WO2018066927A1 - 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a still image or moving image processing method, and more particularly, to a method for encoding / decoding a still image or moving image based on an inter prediction mode and an apparatus supporting the same.
  • Compression coding refers to a series of signal processing techniques for transmitting digitized information through a communication line or for storing in a form suitable for a storage medium.
  • Media such as an image, an image, an audio, and the like may be a target of compression encoding.
  • a technique of performing compression encoding on an image is called video image compression.
  • Next-generation video content will be characterized by high spatial resolution, high frame rate and high dimensionality of scene representation. Processing such content would result in a tremendous increase in terms of memory storage, memory access rate, and processing power.
  • An object of the present invention is to propose a method for determining a merge candidate in consideration of the similarity of neighboring motion information according to binary tree structure partitioning in inter prediction (inter prediction).
  • an object of the present invention is to propose a method of using a neighboring block of a block divided into a binary tree structure from a block divided into a quad tree structure as a merge candidate.
  • An aspect of the present invention is a method for processing an image based on an inter prediction mode, the merge candidate list using a spatial merge candidate and a temporal merge candidate of a current block Generating a; Decoding a merge index indicating a specific merge candidate in the merge candidate list; And generating a prediction block of the current block by using motion information of the merge candidate indicated by the merge index, wherein the current block is a leaf node block of a quad tree structure.
  • the spatial merge candidate may be determined to be a block adjacent to the quad tree block boundary.
  • the spatial merge candidate may be determined as at least one of a block adjacent to a lower left boundary, a block adjacent to an upper left boundary, a block adjacent to an upper right boundary, a block adjacent to an upper boundary, or a block adjacent to a left boundary. have.
  • the block adjacent to the upper boundary may be a block including pixels vertically adjacent to the pixel adjacent to the left upper boundary of the current block or a block including pixels vertically adjacent to the upper right pixel of the current block. have.
  • the block adjacent to the left boundary may be a block including pixels horizontally adjacent to the lower left pixel of the current block.
  • generating the merge candidate list comprises adding a first enhanced temporal merge candidate to the merge candidate list representing a block specified by motion information of the spatial merge candidate within a temporal candidate picture;
  • the prediction block of the current block may be generated by using motion information of the first enhanced time merge candidate in sub-block units.
  • the generating of the merge candidate list includes adding a second enhanced time merge candidate to the merge candidate list, wherein the motion information of the second enhanced time merge candidate is included in the current block within a current picture. It may be determined in units of sub-blocks using motion information of a block adjacent to a boundary and motion information of a block collocated with the current block in a time candidate picture.
  • the motion information of the current sub-block of the current block is motion information of the block adjacent to the boundary of the current block in the horizontal and vertical direction of the current sub-block, and the current sub-block in the same location block It may be determined using the motion information of the blocks of the lower and right positions of.
  • a weight may be applied to motion information of adjacent blocks in a horizontal direction or a vertical direction of the current sub block based on the distance from the current sub block.
  • the motion information of the current subblock is motion information of a block adjacent to a boundary of the current block in a horizontal direction of the current subblock. And may be determined using motion information of blocks at upper, lower and right positions of the current sub-block in the same position block.
  • the motion information of the current subblock is motion information of a block adjacent to a boundary of the current block in a vertical direction of the current subblock. And may be determined using motion information of blocks at left, lower, and right positions of the current sub-block in the same location block.
  • Another aspect of the present invention is an apparatus for processing an image based on an inter prediction mode, the merge candidate using a spatial merge candidate and a temporal merge candidate of a current block.
  • a merge candidate list generator generating a list;
  • a merge index decoder which decodes a merge index indicating a specific merge candidate in the merge candidate list;
  • a prediction block generator for generating a prediction block of the current block by using motion information of the merge candidate indicated by the merge index, wherein the current block is a leaf node block of a quad tree structure.
  • the spatial merge candidate may be determined to be a block adjacent to the quad tree block boundary.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an encoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a decoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 3 is a diagram for describing a partition structure of a coding unit that may be applied to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a prediction unit applicable to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a direction of inter prediction as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG 6 illustrates integer and fractional sample positions for quarter sample interpolation, as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 7 illustrates a position of a spatial candidate as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an inter prediction method as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a motion compensation process as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a position of a spatial merge candidate as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a position of a time merge candidate as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 12 is a diagram for describing a method of deriving motion information using an advanced temporal motion vector predictor as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 13 and FIG. 14 are diagrams for describing a method of deriving motion information using an enhanced temporal motion vector predictor extension as an embodiment to which the present invention is applied.
  • 15 to 18 are diagrams for explaining a problem occurring when a merge candidate is configured using an existing spatial merge candidate position in a QTBT structure.
  • FIG. 19 is a diagram to describe a method of configuring a spatial merge candidate using blocks adjacent to leaf node block boundaries of a quad tree according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • a quadtree block is divided into three depths into a binary tree structure.
  • FIG. 21 is a diagram for describing a method of deriving motion information by using an advanced temporal motion vector predictor extension as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 22 is a diagram for describing a method of deriving motion information by using an advanced temporal motion vector predictor extension as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 23 is a diagram for describing an inter prediction method, according to an embodiment of the present invention.
  • 24 is a diagram illustrating in more detail an inter predictor according to an embodiment of the present invention.
  • the 'processing unit' refers to a unit in which a process of encoding / decoding such as prediction, transformation, and / or quantization is performed.
  • the processing unit may be referred to as a 'processing block' or 'block'.
  • the processing unit may be interpreted to include a unit for the luma component and a unit for the chroma component.
  • the processing unit may correspond to a Coding Tree Unit (CTU), a Coding Unit (CU), a Prediction Unit (PU), or a Transform Unit (TU).
  • CTU Coding Tree Unit
  • CU Coding Unit
  • PU Prediction Unit
  • TU Transform Unit
  • the processing unit may be interpreted as a unit for a luma component or a unit for a chroma component.
  • the processing unit may be a coding tree block (CTB), a coding block (CB), a prediction block (PU), or a transform block (TB) for a luma component. May correspond to. Or, it may correspond to a coding tree block (CTB), a coding block (CB), a prediction block (PU), or a transform block (TB) for a chroma component.
  • CTB coding tree block
  • CB coding block
  • PU prediction block
  • TB transform block
  • the present invention is not limited thereto, and the processing unit may be interpreted to include a unit for a luma component and a unit for a chroma component.
  • processing unit is not necessarily limited to square blocks, but may also be configured in a polygonal form having three or more vertices.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an encoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the encoder 100 may include an image divider 110, a subtractor 115, a transform unit 120, a quantizer 130, an inverse quantizer 140, an inverse transform unit 150, and a filtering unit. 160, a decoded picture buffer (DPB) 170, a predictor 180, and an entropy encoder 190.
  • the predictor 180 may include an inter predictor 181 and an intra predictor 182.
  • the image divider 110 divides an input video signal (or a picture or a frame) input to the encoder 100 into one or more processing units.
  • the subtractor 115 subtracts the difference from the prediction signal (or prediction block) output from the prediction unit 180 (that is, the inter prediction unit 181 or the intra prediction unit 182) in the input image signal. Generate a residual signal (or difference block). The generated difference signal (or difference block) is transmitted to the converter 120.
  • the transform unit 120 may convert a differential signal (or a differential block) into a transform scheme (eg, a discrete cosine transform (DCT), a discrete sine transform (DST), a graph-based transform (GBT), and a karhunen-loeve transform (KLT)). Etc.) to generate transform coefficients.
  • a transform scheme eg, a discrete cosine transform (DCT), a discrete sine transform (DST), a graph-based transform (GBT), and a karhunen-loeve transform (KLT)
  • the quantization unit 130 quantizes the transform coefficients and transmits the transform coefficients to the entropy encoding unit 190, and the entropy encoding unit 190 entropy codes the quantized signals and outputs them as bit streams.
