이 높다. 이 경우, 도 14에 도시된 바와 같이 크로마 블록(1400) 전체에 대하여 하나의 LM 파라미터를 유도하는 경우, 크로마 블록(1400)의 좌측/상측 주변 참조 샘플들 및 루마 블록(1450)의 서브샘플링된 좌측/상측 주변 참조 샘플들이 템플릿으로 사용되어 LM 파라미터가 유도되므로, 이 경우 블록내부의 텍스쳐 분할이나 오브젝트에 의한 샘플값 차이에 의하여 부정확한 값이 유도되어, 상기 LM 파라미터를 선형 적용 시 크로마 블록(1400)에 대한 예측블록의 정확도가 떨어질 확률이 높다.
따라서, 크로마 블록 전체에 대하여 하나의 LM 파라미터를 유도하기보다는 상기 크로마 블록에 대응하는 루마 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 크로마 블록을 분할하여, 크로마 서브블록 단위로 LM 파라미터를 도출하여 LM 파라미터의 정확도를 높일 수 있다.
도 15 내지 18은 크로마 서브블록 단위의 LM 파라미터 도출을 위하여 사용되는 템플릿을 예시적으로 나타낸다.
상술한 바와 같이 LM이 적용되는 크로마 블록의 분할 구조가 루마 블록의 분할 구조와 다른 경우, 도 15 내지 18에 도시된 바와 같이 크로마 블록을 루마 블록의 분할 구조를 기반으로 분할하고, 각 서브블록 단위의 템플릿을 사용하여 해당 크로마 서브블록에 대한 LM 파라미터를 도출할 수 있다.
한편, 다음과 같이 현재 지원하지 않는 크기의 변환 및 양자화 블록으로 분할되어야 하는 경우가 발생한다면 해당 크로마 블록을 분할 하지 않는다.
도 19 및 도 20는 독립적 분할 구조가 적용되는 크로마 블록에 LM이 적용되는 경우의 다른 예를 나타낸다.
도 19와 같이 크로마 블록에 대응되는 루마 블록이 현재 지원하지 않는 크기의 변환 및 양자화 블록으로 분할되어야 하는 경우가 발생한다면 해당 크로마 블록을 분할하지 않는다. 또한, 도 20과 같이 크로마 블록에 대응되는 영역이 루마 블록의 일부에 중첩되어 있는 경우, 상기 크로마 블록에 대응되는 루마 블록을 특정할 수 없으며, 따라서 루마 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 크로마 블록을 분할하지 않는다.
도 21은 본 발명에 따른 영상 인코딩에서의 인트라 예측 방법의 일 예를 개략적으로 나타낸다. 도 21에서 개시된 방법은 도 1에서 개시된 인코딩 장치에 의하여 수행될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 도 21의 S2100은 상기 인코딩 장치의 픽처 분할부, S2110 내지 S2130은 상기 인코딩 장치의 예측부, S2140은 상기 인코딩 장치의 엔트로피 인코딩부에 의하여 수행될 수 있다.
도 21을 참조하면, 인코딩 장치는 루마 블록의 분할 구조를 도출한다(S2100). 인코딩 장치는 다양한 코딩 기법을 적용하여 최적의 RD(rate-distortion) 코스트를 갖는 블록 분할 구조를 도출할 수 있고, 상기 도출된 블록 분할 구조를 도 3에서 상술한 바와 같은 분할 정보를 이용하여 시그널링할 수 있다. 상기 분할 정보는 루마 QT 분할 플래그, 루마 BT 분할 플래그 등을 포함할 수 있다.
상기 루마 블록은 상기 분할 구조를 기반으로 제1 루마 서브블록 및 제2 루마 서브블록을 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 제1 루마 서브블록의 인트라 예측 모드는 제2 루마 서브블록의 인트라 예측 모드와 다를 수 있다.