  • the quantized signal output from the quantization unit 130 may be used to generate a prediction signal.
  • the quantized signal may recover the differential signal by applying inverse quantization and inverse transformation through an inverse quantization unit 140 and an inverse transformation unit 150 in a loop.
  • a reconstructed signal may be generated by adding the reconstructed difference signal to a prediction signal output from the inter predictor 181 or the intra predictor 182.
  • the filtering unit 160 applies filtering to the reconstruction signal and outputs it to the reproduction apparatus or transmits the decoded picture buffer to the decoding picture buffer 170.
  • the filtered signal transmitted to the decoded picture buffer 170 may be used as the reference picture in the inter prediction unit 181. As such, by using the filtered picture as a reference picture in the inter prediction mode, not only image quality but also encoding efficiency may be improved.
  • the decoded picture buffer 170 may store the filtered picture for use as a reference picture in the inter prediction unit 181.
  • the inter prediction unit 181 performs temporal prediction and / or spatial prediction to remove temporal redundancy and / or spatial redundancy with reference to a reconstructed picture.
  • the inter prediction unit 181 may use backward motion information during inter prediction (or inter picture prediction). Detailed description thereof will be described later.
  • the reference picture used to perform the prediction is a transformed signal that has been quantized and dequantized in units of blocks at the time of encoding / decoding, a blocking artifact or a ringing artifact may exist. have.
  • the inter prediction unit 181 may interpolate the signals between pixels in sub-pixel units by applying a lowpass filter to solve performance degradation due to discontinuity or quantization of such signals.
  • the sub-pixels mean virtual pixels generated by applying an interpolation filter
  • the integer pixels mean actual pixels existing in the reconstructed picture.
  • the interpolation method linear interpolation, bi-linear interpolation, wiener filter, or the like may be applied.
  • the interpolation filter may be applied to a reconstructed picture to improve the precision of prediction.
  • the inter prediction unit 181 generates an interpolation pixel by applying an interpolation filter to integer pixels, and uses an interpolated block composed of interpolated pixels as a prediction block. You can make predictions.
  • the intra predictor 182 predicts the current block by referring to samples in the vicinity of the block to which the current encoding is to be performed.
  • the intra prediction unit 182 may perform the following process to perform intra prediction. First, reference samples necessary for generating a prediction signal may be prepared. The prediction signal may be generated using the prepared reference sample. Then, the prediction mode is encoded. In this case, the reference sample may be prepared through reference sample padding and / or reference sample filtering. Since the reference sample has been predicted and reconstructed, there may be a quantization error. Accordingly, the reference sample filtering process may be performed for each prediction mode used for intra prediction to reduce such an error.
  • the prediction signal (or prediction block) generated by the inter prediction unit 181 or the intra prediction unit 182 is used to generate a reconstruction signal (or reconstruction block) or a differential signal (or differential block). It can be used to generate.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a decoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the decoder 200 includes an entropy decoding unit 210, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 230, an adder 235, a filtering unit 240, and a decoded picture buffer (DPB).
  • Buffer Unit (250) the prediction unit 260 may be configured.
  • the predictor 260 may include an inter predictor 261 and an intra predictor 262.
  • the reconstructed video signal output through the decoder 200 may be reproduced through the reproducing apparatus.
  • the decoder 200 receives a signal (ie, a bit stream) output from the encoder 100 of FIG. 1, and the received signal is entropy decoded through the entropy decoding unit 210.
  • the inverse quantization unit 220 obtains a transform coefficient from the entropy decoded signal using the quantization step size information.
  • the inverse transform unit 230 applies an inverse transform scheme to inverse transform the transform coefficients to obtain a residual signal (or a differential block).
  • the adder 235 outputs the obtained difference signal (or difference block) from the prediction unit 260 (that is, the prediction signal (or prediction block) output from the inter prediction unit 261 or the intra prediction unit 262. ) Generates a reconstructed signal (or a reconstruction block).
  • the filtering unit 240 applies filtering to the reconstructed signal (or the reconstructed block) and outputs the filtering to the reproduction device or transmits the decoded picture buffer unit 250 to the reproduction device.
  • the filtered signal transmitted to the decoded picture buffer unit 250 may be used as a reference picture in the inter predictor 261.
  • the embodiments described by the filtering unit 160, the inter prediction unit 181, and the intra prediction unit 182 of the encoder 100 are respectively the filtering unit 240, the inter prediction unit 261, and the decoder of the decoder. The same may be applied to the intra predictor 262.
  • the inter prediction unit 261 may use backward motion information during inter prediction (or inter picture prediction). Detailed description thereof will be described later.
  • a still image or video compression technique uses a block-based image compression method.
  • the block-based image compression method is a method of processing an image by dividing the image into specific block units, and may reduce memory usage and calculation amount.
  • FIG. 3 is a diagram for describing a partition structure of a coding unit that may be applied to the present invention.
  • the encoder splits one image (or picture) into units of a coding tree unit (CTU) in a rectangular shape.
  • CTU coding tree unit
  • one CTU is sequentially encoded according to a raster scan order.
  • the size of the CTU may be set to any one of 64 ⁇ 64, 32 ⁇ 32, and 16 ⁇ 16.
  • the encoder may select and use the size of the CTU according to the resolution of the input video or the characteristics of the input video.
  • the CTU includes a coding tree block (CTB) for luma components and a CTB for two chroma components corresponding thereto.
  • CTB coding tree block
  • One CTU may be divided into a quad-tree structure. That is, one CTU has a square shape and is divided into four units having a half horizontal size and a half vertical size to generate a coding unit (CU). have. This partitioning of the quad-tree structure can be performed recursively. That is, a CU is hierarchically divided into quad-tree structures from one CTU.
  • CU coding unit
  • the CU refers to a basic unit of coding in which an input image is processed, for example, intra / inter prediction is performed.
  • the CU includes a coding block (CB) for a luma component and a CB for two chroma components corresponding thereto.
  • CB coding block
  • the size of a CU may be set to any one of 64 ⁇ 64, 32 ⁇ 32, 16 ⁇ 16, and 8 ⁇ 8.
  • the root node of the quad-tree is associated with the CTU.
  • the quad-tree is split until it reaches a leaf node, which corresponds to a CU.
  • the CTU may not be divided according to the characteristics of the input image.
  • the CTU corresponds to a CU.
  • a node that is no longer divided ie, a leaf node
  • CU a node that is no longer divided
  • CU a node that is no longer divided
  • CU a node corresponding to nodes a, b, and j are divided once in the CTU and have a depth of one.
  • a node (ie, a leaf node) that is no longer divided in a lower node having a depth of 2 corresponds to a CU.
  • CU (c), CU (h) and CU (i) corresponding to nodes c, h and i are divided twice in the CTU and have a depth of two.
  • a node that is no longer partitioned (ie, a leaf node) in a lower node having a depth of 3 corresponds to a CU.
  • CU (d), CU (e), CU (f), and CU (g) corresponding to nodes d, e, f, and g are divided three times in the CTU, Has depth.
  • the maximum size or the minimum size of the CU may be determined according to characteristics (eg, resolution) of the video image or in consideration of encoding efficiency. Information about this or information capable of deriving the information may be included in the bitstream.
  • a CU having a maximum size may be referred to as a largest coding unit (LCU), and a CU having a minimum size may be referred to as a smallest coding unit (SCU).
  • LCU largest coding unit
  • SCU smallest coding unit
  • a CU having a tree structure may be hierarchically divided with predetermined maximum depth information (or maximum level information).
  • Each partitioned CU may have depth information. Since the depth information indicates the number and / or degree of division of the CU, the depth information may include information about the size of the CU.
  • the size of the SCU can be obtained by using the size and maximum depth information of the LCU. Or conversely, using the size of the SCU and the maximum depth information of the tree, the size of the LCU can be obtained.
  • information indicating whether the corresponding CU is split may be transmitted to the decoder.
  • This split mode is included in all CUs except the SCU. For example, if the flag indicating whether to split or not is '1', the CU is divided into 4 CUs again. If the flag indicating whether to split or not is '0', the CU is not divided further. Processing may be performed.
  • a CU is a basic unit of coding in which intra prediction or inter prediction is performed.
  • HEVC divides a CU into prediction units (PUs) in order to code an input image more effectively.
  • the PU is a basic unit for generating a prediction block, and may generate different prediction blocks in PU units within one CU. However, PUs belonging to one CU are not mixed with intra prediction and inter prediction, and PUs belonging to one CU are coded by the same prediction method (ie, intra prediction or inter prediction).
  • the PU is not divided into quad-tree structures, but is divided once in a predetermined form in one CU. This will be described with reference to the drawings below.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a prediction unit applicable to the present invention.
  • the PU is divided differently according to whether an intra prediction mode or an inter prediction mode is used as a coding mode of a CU to which the PU belongs.
  • FIG. 4A illustrates a PU when an intra prediction mode is used
  • FIG. 4B illustrates a PU when an inter prediction mode is used.
  • N ⁇ N type PU when divided into N ⁇ N type PU, one CU is divided into four PUs, and different prediction blocks are generated for each PU unit.
  • the division of the PU may be performed only when the size of the CB for the luminance component of the CU is the minimum size (that is, the CU is the SCU).
  • one CU has 8 PU types (ie, 2N ⁇ 2N). , N ⁇ N, 2N ⁇ N, N ⁇ 2N, nL ⁇ 2N, nR ⁇ 2N, 2N ⁇ nU, 2N ⁇ nD).
  • PU partitioning in the form of N ⁇ N may be performed only when the size of the CB for the luminance component of the CU is the minimum size (that is, the CU is the SCU).
  • AMP Asymmetric Motion Partition
  • 'n' means a 1/4 value of 2N.
  • AMP cannot be used when the CU to which the PU belongs is a CU of the minimum size.
  • an optimal partitioning structure of a coding unit (CU), a prediction unit (PU), and a transformation unit (TU) is subjected to the following process to perform a minimum rate-distortion. It can be determined based on the value. For example, looking at the optimal CU partitioning process in 64 ⁇ 64 CTU, rate-distortion cost can be calculated while partitioning from a 64 ⁇ 64 CU to an 8 ⁇ 8 CU.
  • the specific process is as follows.
  • the partition structure of the optimal PU and TU that generates the minimum rate-distortion value is determined by performing inter / intra prediction, transform / quantization, inverse quantization / inverse transform, and entropy encoding for a 64 ⁇ 64 CU.
  • the 32 ⁇ 32 CU is subdivided into four 16 ⁇ 16 CUs, and a partition structure of an optimal PU and TU that generates a minimum rate-distortion value for each 16 ⁇ 16 CU is determined.
  • 16 ⁇ 16 blocks by comparing the sum of the rate-distortion values of the 16 ⁇ 16 CUs calculated in 3) above with the rate-distortion values of the four 8 ⁇ 8 CUs calculated in 4) above. Determine the partition structure of the optimal CU within. This process is similarly performed for the remaining three 16 ⁇ 16 CUs.
  • a prediction mode is selected in units of PUs, and prediction and reconstruction are performed in units of actual TUs for the selected prediction mode.
  • the TU means a basic unit in which actual prediction and reconstruction are performed.
  • the TU includes a transform block (TB) for a luma component and a TB for two chroma components corresponding thereto.
  • TB transform block
  • the TUs are hierarchically divided into quad-tree structures from one CU to be coded.
  • the TU divided from the CU can be further divided into smaller lower TUs.
  • the size of the TU may be set to any one of 32 ⁇ 32, 16 ⁇ 16, 8 ⁇ 8, and 4 ⁇ 4.
  • a root node of the quad-tree is associated with a CU.
  • the quad-tree is split until it reaches a leaf node, which corresponds to a TU.
  • the CU may not be divided according to the characteristics of the input image.
  • the CU corresponds to a TU.
  • a node ie, a leaf node
  • TU (a), TU (b), and TU (j) corresponding to nodes a, b, and j are divided once in a CU and have a depth of 1.
  • FIG. 3B TU (a), TU (b), and TU (j) corresponding to nodes a, b, and j are divided once in a CU and have a depth of 1.
  • a node (ie, a leaf node) that is no longer divided in a lower node having a depth of 2 corresponds to a TU.
  • TU (c), TU (h), and TU (i) corresponding to nodes c, h, and i are divided twice in a CU and have a depth of two.
  • a node that is no longer partitioned (ie, a leaf node) in a lower node having a depth of 3 corresponds to a CU.
  • TU (d), TU (e), TU (f), and TU (g) corresponding to nodes d, e, f, and g are divided three times in a CU. Has depth.
  • a TU having a tree structure may be hierarchically divided with predetermined maximum depth information (or maximum level information). Each divided TU may have depth information. Since the depth information indicates the number and / or degree of division of the TU, it may include information about the size of the TU.
  • information indicating whether the corresponding TU is split may be delivered to the decoder.
  • This partitioning information is included in all TUs except the smallest TU. For example, if the value of the flag indicating whether to split is '1', the corresponding TU is divided into four TUs again. If the value of the flag indicating whether to split is '0', the corresponding TU is no longer divided.
  • the decoded portion of the current picture or other pictures in which the current processing unit is included may be used to reconstruct the current processing unit in which decoding is performed.
  • Intra picture or I picture which uses only the current picture for reconstruction, i.e. performs only intra picture prediction, predicts a picture (slice) using at most one motion vector and reference index to predict each unit
  • a picture using a predictive picture or P picture (slice), up to two motion vectors, and a reference index (slice) may be referred to as a bi-predictive picture or a B picture (slice).
  • Intra prediction means a prediction method that derives the current processing block from data elements (eg, sample values, etc.) of the same decoded picture (or slice). That is, a method of predicting pixel values of the current processing block by referring to reconstructed regions in the current picture.
  • data elements eg, sample values, etc.
  • Inter Inter prediction (or inter screen prediction)
  • Inter prediction means a prediction method of deriving a current processing block based on data elements (eg, sample values or motion vectors, etc.) of pictures other than the current picture. That is, a method of predicting pixel values of the current processing block by referring to reconstructed regions in other reconstructed pictures other than the current picture.
  • data elements eg, sample values or motion vectors, etc.
  • Inter prediction (or inter picture prediction) is a technique for removing redundancy existing between pictures, and is mostly performed through motion estimation and motion compensation.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a direction of inter prediction as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • inter prediction includes uni-directional prediction that uses only one past picture or a future picture as a reference picture on a time axis with respect to one block, and bidirectional prediction that simultaneously refers to past and future pictures. Bi-directional prediction).
  • uni-directional prediction includes forward direction prediction using one reference picture displayed (or output) before the current picture in time and 1 displayed (or output) after the current picture in time. It can be divided into backward direction prediction using two reference pictures.
  • the motion parameter (or information) used to specify which reference region (or reference block) is used to predict the current block in the inter prediction process is an inter prediction mode (where
  • the inter prediction mode may indicate a reference direction (i.e., unidirectional or bidirectional) and a reference list (i.e., L0, L1 or bidirectional), a reference index (or reference picture index or reference list index), Contains motion vector information.
  • the motion vector information may include a motion vector, a motion vector prediction (MVP), or a motion vector difference (MVD).
  • the motion vector difference value means a difference value between the motion vector and the motion vector prediction value.
  • motion parameters for one direction are used. That is, one motion parameter may be needed to specify the reference region (or reference block).
  • Bidirectional prediction uses motion parameters for both directions.
  • up to two reference regions may be used.
  • the two reference regions may exist in the same reference picture or may exist in different pictures, respectively. That is, up to two motion parameters may be used in the bidirectional prediction scheme, and two motion vectors may have the same reference picture index or different reference picture indexes. In this case, all of the reference pictures may be displayed (or output) before or after the current picture in time.