상기 루마 블록 및 상기 크로마 블록은 현재 슬라이스 내에 위치하며, 상기 현재 슬라이스는 I(intra) 슬라이스이고, 상기 현재 슬라이스가 상기 I 슬라이스인 경우 상기 현재 슬라이스 내 블록에 대한 루마 분할 정보와 크로마 분할 정보가 개별적으로 디코딩 장치로 시그널링될 수 있다.
인코딩 장치는 상기 루마 블록에 대응하는 크로마 블록의 인트라 예측 모드를 유도하기 위한 인트라 크로마 예측 모드 정보를 도출한다(S2110). 인코딩 장치는 상기 크로마 블록에 대한 인트라 예측을 수행함에 있어 최적의 RD 코스트를 갖는 인트라 예측 모드를 도출할 수 있다. 이 경우 상기 크로마 블록의 인트라 예측 모드를 효율적으로 나타내기 위한 인트라 크로마 예측 모드 정보를 생성할 수 있다. 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보는 DM 또는 LM을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보는 플래너(Planar) 모드, DC 모드, 수직(vertical) 모드, 수평(horizontal) 모드, DM, LM을 포함하는 예측 모드들 중에서 하나를 지시할 수 있다. DM은 루마 성분에 대한 인트라 예측 모드와 동일한 인트라 예측 모드가 크로마 성분에 대한 인트라 예측 모드로 적용되는 모드를 나타낸다. LM은 크로마 성분에 대한 예측블록을 생성하는 과정에서 루마 성분의 복원된 샘플들을 서브샘플링한 후, 서브샘플링된 샘플들에 LM 파라미터인 α 및 β를 적용하여 도출된 샘플들을 상기 크로마 성분의 예측샘플들로 사용하는 모드를 나타낸다. DM과 LM은 루마 블록의 정보를 이용하여 크로마 블록을 예측하는 종속적인 예측모드이다.
인코딩 장치는 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보가 상기 DM 또는 상기 LM을 나타내는 경우, 상기 루마 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 크로마 블록을 분할한다(S2120). 인코딩 장치는 상기 루마 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 크로마 블록을 복수의 크로마 서브블록으로 분할할 수 있다.
인코딩 장치는 상기 복수의 크로마 서브블록 각각에 대한 인트라 예측을 통하여 상기 복수의 서브블록에 대한 예측 샘플들을 생성한다(S2130).
일 예로, 상기 크로마 블록에 대한 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보가 상기 DM을 나타내는 경우, 상기 복수의 크로마 서브블록 중 제1 크로마 서브블록의 인트라 예측 모드는 상기 제1 크로마 서브블록에 대응하는 상기 제1 루마 서브블록의 인트라 예측 모드가 사용되고, 제2 크로마 서브블록의 인트라 예측 모드는 상기 제2 크로마 서브블록에 대응하는 상기 제2 루마 서브블록의 인트라 예측 모드가 사용될 수 있다. 인코딩 장치는 상기 제1 크로마 서브블록에 대하여는 상기 제1 루마 서브블록의 인트라 예측 모드를 이용하여 인트라 예측을 수행하고, 상기 제2 크로마 서브블록에 대하여는 상기 제2 루마 서브블록의 인트라 예측 모드를 이용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.