  • the encoder performs motion estimation to find the reference region most similar to the current processing block from the reference pictures in the inter prediction process.
  • the encoder may provide a decoder with a motion parameter for the reference region.
  • the encoder / decoder may obtain a reference region of the current processing block using the motion parameter.
  • the reference region exists in a reference picture having the reference index.
  • the pixel value or interpolated value of the reference region specified by the motion vector may be used as a predictor of the current processing block. That is, using motion information, motion compensation is performed to predict an image of a current processing block from a previously decoded picture.
  • a method of acquiring a motion vector prediction value mvp using motion information of previously coded blocks and transmitting only a difference value mvd thereof may be used. That is, the decoder obtains a motion vector prediction value of the current processing block using motion information of other decoded blocks, and obtains a motion vector value for the current processing block using the difference value transmitted from the encoder. In obtaining the motion vector prediction value, the decoder may obtain various motion vector candidate values by using motion information of other blocks that are already decoded, and obtain one of them as the motion vector prediction value.
  • a set of previously decoded pictures are stored in a decoded picture buffer (DPB) for decoding the remaining pictures.
  • DPB decoded picture buffer
  • a reference picture refers to a picture including a sample that can be used for inter prediction in a decoding process of a next picture in decoding order.
  • a reference picture set refers to a set of reference pictures associated with a picture, and is composed of all pictures previously associated in decoding order.
  • the reference picture set may be used for inter prediction of an associated picture or a picture following an associated picture in decoding order. That is, reference pictures maintained in the decoded picture buffer DPB may be referred to as a reference picture set.
  • the encoder may provide the decoder with reference picture set information in a sequence parameter set (SPS) (ie, a syntax structure composed of syntax elements) or each slice header.
  • SPS sequence parameter set
  • a reference picture list refers to a list of reference pictures used for inter prediction of a P picture (or slice) or a B picture (or slice).
  • the reference picture list may be divided into two reference picture lists, and may be referred to as reference picture list 0 (or L0) and reference picture list 1 (or L1), respectively.
  • a reference picture belonging to reference picture list 0 may be referred to as reference picture 0 (or L0 reference picture)
  • a reference picture belonging to reference picture list 1 may be referred to as reference picture 1 (or L1 reference picture).
  • one reference picture list i.e., reference picture list 0
  • two reference picture lists i.e., reference Picture list 0 and reference picture list 1
  • Such information for distinguishing a reference picture list for each reference picture may be provided to the decoder through reference picture set information.
  • the decoder adds the reference picture to the reference picture list 0 or the reference picture list 1 based on the reference picture set information.
  • a reference picture index (or reference index) is used to identify any one specific reference picture in the reference picture list.
  • a sample of the prediction block for the inter predicted current processing block is obtained from the sample value of the corresponding reference region in the reference picture identified by the reference picture index.
  • the corresponding reference region in the reference picture represents the region of the position indicated by the horizontal component and the vertical component of the motion vector.
  • Fractional sample interpolation is used to generate predictive samples for noninteger sample coordinates, except when the motion vector has an integer value. For example, a motion vector of one quarter of the distance between samples may be supported.
  • fractional sample interpolation of luminance components applies an 8-tap filter in the horizontal and vertical directions, respectively.
  • fractional sample interpolation of the color difference component applies a 4-tap filter in the horizontal direction and the vertical direction, respectively.
  • FIG 6 illustrates integer and fractional sample positions for quarter sample interpolation, as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • the shaded block in which the upper-case letter (A_i, j) is written indicates the integer sample position
  • the shaded block in which the lower-case letter (x_i, j) is written is the fractional sample position. Indicates.
  • Fractional samples are generated by applying interpolation filters to integer sample values in the horizontal and vertical directions, respectively.
  • an 8-tap filter may be applied to four integer sample values on the left side and four integer sample values on the right side based on the fractional sample to be generated.
  • a merge mode and advanced motion vector prediction may be used to reduce the amount of motion information.
  • Merge mode refers to a method of deriving a motion parameter (or information) from a neighboring block spatially or temporally.
  • the set of candidates available in merge mode is composed of spatial neighbor candidates, temporal candidates and generated candidates.
  • FIG. 7 illustrates a position of a spatial candidate as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • each spatial candidate block is available according to the order of ⁇ A1, B1, B0, A0, B2 ⁇ . In this case, when the candidate block is encoded in the intra prediction mode and there is no motion information, or when the candidate block is located outside the current picture (or slice), the candidate block is not available.
  • the spatial merge candidate can be constructed by excluding unnecessary candidate blocks from candidate blocks of the current processing block. For example, when the candidate block of the current prediction block is the first prediction block in the same coding block, the candidate block having the same motion information may be excluded except for the corresponding candidate block.
  • the temporal merge candidate configuration process is performed in the order of ⁇ T0, T1 ⁇ .
  • the block when the right bottom block T0 of the collocated block of the reference picture is available, the block is configured as a temporal merge candidate.
  • the colocated block refers to a block existing at a position corresponding to the current processing block in the selected reference picture.
  • the block T1 located at the center of the collocated block is configured as a temporal merge candidate.
  • the maximum number of merge candidates may be specified in the slice header. If the number of merge candidates is larger than the maximum number, the number of spatial candidates and temporal candidates smaller than the maximum number is maintained. Otherwise, the number of merge candidates is generated by combining the candidates added so far until the maximum number of candidates becomes the maximum (ie, combined bi-predictive merging candidates). .
  • the encoder constructs a merge candidate list in the above manner and performs motion estimation to merge candidate block information selected from the merge candidate list into a merge index (for example, merge_idx [x0] [y0] '). Signal to the decoder.
  • a merge index for example, merge_idx [x0] [y0] '.
  • the B1 block is selected from the merge candidate list.
  • “index 1” may be signaled to the decoder as a merge index.
  • the decoder constructs a merge candidate list similarly to the encoder, and derives the motion information of the current block from the motion information of the candidate block corresponding to the merge index received from the encoder in the merge candidate list.
  • the decoder generates a prediction block for the current processing block based on the derived motion information (ie, motion compensation).
  • the AMVP mode refers to a method of deriving a motion vector prediction value from neighboring blocks.
  • horizontal and vertical motion vector difference (MVD), reference index, and inter prediction modes are signaled to the decoder.
  • the horizontal and vertical motion vector values are calculated using the derived motion vector prediction value and the motion vector difference (MVD) provided from the encoder.
  • the encoder constructs a motion vector predictor candidate list and performs motion estimation to perform a motion estimation flag (ie, candidate block information) selected from the motion vector predictor candidate list (for example, mvp_lX_flag [x0] [y0). ] ') Is signaled to the decoder.
  • the decoder constructs a motion vector predictor candidate list similarly to the encoder, and derives a motion vector predictor of the current processing block using the motion information of the candidate block indicated by the motion reference flag received from the encoder in the motion vector predictor candidate list.
  • the decoder obtains a motion vector value for the current processing block by using the derived motion vector prediction value and the motion vector difference value transmitted from the encoder.
  • the decoder generates a prediction block for the current processing block based on the derived motion information (ie, motion compensation).
  • the first spatial motion candidate is selected from the set of ⁇ A0, A1 ⁇ located on the left side
  • the second spatial motion candidate is selected from the set of ⁇ B0, B1, B2 ⁇ located above.
  • the candidate configuration is terminated, but if less than two, the temporal motion candidate is added.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an inter prediction method as an embodiment to which the present invention is applied.
  • a decoder decodes a motion parameter for a processing block (eg, a prediction unit) (S801).
  • the decoder may decode the merge index signaled from the encoder.
  • the motion parameter of the current processing block can be derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the merge index.
  • the decoder may decode horizontal and vertical motion vector difference (MVD), reference index, and inter prediction mode signaled from the encoder.
  • the motion vector prediction value may be derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the motion reference flag, and the motion vector value of the current processing block may be derived using the motion vector prediction value and the received motion vector difference value.
  • the decoder performs motion compensation on the prediction unit by using the decoded motion parameter (or information) (S802).
  • the encoder / decoder performs motion compensation that predicts an image of the current unit from a previously decoded picture by using the decoded motion parameter.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a motion compensation process as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 9 illustrates a case in which a motion parameter for a current block to be encoded in a current picture is unidirectional prediction, a second picture in LIST0, LIST0, and a motion vector (-a, b). do.
  • the current block is predicted using values of positions (ie, sample values of reference blocks) that are separated from the current block by (-a, b) in the second picture of LIST0.
  • another reference list (eg, LIST1), a reference index, and a motion vector difference value are transmitted so that the decoder derives two reference blocks and predicts the current block value based on the reference block.
  • an inter prediction method using merge mode is proposed when block division is performed in a quad tree structure.
  • the encoder and the decoder may generate (or construct) the merge candidate list in the following order until the maximum number of merge candidates is equally satisfied.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a position of a spatial merge candidate as an embodiment to which the present invention is applied.
  • the encoder / decoder is number 1 (1), number 2 (2), number 3 (3), number 4 (4), and number 5 (5)
  • the motion information of the neighboring blocks of the current block 1001 can be searched, and the available (or valid) motion information can be used as a merge candidate.
  • the current blocks 1002 and 1003 are non-square blocks such as 2NxN, nLx2N, nRx2N, Nx2N 2NxnU, and 2NxnD blocks
  • the motion information of the neighboring blocks of the current blocks 1002 and 1003 may be searched in the order of (2), 3 (3), and 4 (4), and the available (or valid) motion information may be used as a merge candidate.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a position of a time merge candidate as an embodiment to which the present invention is applied.
  • the encoder / decoder is a lower right block or center position of a collocated block 1104 corresponding to the position of the current block 1103 within the temporal candidate picture 1102 of the current picture 1101. Can be used as a time merge candidate.
  • the motion information of the block located at the lower right end of the same position block 1104 is first considered, and if there is no motion information at the corresponding position, the encoder / decoder moves the block located at the center of the same position block 1104.
  • the information can be used as motion information of the merge candidate.
  • the merge candidate selection method considering temporal similarity that is, the time merge candidate may be used in the slice header. If a temporal merge candidate is used, the encoder may transmit a reference direction and a reference picture index of the temporal candidate picture used for temporal merge candidate determination in units of slices to the decoder. In this case, the encoder / decoder may configure a time merge candidate by referring to the same picture in all slices.
  • the maximum number of merge candidates may be specified in the slice header. If, in the slice header, the maximum number of merge candidates is not transmitted, the encoder / decoder may construct a list using five merge candidates. In this case, the merge candidate list may be generated using up to four spatial merge candidates and one temporal merge candidate.
  • the encoder / decoder may select the zero motion vector as the merge candidate.
  • an inter prediction method using merge mode is proposed when block division is performed by a quadtree plus binary tree (QTBT) structure.
  • QTBT refers to a partition structure of a coding block in which a quadtree structure and a binarytree structure are combined.
  • an image is coded in units of CTUs, and the CTU is first divided into quadtrees, and the leaf nodes of the quadtrees are additionally divided into binarytrees.
  • the encoder / decoder may use an advanced temporal motion vector predictor (ATMVP) and an enhanced temporal motion vector predictor extension (ATMVP) in addition to the method of embodiment 1 described above to construct a merge candidate list.
  • ATMVP-ext Advanced Temporal Motion Vector Predictor-extension (AMD) can be applied. This will be described later in detail.
  • the encoder and the decoder When a block is divided into a QTBT structure, the encoder and the decoder generate (or construct) a merge candidate list using spatial merge candidates, temporal merge candidates, ATMVP, ATMVP-ext, combined merge candidates, and / or zero motion vector candidates. )can do.
  • the encoder / decoder may generate (or construct) a merge candidate list in the following order until the maximum number of merge candidates is satisfied.
  • the encoder / decoder first searches for valid motion information on blocks 1, 1, 2, 3, and 4 in the above-described FIG. After determining the spatial merge candidates, ATMVP and ATMVP-ext may be configured. Subsequently, the encoder / decoder may add the spatial merge candidate using the motion information of position 5 in FIG. 10 described above.
  • the maximum number of merge candidates may be specified in the slice header. If a maximum number of merge candidates is not transmitted in the slice header, the encoder / decoder may construct a list using a predetermined number of merge candidates. Preferably, the predetermined number may be one of five to seven.
  • the encoder may signal whether to use (or apply) ATMVP and / or ATMVP-ext to the decoder at a high-level. For example, the encoder may transmit whether to use ATMVP and / or ATMVP-ext to the decoder in units of sequences, pictures, and slices.
  • ATMVP and ATMVP-ext are used, one maximum number of merge candidates may be added depending on whether each of them is used. For example, if the maximum number of merge candidates is not transmitted, the decoder may set the maximum number of merge candidates to five, and if both ATMVP and ATMVP-ext are used, the decoder may increase the maximum number of merge candidates to seven. have.
  • the decoder may set the maximum number of merge candidates to a predetermined number and configure candidates regardless of whether ATMVP or ATMVP-ext is used. For example, if the maximum number of merge candidates is not transmitted from the encoder, the decoder sets the maximum number of merge candidates to 7 and merges using the maximum 7 merge candidates even under conditions where ATMVP and ATMVP-ext are not used.
  • the candidate list can be constructed.
  • ATMVP represents a block (or motion information of a block) specified by motion information of a spatial merge candidate added to a merge candidate list in a temporal candidate picture (or a reference picture).
  • ATMVP may be referred to as a combined (or mixed) merge candidate, a first enhanced time merge candidate, or the like. It demonstrates with reference to the following drawings.
  • FIG. 12 is a diagram for describing a method of deriving motion information using an advanced temporal motion vector predictor as an embodiment to which the present invention is applied.
  • the encoder / decoder first searches for a candidate block 1202 of the current block 1202 in a temporal candidate picture by using motion information 1201 of a spatial merge candidate added to the merge candidate list first. do.
  • the ATMVP candidate block 1202 may be specified by the motion information 1201 of the first spatial merge candidate of the merge candidate list.
  • the motion information of the ATMVP candidate block 1202 may be derived in units of subblocks. Specifically, when the merge index received from the encoder indicates the ATMVP candidate, the prediction block of the current block 1202 uses (or derives) the motion information of the ATMVP candidate in sub-block units to subblock. Can be generated in units.
  • ATMVP-ext represents a method of considering spatial similarity and temporal similarity of motion information in units of sub-blocks divided from the current block.
  • ATMVP-ext may be referred to as a combined (or mixed) merge candidate, a second enhanced time merge candidate, or the like. It demonstrates with reference to the following drawings.
  • FIG. 13 and FIG. 14 are diagrams for describing a method of deriving motion information using an enhanced temporal motion vector predictor extension as an embodiment to which the present invention is applied.
  • the encoder / decoder may divide a current block into a plurality of subblocks and determine (or derive) motion information in units of subblocks.
  • the sub block may be a 4 ⁇ 4 or 8 ⁇ 8 block.
  • the encoder / decoder may use the motion information of subblocks 1302, 1303, 1304, and 1305 adjacent to the current subblock 1301 to derive the motion vector (or motion information) of the current subblock 1301.
  • the encoder / decoder may use motion information of the corresponding area in the current picture.
  • the encoder / decoder is a temporal candidate picture (or a reference picture, a collocated ( collocated) may use movement information of a corresponding position in the picture.
  • the encoder / decoder calculates motion information of two blocks 1302 and 1303 spatially adjacent to the current sub-block 1301 and two blocks 1304 and 1305 that are spatially adjacent to each other, and averages a total of four pieces of motion information. It may be derived from the motion information of 1301.