다른 예로, 상기 크로마 블록에 대한 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보가 상기 LM을 나타내는 경우, 인코딩 장치는 상기 복수의 크로마 서브블록 중 상기 제1 크로마 서브블록에 대한 제1 LM 파라미터 및 상기 제2 크로마 서브블록에 대한 제2 LM 파라미터를 도출할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 LM 파라미터는 상기 제1 크로마 서브블록의 주변 참조샘플 및 상기 제1 루마 서브블록의 서브샘플링된 주변 참조샘플을 기반으로 도출되고, 상기 제2 LM 파라미터는 상기 제2 크로마 서브블록의 주변 참조샘플 및 상기 제2 루마 서브블록의 서브샘플링된 주변 참조샘플을 기반으로 도출될 수 있다. 상기 제1 크로마 서브블록의 주변 참조샘플들은 상기 제1 크로마 서브블록의 좌측 경계에 인접하는 제1 좌측 주변 참조 샘플들 및 상기 제1 크로마 서브블록의 상측 경계에 인접하는 제1 상측 주변 참조 샘플들을 포함하고, 상기 제1 크로마 서브블록의 주변 참조샘플들은 상기 제2 크로마 서브블록의 좌측 경계에 인접하는 제2 좌측 주변 참조 샘플들 및 상기 제2 크로마 서브블록의 상측 경계에 인접하는 제1 상측 주변 참조 샘플들을 포함할 수 있다. 상기 제1 크로마 서브블록의 주변 참조샘플들의 수는 상기 제1 루마 서브블록의 서브샘플링된 주변 참조샘플들의 수와 동일하고, 상기 제2 크로마 서브블록의 주변 참조샘플들의 수는 상기 제12 루마 서브블록의 서브샘플링된 주변 참조샘플들의 수와 동일할 수 있다. 상기 제1 LM 파라미터는 제1 스케일링 펙터 및 제1 오프셋을 포함하며, 인코딩 장치는 상기 제1 루마 서브블록의 서브샘플링된 복원 샘플에 상기 제1 스케일링 펙터 및 상기 제1 오프셋을 적용하여 상기 제1 크로마 서브블록의 예측 샘플을 도출하고, 상기 제2 LM 파라미터는 제2 스케일링 펙터 및 제2 오프셋을 포함하며, 인코딩 장치는 상기 제2 루마 서브블록의 서브샘플링된 복원 샘플에 상기 제2 스케일링 펙터 및 상기 제2 오프셋을 적용하여 상기 제2 크로마 서브블록의 예측 샘플을 도출할 수 있다.
인코딩 장치는 분할 정보 및 예측 정보를 인코딩 및 출력한다(S2140). 인코딩 장치는 상기 정보를 인코딩하여 비트스트림 형태로 출력할 수 있다. 상기 비트스트림은 네트워크 또는 저장매체를 통하여 디코딩 장치로 전송될 수 있다.
상기 분할 정보는 상술한 상기 루마 블록에 대한 상기 루마 QT 분할 플래그, 상기 루마 BT 분할 플래그 등을 포함할 수 있다. 상기 예측 정보는 상기 크로마 블록에 대한 인트라 크로마 예측 모드 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 예측 정보는 상기 루마 블록의 인트라 예측 모드에 관한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 인코딩 장치는 레지듀얼 정보를 더 인코딩 및 출력할 수 있다. 상기 레지듀얼 정보는 레지듀얼 샘플들에 관한 변환 계수들을 포함할 수 있다.
도 22는 본 발명에 따른 영상 디코딩에서의 인트라 예측 방법의 일 예를 개략적으로 나타낸다. 도 22에서 개시된 방법은 도 2에서 개시된 디코딩 장치에 의하여 수행될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 도 22의 S2200 내지 S2230은 상기 디코딩 장치의 예측부에 의하여 수행될 수 있다.
도 22를 참조하면, 디코딩 장치는 루마 블록의 분할 구조를 도출한다(S2200). 디코딩 장치는 인코딩 장치로부터 비트스트림으로부터 획득한 분할 정보를 기반으로 상기 루마 블록의 분할 구조를 도출할 수 있다.
상기 루마 블록은 상기 분할 구조를 기반으로 제1 루마 서브블록 및 제2 루마 서브블록을 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 제1 루마 서브블록의 인트라 예측 모드는 제2 루마 서브블록의 인트라 예측 모드와 다를 수 있다.
상기 루마 블록 및 상기 크로마 블록은 현재 슬라이스 내에 위치하며, 상기 현재 슬라이스는 I(intra) 슬라이스이고, 상기 현재 슬라이스가 상기 I 슬라이스인 경우 상기 현재 슬라이스 내 블록에 대한 루마 분할 정보와 크로마 분할 정보가 개별적으로 시그널링될 수 있다.