  • the encoder / decoder uses the motion information of the neighboring subblock in the above-described manner, but outside the boundary of the current block within the current picture. By using the motion information of the can be eliminated the dependency that can occur between the sub-blocks.
  • the encoder / decoder is adjacent to the boundary of the current block within the current picture instead of the subblock immediately to the left of the current subblock 1401.
  • a block 1402 adjacent to the current sub-block 1401 in the horizontal direction may be used.
  • the encoder / decoder may use a neighboring block of a block divided into a quad tree structure from a block divided into a binary tree structure as a merge candidate.
  • the encoder / decoder may determine the merge candidate in consideration of the similarity of the surrounding motion information according to the binary tree structure division.
  • partitioning is first performed in a quad tree structure, and then a leaf node block (hereinafter, referred to as a 'quad tree block') of the quad tree is added to the binary tree structure. Divided. In this case, the similarity of motion information between blocks divided into quadtree blocks into a binary tree may be relatively low. It demonstrates with reference to the following drawings.
  • 15 to 18 are diagrams for explaining a problem occurring when a merge candidate is configured using an existing spatial merge candidate position in a QTBT structure.
  • FIG. 15 illustrates an example in which the quad tree blocks are divided in the vertical direction.
  • FIG. 15 (b) illustrates an example in which the quad tree blocks are divided in the vertical direction and then divided again in the horizontal direction. Illustrated.
  • position 1601 is used as a spatial prediction candidate (i.e., a spatial merge candidate) as shown in FIG. 16 (a)
  • the second binary tree Since the current block 1602, which is a block, uses the same motion information as the first binary tree block, there is a high possibility that the quad tree block is divided as shown in FIG. 16 (b) or binary tree splitting is not performed. .
  • the quad tree block may be used. As shown in Fig. 17B, it is likely to be divided.
  • the motion information is confirmed up to position 5 and configured as the spatial merge candidate means that the motion information at position 1 and the motion information at position 2 are not the same as the motion information at position 5. can do.
  • the quad tree block is efficient in terms of bit allocation of a split flag divided into quad tree structures as shown in FIG. 18 (b).
  • the quad tree block is likely to be divided as shown in FIG. 18B.
  • the similarity of motion information between blocks divided into quadtree blocks into a binary tree may be relatively low. Nevertheless, if the same location as in the conventional method is used, spatial merge candidates having a low selection probability may be included in the merge candidate list, thereby degrading compression performance.
  • the present invention proposes a method of using a block adjacent to a block boundary divided into a quad tree structure as a merge candidate from a block divided into a binary tree structure.
  • FIG. 19 is a diagram to describe a method of configuring a spatial merge candidate using blocks adjacent to leaf node block boundaries of a quad tree according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • a spatial merge candidate is a block adjacent to the quad tree block boundary. Can be determined. Specifically, the spatial merge candidates are located at blocks 1 (1), 2 (2), 3 (3), 4 (4), and 5 (5) (or 1 (1), 2 ( 2), 3 (3), 4 (4), and 5 (5) blocks containing pixels.
  • the encoder / decoder sequentially searches for motion information of positions 1 (1), 2 (2), 3 (3), 4 (4), and 5 (5) to sequentially search for the current block 1902, 1902.
  • Space merge candidates can be configured.
  • the compression performance can be improved compared to the conventional method, and since there is no dependency between binary tree blocks in the process of deriving the motion information of the binary tree blocks in the quad tree block, the unit of the quad tree block Parallelism can be performed.
  • the encoder / decoder when the encoder / decoder applies the ATMVP or ATMVP-ext method for deriving motion information in sub-block units, the encoder / decoder is adjacent to a block boundary divided into quad tree structures from a block divided into binary tree structures. Blocks can be used as merge candidates.
  • a problem may occur in that the probability of selecting motion information of neighboring candidates is lowered according to the QTBT block division structure.
  • the ATMVP uses the motion information of the block specified in the temporal candidate picture by the motion information of the neighbor candidates, the problem described in the third embodiment may not occur.
  • the encoder / decoder may configure the ATMVP using motion information of the spatial candidate at the same position as that of the existing (ie, FIG. 10 described above). Specifically, when the current block is a binary tree partitioned block, the encoder / decoder searches for the motion information of the spatial candidate at the position described in FIG. 10 above, and is specified by the first valid (or available) motion information.
  • the motion information of the blocks in the picture may be derived in sub-block units to determine the motion information of the current block.
  • the encoder / decoder may configure the ATMVP using the motion information of the spatial candidate at the same position as that of FIG. 19 described above in consideration of the uniformity or complexity of the method proposed in the third embodiment.
  • the encoder / decoder searches for the motion information of the spatial candidate at the position described in FIG. 19 above, and is specified by the first valid (or available) motion information.
  • the motion information of the blocks in the picture may be derived in sub-block units to determine the motion information of the current block.
  • 20 is a diagram for describing a method of configuring a spatial merge candidate using blocks adjacent to leaf node block boundaries of a quad tree according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • a quadtree block is divided into three depths into a binary tree structure.
  • Encoder / decoder is the position shown in Fig. 20 (a) (No. 1 (1), No. 2 (2), No. 3 (3), No. 4 (4), No. 5 (5) for parallelization of quad tree blocks.
  • the merge candidate list may be constructed by using the spatial merge candidates of the "
  • the encoder / decoder may be located at positions 1 (1), 2 (2), 3 (3), 4 (4) and 5 shown in FIG. 20 (b) for parallelization between the same binary tree depth blocks.
  • the merge candidate list can also be constructed using the space merge candidate of ().
  • the encoder may determine the unit in which parallelism is performed and transmit the determined parallelism unit to the decoder through high-level syntax. For example, the encoder may signal a unit in which parallelism is performed to the decoder in units of sequence, picture, and slice. If the parallelization unit is transmitted from the encoder, the decoder may selectively use the spatial candidate position shown in FIG. 20 (a) or 20 (b).
  • ATMVP-ext derives motion information in units of subblocks.
  • the parallelism problem becomes an important issue, and when the parallelization is performed, the reliability of the motion information of neighboring candidate positions may decrease depending on the characteristics of the sub-blocks. .
  • the present embodiment proposes a method of determining the position of the spatial candidate or the temporal candidate used for ATMVP-ext according to the position in the current processing block of each subblock.
  • FIG. 21 is a diagram for describing a method of deriving motion information by using an advanced temporal motion vector predictor extension as an embodiment to which the present invention is applied.
  • the encoder / decoder may determine ATMVP-ext motion information by using motion information of a temporal candidate instead of a spatial candidate at a position that is not a block boundary.
  • the motion information of the current subblock 2101 is in the vertical direction of the current subblock 2101 among the blocks adjacent to the boundary of the current block. It can be determined using the motion information of the adjacent block 2103 and the motion information of the blocks at the left 2102, lower 2104 and right 2105 positions of the current sub-block in the collocated block of the temporal candidate picture. have.
  • FIG. 22 is a diagram for describing a method of deriving motion information by using an advanced temporal motion vector predictor extension as an embodiment to which the present invention is applied.
  • a spatial candidate motion vector adjacent to the current block is used, but is present in the motion vector 2202 of the corresponding spatial candidate.
  • a weight having a relatively small value may be applied.
  • the weight value may have a value smaller than one.
  • the method of constructing the candidate list in the merge mode has been described mainly, but the above-described embodiment may be equally applied to the advanced motion vector prediction (AMVP) mode. That is, when the merge mode is not applied, the AMVP mode is applied.
  • the decoder generates an AMVP candidate list using the method described above, and uses the motion vector difference value and the reference picture index received from the encoder to interleave the data. You can make predictions.
  • FIG. 23 is a diagram for describing an inter prediction method, according to an embodiment of the present invention.
  • a decoder is mainly described for convenience of explanation, but the inter prediction method according to the present embodiment may be equally applied to an encoder and a decoder.