디코딩 장치는 상기 루마 블록에 대응하는 크로마 블록의 인트라 예측 모드를 유도하기 위한 인트라 크로마 예측 모드 정보를 도출한다(S2210). 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보는 상기 비트스트림으로부터 획득할 수 있다. 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보는 DM 또는 LM을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보는 플래너(Planar) 모드, DC 모드, 수직(vertical) 모드, 수평(horizontal) 모드, DM, LM을 포함하는 예측 모드들 중에서 하나를 지시할 수 있다. DM은 루마 성분에 대한 인트라 예측 모드와 동일한 인트라 예측 모드가 크로마 성분에 대한 인트라 예측 모드로 적용되는 모드를 나타낸다. LM은 크로마 성분에 대한 예측블록을 생성하는 과정에서 루마 성분의 복원된 샘플들을 서브샘플링한 후, 서브샘플링된 샘플들에 LM 파라미터인 α 및 β를 적용하여 도출된 샘플들을 상기 크로마 성분의 예측샘플들로 사용하는 모드를 나타낸다. DM과 LM은 루마 블록의 정보를 이용하여 크로마 블록을 예측하는 종속적인 예측모드이다.
디코딩 장치는 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보가 상기 DM 또는 상기 LM을 나타내는 경우, 상기 루마 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 크로마 블록을 분할한다(S2220). 디코딩 장치는 상기 루마 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 크로마 블록을 복수의 크로마 서브블록으로 분할할 수 있다.
디코딩 장치는 상기 복수의 크로마 서브블록 각각에 대한 인트라 예측을 통하여 상기 복수의 서브블록에 대한 예측 샘플들을 생성한다(S2230).
일 예로, 상기 크로마 블록에 대한 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보가 상기 DM을 나타내는 경우, 상기 복수의 크로마 서브블록 중 제1 크로마 서브블록의 인트라 예측 모드는 상기 제1 크로마 서브블록에 대응하는 상기 제1 루마 서브블록의 인트라 예측 모드가 사용되고, 제2 크로마 서브블록의 인트라 예측 모드는 상기 제2 크로마 서브블록에 대응하는 상기 제2 루마 서브블록의 인트라 예측 모드가 사용될 수 있다. 디코딩 장치는 상기 제1 크로마 서브블록에 대하여는 상기 제1 루마 서브블록의 인트라 예측 모드를 이용하여 인트라 예측을 수행하고, 상기 제2 크로마 서브블록에 대하여는 상기 제2 루마 서브블록의 인트라 예측 모드를 이용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.
다른 예로, 상기 크로마 블록에 대한 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보가 상기 LM을 나타내는 경우, 디코딩 장치는 상기 복수의 크로마 서브블록 중 상기 제1 크로마 서브블록에 대한 제1 LM 파라미터 및 상기 제2 크로마 서브블록에 대한 제2 LM 파라미터를 도출할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 LM 파라미터는 상기 제1 크로마 서브블록의 주변 참조샘플 및 상기 제1 루마 서브블록의 서브샘플링된 주변 참조샘플을 기반으로 도출되고, 상기 제2 LM 파라미터는 상기 제2 크로마 서브블록의 주변 참조샘플 및 상기 제2 루마 서브블록의 서브샘플링된 주변 참조샘플을 기반으로 도출될 수 있다. 상기 제1 크로마 서브블록의 주변 참조샘플들은 상기 제1 크로마 서브블록의 좌측 경계에 인접하는 제1 좌측 주변 참조 샘플들 및 상기 제1 크로마 서브블록의 상측 경계에 인접하는 제1 상측 주변 참조 샘플들을 포함하고, 상기 제1 크로마 서브블록의 주변 참조샘플들은 상기 제2 크로마 서브블록의 좌측 경계에 인접하는 제2 좌측 주변 참조 샘플들 및 상기 제2 크로마 서브블록의 상측 경계에 인접하는 제1 상측 주변 참조 샘플들을 포함할 수 있다. 상기 제1 크로마 서브블록의 주변 참조샘플들의 수는 상기 제1 루마 서브블록의 서브샘플링된 주변 참조샘플들의 수와 동일하고, 상기 제2 크로마 서브블록의 주변 참조샘플들의 수는 상기 제12 루마 서브블록의 서브샘플링된 주변 참조샘플들의 수와 동일할 수 있다. 상기 제1 LM 파라미터는 제1 스케일링 펙터 및 제1 오프셋을 포함하며, 디코딩 장치는 상기 제1 루마 서브블록의 서브샘플링된 복원 샘플에 상기 제1 스케일링 펙터 및 상기 제1 오프셋을 적용하여 상기 제1 크로마 서브블록의 예측 샘플을 도출하고, 상기 제2 LM 파라미터는 제2 스케일링 펙터 및 제2 오프셋을 포함하며, 디코딩 장치는 상기 제2 루마 서브블록의 서브샘플링된 복원 샘플에 상기 제2 스케일링 펙터 및 상기 제2 오프셋을 적용하여 상기 제2 크로마 서브블록의 예측 샘플을 도출할 수 있다.
한편, 비록 도시되지는 않았으나, 디코딩 장치는 상기 비트스트림으로부터 레지듀얼 샘플에 관한 레지듀얼 정보를 수신할 수 있다. 상기 레지듀얼 정보는 레지듀얼 샘플들에 관한 변환 계수들을 포함할 수 있다.
디코딩 장치는 상기 레지듀얼 정보를 기반으로 대상 블록에 대한 상기 레지듀얼 샘플(또는 레지듀얼 샘플 어레이)을 도출할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 예측 샘플들과 상기 레지듀얼 샘플들을 기반으로 복원 샘플들을 생성할 수 있고, 상기 복원 샘플들을 기반으로 복원 블록 또는 복원 픽처를 도출할 수 있다. 이후 디코딩 장치는 필요에 따라 주관적/객관적 화질을 향상시키기 위하여 디블록킹 필터링 및/또는 SAO 절차와 같은 인루프 필터링 절차를 상기 복원 픽처에 적용할 수 있음은 상술한 바와 같다.
상술한 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명에 따른 인코딩 장치 및/또는 디코딩 장치는 예를 들어 TV, 컴퓨터, 스마트폰, 셋톱박스, 디스플레이 장치 등의 영상 처리를 수행하는 장치에 포함될 수 있다.
본 발명에서 실시예들이 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 방법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다. 프로세서는 ASIC(appICation-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다.