  • the decoder generates a merge candidate list by using a spatial merge candidate and a temporal merge candidate of the current block (S2301).
  • the spatial merge candidates May be determined to be a block adjacent to the quad tree block boundary.
  • the spatial merge candidate may be determined as at least one of a block adjacent to a lower left boundary, a block adjacent to an upper left boundary, a block adjacent to an upper right boundary, a block adjacent to an upper boundary, or a block adjacent to a left boundary.
  • the block adjacent to the upper boundary may be a block including a pixel adjacent in the vertical direction with a pixel adjacent to the left upper boundary of the current block or a block including a pixel adjacent in the vertical direction to the right upper pixel of the current block.
  • the block adjacent to the left boundary may be a block including pixels horizontally adjacent to the lower left pixel of the current block.
  • step S2301 includes adding a first enhanced time merge candidate (ATMVP) representing a block specified by motion information of the spatial merge candidate in the temporal candidate picture to the merge candidate list. can do.
  • ATMVP first enhanced time merge candidate
  • the prediction block of the current block may be generated using motion information of the first enhanced time merge candidate in sub-block units. have.
  • step S2301 may include adding a second enhanced time merge candidate (ATMVP-ext) to the merge candidate list.
  • the motion information of the second enhanced temporal merge candidate is obtained by using motion information of a block adjacent to a boundary of the current block in a current picture and motion information of a block collocated with the current block in a temporal candidate picture. It may be determined in units of sub-blocks.
  • the motion information of the current subblock of the current block includes motion information of a block adjacent to a boundary of the current block in horizontal and vertical directions of the current subblock, and of the current subblock in the same block. It may be determined using the motion information of the blocks of the lower and right positions.
  • a weight may be applied to motion information of adjacent blocks in a horizontal direction or a vertical direction of the current sub block based on the distance from the current sub block.
  • motion information of the current subblock is in a horizontal direction of the current subblock among blocks adjacent to the boundary of the current block.
  • the motion information of the adjacent block and the motion information of the blocks of the upper, lower and right positions of the current sub-block in the same position block may be determined.
  • the motion information of the current subblock is equal to the motion information of the adjacent block in the vertical direction of the current subblock among the blocks adjacent to the current block.
  • the motion information may be determined by using motion information of blocks at left, lower, and right positions of the current subblock in the same location block.
  • the decoder decodes (or extracts) a merge index indicating a specific merge candidate in the merge candidate list (S2302).
  • the decoder generates a prediction block of the current block by using motion information of the merge candidate indicated by the merge index (S2303).
  • 24 is a diagram illustrating in more detail an inter predictor according to an embodiment of the present invention.
  • the inter prediction unit is illustrated as one block for convenience of description, but the intra prediction unit may be implemented as a configuration included in the encoder and / or the decoder.
  • the inter prediction unit implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 5 to 23.
  • the inter prediction unit may include a merge candidate list constructer 2401, a merge index decoder 2402, and a predictive block generator 2403.
  • the merge candidate list construction unit 2401 generates a merge candidate list by using a spatial merge candidate and a temporal merge candidate of the current block.
  • the spatial merge candidates May be determined to be a block adjacent to the quad tree block boundary.
  • the spatial merge candidate may be determined as at least one of a block adjacent to a lower left boundary, a block adjacent to an upper left boundary, a block adjacent to an upper right boundary, a block adjacent to an upper boundary, or a block adjacent to a left boundary.
  • the block adjacent to the upper boundary may be a block including a pixel adjacent in the vertical direction with a pixel adjacent to the left upper boundary of the current block or a block including a pixel adjacent in the vertical direction to the right upper pixel of the current block.
  • the block adjacent to the left boundary may be a block including pixels horizontally adjacent to the lower left pixel of the current block.
  • the merge candidate list construction unit 2401 includes a first enhanced temporal merge candidate (ATMVP) representing a block specified by the motion information of the spatial merge candidate in the temporal candidate picture, to the merge candidate list.
  • ATMVP first enhanced temporal merge candidate
  • the prediction block of the current block may be generated using motion information of the first enhanced time merge candidate in sub-block units. have.
  • the merge candidate list construction unit 2401 may add a second enhanced time merge candidate (ATMVP-ext) to the merge candidate list.
  • the motion information of the second enhanced temporal merge candidate is obtained by using motion information of a block adjacent to a boundary of the current block in a current picture and motion information of a block collocated with the current block in a temporal candidate picture. It may be determined in units of sub-blocks.
  • the motion information of the current subblock of the current block includes motion information of a block adjacent to a boundary of the current block in horizontal and vertical directions of the current subblock, and of the current subblock in the same block. It may be determined using the motion information of the blocks of the lower and right positions.
  • a weight may be applied to motion information of adjacent blocks in a horizontal direction or a vertical direction of the current sub block based on the distance from the current sub block.
  • motion information of the current subblock is in a horizontal direction of the current subblock among blocks adjacent to the boundary of the current block.
  • the motion information of the adjacent block and the motion information of the blocks of the upper, lower and right positions of the current sub-block in the same position block may be determined.
  • the motion information of the current subblock is equal to the motion information of the adjacent block in the vertical direction of the current subblock among the blocks adjacent to the current block.
  • the motion information may be determined by using motion information of blocks at left, lower, and right positions of the current subblock in the same location block.
  • the merge index decoder 2402 decodes (or extracts) a merge index indicating a specific merge candidate in the merge candidate list.
  • the prediction block generator 2403 generates a prediction block of the current block by using motion information of the merge candidate indicated by the merge index.
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Abstract

본 발명에서는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 인터 예측(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, 현재 픽쳐(current picture)의 참조 픽쳐(reference picture) 내 블록의 움직임 정보를 이용하여, 현재 블록(current block)의 역방향 움직임 정보를 도출하는 단계, 상기 역방향 움직임 정보를 상기 현재 블록의 움직임 정보 후보 리스트에 추가하는 단계, 상기 움직임 정보 후보 리스트에 추가된 움직임 정보 후보 중에서 선택된 움직임 정보로부터 상기 현재 블록의 움직임 정보를 도출하는 단계 및 상기 현재 블록의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 역방향 움직임 정보에 의해 상기 참조 픽쳐 내 블록이 특정될 수 있다.

Description

인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 정지 영상 또는 동영상 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 인터 예측 모드(inter prediction mode) 기반으로 정지 영상 또는 동영상을 인코딩/디코딩하는 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
압축 부호화란 디지털화한 정보를 통신 회선을 통해 전송하거나, 저장 매체에 적합한 형태로 저장하기 위한 일련의 신호 처리 기술을 의미한다. 영상, 이미지, 음성 등의 미디어가 압축 부호화의 대상이 될 수 있으며, 특히 영상을 대상으로 압축 부호화를 수행하는 기술을 비디오 영상 압축이라고 일컫는다.
차세대 비디오 컨텐츠는 고해상도(high spatial resolution), 고프레임율(high frame rate) 및 영상 표현의 고차원화(high dimensionality of scene representation)라는 특징을 갖게 될 것이다. 그러한 컨텐츠를 처리하기 위해서는 메모리 저장(memory storage), 메모리 액세스율(memory access rate) 및 처리 전력(processing power) 측면에서 엄청난 증가를 가져올 것이다.