Claims (15)

  1. 디코딩 장치에 의하여 수행되는 인트라 예측 방법에 있어서,
    루마 블록의 분할 구조를 도출하는 단계;
    상기 루마 블록에 대응하는 크로마 블록의 인트라 예측 모드를 유도하기 위한 인트라 크로마 예측 모드 정보를 도출하는 단계;
    상기 인트라 크로마 예측 모드 정보가 DM(derived mode) 또는 LM(linear mode)을 나타내는 경우, 상기 루마 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 크로마 블록을 분할하여 복수의 크로마 서브블록을 도출하는 단계;
    상기 복수의 크로마 서브블록에 대한 예측 샘플들을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 루마 블록 및 상기 크로마 블록은 현재 슬라이스 내에 위치하며,
    상기 현재 슬라이스는 I(intra) 슬라이스이고,
    상기 현재 슬라이스가 상기 I 슬라이스인 경우 상기 현재 슬라이스 내 블록에 대한 루마 분할 정보와 크로마 분할 정보가 개별적으로 시그널링되는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 크로마 블록에 대한 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보는 플래너(Planar) 모드, DC 모드, 수직(vertical) 모드, 수평(horizontal) 모드, DM, LM을 포함하는 예측 모드들 중 하나를 가리키는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 루마 블록 내 제1 루마 서브블록의 인트라 예측 모드는 제2 루마 서브블록의 인트라 예측 모드와 다르고,
    상기 크로마 블록에 대한 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보가 상기 DM을 나타내는 경우,
    상기 복수의 크로마 서브블록 중 제1 크로마 서브블록의 인트라 예측 모드는 상기 제1 크로마 서브블록에 대응하는 상기 제1 루마 서브블록의 인트라 예측 모드가 사용되고, 제2 크로마 서브블록의 인트라 예측 모드는 상기 제2 크로마 서브블록에 대응하는 상기 제2 루마 서브블록의 인트라 예측 모드가 사용됨을 특징으로 하는, 인트라 예측 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 크로마 블록에 대한 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보가 상기 LM을 나타내는 경우, 상기 복수의 크로마 서브블록 중 제1 크로마 서브블록에 대한 제1 LM 파라미터 및 제2 크로마 서브블록에 대한 제2 LM 파라미터를 도출하는 단계를 더 포함하되,
    상기 루마 블록은 제1 루마 서브블록 및 제2 루마 서브블록을 포함하고,
    상기 제1 LM 파라미터는 상기 제1 크로마 서브블록의 주변 참조샘플 및 상기 제1 루마 서브블록의 서브샘플링된 주변 참조샘플을 기반으로 도출되고,
    상기 제2 LM 파라미터는 상기 제2 크로마 서브블록의 주변 참조샘플 및 상기 제2 루마 서브블록의 서브샘플링된 주변 참조샘플을 기반으로 도출되는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 크로마 서브블록의 주변 참조샘플들은 상기 제1 크로마 서브블록의 좌측 경계에 인접하는 제1 좌측 주변 참조 샘플들 및 상기 제1 크로마 서브블록의 상측 경계에 인접하는 제1 상측 주변 참조 샘플들을 포함하고,
    상기 제1 크로마 서브블록의 주변 참조샘플들은 상기 제2 크로마 서브블록의 좌측 경계에 인접하는 제2 좌측 주변 참조 샘플들 및 상기 제2 크로마 서브블록의 상측 경계에 인접하는 제1 상측 주변 참조 샘플들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 크로마 서브블록의 주변 참조샘플들의 수는 상기 제1 루마 서브블록의 서브샘플링된 주변 참조샘플들의 수와 동일하고,
    상기 제2 크로마 서브블록의 주변 참조샘플들의 수는 상기 제12 루마 서브블록의 서브샘플링된 주변 참조샘플들의 수와 동일한 것을 특징으로 하는, 인트라 예측 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 LM 파라미터는 제1 스케일링 펙터 및 제1 오프셋을 포함하며, 상기 제1 루마 서브블록의 서브샘플링된 복원 샘플에 상기 제1 스케일링 펙터 및 상기 제1 오프셋을 적용하여 상기 제1 크로마 서브블록의 예측 샘플을 도출하고,
    상기 제2 LM 파라미터는 제2 스케일링 펙터 및 제2 오프셋을 포함하며, 상기 제2 루마 서브블록의 서브샘플링된 복원 샘플에 상기 제2 스케일링 펙터 및 상기 제2 오프셋을 적용하여 상기 제2 크로마 서브블록의 예측 샘플을 도출하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측 방법.
  9. 인트라 예측을 위한 디코딩 장치에 있어서,
    분할 정보를 수신하는 수신부; 및
    상기 분할 정보를 기반으로 루마 블록의 분할 구조를 도출하고, 상기 루마 블록에 대응하는 크로마 블록의 인트라 예측 모드를 유도하기 위한 인트라 크로마 예측 모드 정보를 도출하고, 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보가 DM(derived mode) 또는 LM(linear mode)을 나타내는 경우, 상기 루마 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 크로마 블록을 분할하여 복수의 크로마 서브블록을 도출하고, 상기 복수의 크로마 서브블록에 대한 예측 샘플들을 생성하는 예측부를 포함함을 특징으로 하는, 디코딩 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 루마 블록 및 상기 크로마 블록은 현재 슬라이스 내에 위치하며,
    상기 현재 슬라이스는 I(intra) 슬라이스인 것을 특징으로 하는 디코딩 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 루마 블록 내 제1 루마 서브블록의 인트라 예측 모드는 제2 루마 서브블록의 인트라 예측 모드와 다르고,
    상기 크로마 블록에 대한 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보가 상기 DM을 나타내는 경우,
    상기 복수의 크로마 서브블록 중 제1 크로마 서브블록의 인트라 예측 모드는 상기 제1 크로마 서브블록에 대응하는 상기 제1 루마 서브블록의 인트라 예측 모드가 사용되고, 제2 크로마 서브블록의 인트라 예측 모드는 상기 제2 크로마 서브블록에 대응하는 상기 제2 루마 서브블록의 인트라 예측 모드가 사용됨을 특징으로 하는, 디코딩 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 크로마 블록에 대한 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보가 상기 LM을 나타내는 경우, 상기 예측부는 상기 복수의 크로마 서브블록 중 제1 크로마 서브블록에 대한 제1 LM 파라미터 및 제2 크로마 서브블록에 대한 제2 LM 파라미터를 도출하며,
    상기 루마 블록은 제1 루마 서브블록 및 제2 루마 서브블록을 포함하고,
    상기 제1 LM 파라미터는 상기 제1 크로마 서브블록의 주변 참조샘플 및 상기 제1 루마 서브블록의 서브샘플링된 주변 참조샘플을 기반으로 도출되고,
    상기 제2 LM 파라미터는 상기 제2 크로마 서브블록의 주변 참조샘플 및 상기 제2 루마 서브블록의 서브샘플링된 주변 참조샘플을 기반으로 도출되는 것을 특징으로 하는, 디코딩 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 크로마 서브블록의 주변 참조샘플들은 상기 제1 크로마 서브블록의 좌측 경계에 인접하는 제1 좌측 주변 참조 샘플들 및 상기 제1 크로마 서브블록의 상측 경계에 인접하는 제1 상측 주변 참조 샘플들을 포함하고,
    상기 제1 크로마 서브블록의 주변 참조샘플들은 상기 제2 크로마 서브블록의 좌측 경계에 인접하는 제2 좌측 주변 참조 샘플들 및 상기 제2 크로마 서브블록의 상측 경계에 인접하는 제1 상측 주변 참조 샘플들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 디코딩 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 크로마 서브블록의 주변 참조샘플들의 수는 상기 제1 루마 서브블록의 서브샘플링된 주변 참조샘플들의 수와 동일하고,
    상기 제2 크로마 서브블록의 주변 참조샘플들의 수는 상기 제12 루마 서브블록의 서브샘플링된 주변 참조샘플들의 수와 동일한 것을 특징으로 하는, 디코딩 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 LM 파라미터는 제1 스케일링 펙터 및 제1 오프셋을 포함하며, 상기 예측부는 상기 제1 루마 서브블록의 서브샘플링된 복원 샘플에 상기 제1 스케일링 펙터 및 상기 제1 오프셋을 적용하여 상기 제1 크로마 서브블록의 예측 샘플을 도출하고,
    상기 제2 LM 파라미터는 제2 스케일링 펙터 및 제2 오프셋을 포함하며, 상기 예측부는 상기 제2 루마 서브블록의 서브샘플링된 복원 샘플에 상기 제2 스케일링 펙터 및 상기 제2 오프셋을 적용하여 상기 제2 크로마 서브블록의 예측 샘플을 도출하는 것을 특징으로 하는, 디코딩 장치.
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