따라서, 차세대 비디오 컨텐츠를 보다 효율적으로 처리하기 위한 코딩 툴을 디자인할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 인터 예측(화면 간 예측)에 있어서 바이너리 트리 구조(binary tree structure) 분할에 따른 주변 움직임 정보의 유사성을 고려하여 머지 후보자를 결정하는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 바이너리 트리 구조(binary tree structure)로 분할된 블록에서 쿼드 트리 구조(quad tree structure)로 분할된 블록의 이웃하는 블록을 머지 후보자로 이용하는 방법을 제안한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상은, 인터 예측(inter prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, 현재 블록의 공간 머지 후보자(spatial merge candidate) 및 시간 머지 후보자(temporal merge candidate)를 이용하여 머지 후보자 리스트를 생성하는 단계; 상기 머지 후보자 리스트 내에서 특정 머지 후보자를 지시하는 머지 인덱스(merge index)를 복호화하는 단계; 및 상기 머지 인덱스에 의해 지시되는 머지 후보자의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계를 포함하되, 상기 현재 블록이 쿼드 트리 구조(quad tree structure)의 리프 노드 블록(leaf node block)을 나타내는 쿼드 트리 블록으로부터 바이너리 트리 구조(binary tree structure)로 분할된 블록인 경우, 상기 공간 머지 후보자는 상기 쿼드 트리 블록 경계에 인접한 블록으로 결정될 수 있다.
바람직하게, 상기 공간 머지 후보자는 상기 쿼드 트리 블록의 좌하측 경계에 인접한 블록, 좌상측 경계에 인접한 블록, 우상측 경계에 인접한 블록, 상측 경계에 인접한 블록 또는 좌측 경계에 인접한 블록 중 적어도 하나로 결정될 수 있다.
바람직하게, 상기 상측 경계에 인접한 블록은 상기 현재 블록의 좌상측 경계에 인접한 픽셀과 수직 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록 또는 상기 현재 블록의 우상측 픽셀과 수직 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록일 수 있다.
바람직하게, 상기 좌측 경계에 인접한 블록은 상기 현재 블록의 좌하측 픽셀과 수평 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록일 수 있다.
바람직하게, 상기 머지 후보자 리스트를 생성하는 단계는, 시간 후보자 픽쳐 내에서 상기 공간 머지 후보자의 움직임 정보에 의해 특정되는 블록을 나타내는 제 1 향상된 시간 머지 후보자를 상기 머지 후보자 리스트에 추가하는 단계를 포함하고, 상기 머지 인덱스가 상기 제 1 향상된 시간 머지 후보자를 지시하는 경우, 상기 현재 블록의 예측 블록은 상기 제 1 향상된 시간 머지 후보자의 움직임 정보를 서브 블록(sub-block) 단위로 이용하여 생성될 수 있다.
바람직하게, 상기 머지 후보자 리스트를 생성하는 단계는, 제 2 향상된 시간 머지 후보자를 상기 머지 후보자 리스트에 추가하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 향상된 시간 머지 후보자의 움직임 정보는 현재 픽쳐 내에서 상기 현재 블록의 경계에 인접한 블록의 움직임 정보 및 시간 후보자 픽쳐 내에서 상기 현재 블록과 동일 위치(collocated) 블록의 움직임 정보를 이용하여 서브 블록(sub-block) 단위로 결정될 수 있다.
바람직하게, 상기 현재 블록의 현재 서브 블록의 움직임 정보는 상기 현재 블록의 경계에 인접한 블록 중에서 상기 현재 서브 블록의 수평 방향 및 수직 방향으로 인접한 블록의 움직임 정보와, 상기 동일 위치 블록 내 상기 현재 서브 블록의 하측 및 우측 위치의 블록의 움직임 정보를 이용하여 결정될 수 있다.
바람직하게, 상기 현재 서브 블록과의 거리에 기초하여 상기 현재 서브 블록의 수평 방향 또는 수직 방향으로 인접한 블록의 움직임 정보에 가중치가 적용될 수 있다.
바람직하게, 상기 현재 서브 블록이 상기 현재 블록의 수직 경계에 인접하지 않은 경우, 상기 현재 서브 블록의 움직임 정보는 상기 현재 블록의 경계에 인접한 블록 중에서 상기 현재 서브 블록의 수평 방향으로 인접한 블록의 움직임 정보와, 상기 동일 위치 블록 내 상기 현재 서브 블록의 상측, 하측 및 우측 위치의 블록의 움직임 정보를 이용하여 결정될 수 있다.
바람직하게, 상기 현재 서브 블록이 상기 현재 블록의 수평 경계에 인접하지 않은 경우, 상기 현재 서브 블록의 움직임 정보는 상기 현재 블록의 경계에 인접한 블록 중에서 상기 현재 서브 블록의 수직 방향으로 인접한 블록의 움직임 정보와, 상기 동일 위치 블록 내 상기 현재 서브 블록의 좌측, 하측 및 우측 위치의 블록의 움직임 정보를 이용하여 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 일 양상은, 인터 예측(inter prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서, 현재 블록의 공간 머지 후보자(spatial merge candidate) 및 시간 머지 후보자(temporal merge candidate)를 이용하여 머지 후보자 리스트를 생성하는 머지 후보자 리스트 생성부; 상기 머지 후보자 리스트 내에서 특정 머지 후보자를 지시하는 머지 인덱스(merge index)를 복호화하는 머지 인덱스 복호화부; 및 상기 머지 인덱스에 의해 지시되는 머지 후보자의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 예측 블록 생성부를 포함하되, 상기 현재 블록이 쿼드 트리 구조(quad tree structure)의 리프 노드 블록(leaf node block)을 나타내는 쿼드 트리 블록으로부터 바이너리 트리 구조(binary tree structure)로 분할된 블록인 경우, 상기 공간 머지 후보자는 상기 쿼드 트리 블록 경계에 인접한 블록으로 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 블록 분할 구조에 따라 상대적으로 선택 확률이 더 높은 머지 후보자를 이용하여 머지 후보자 리스트를 생성함으로써, 예측 성능을 높이고 영상의 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 바이너리 트리 구조로 분할된 블록에서 쿼드 트리 구조로 분할된 블록의 이웃하는 블록을 머지 후보자로 이용함으로써, 쿼드 트리 구조로 분할된 블록 단위로 병렬화를 수행할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 인터 예측의 방향을 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 1/4 샘플 보간을 위한 정수 및 분수 샘플 위치를 예시한다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 공간적 후보의 위치를 예시한다.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인터 예측 방법을 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 움직임 보상 과정을 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 공간 머지 후보자의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 시간 머지 후보자의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 향상된 시간 움직임 벡터 예측자(Advanced Temporal Motion Vector Predictor)를 이용하여 움직임 정보를 유도하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 향상된 시간 움직임 벡터 예측자 확장(Advanced Temporal Motion Vector Predictor-extension)을 이용하여 움직임 정보를 유도하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15 내지 도 18은 QTBT 구조에서 기존의 공간 머지 후보자 위치를 이용하여 머지 후보자를 구성하는 경우 발생하는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 쿼드 트리의 리프 노드 블록 경계에 인접한 블록을 이용하여 공간 머지 후보자를 구성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 20을 참조하면, 쿼드 트리 블록으로부터 바이너리 트리 구조로 3 깊이(depth)까지 분할된 경우를 가정한다.
도 21은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 향상된 시간 움직임 벡터 예측자 확장(Advanced Temporal Motion Vector Predictor-extension)을 이용하여 움직임 정보를 유도하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 향상된 시간 움직임 벡터 예측자 확장(Advanced Temporal Motion Vector Predictor-extension)을 이용하여 움직임 정보를 유도하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측부를 보다 구체적으로 예시하는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용하여 설명한다. 그러한 경우에는 해당 부분의 상세 설명에서 그 의미를 명확히 기재하므로, 본 발명의 설명에서 사용된 용어의 명칭만으로 단순 해석되어서는 안 될 것이며 그 해당 용어의 의미까지 파악하여 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다. 예를 들어, 신호, 데이터, 샘플, 픽쳐, 프레임, 블록 등의 경우 각 코딩 과정에서 적절하게 대체되어 해석될 수 있을 것이다.
이하 본 명세서에서 '처리 유닛'은 예측, 변환 및/또는 양자화 등과 같은 인코딩/디코딩의 처리 과정이 수행되는 단위를 의미한다. 이하, 설명의 편의를 위해 처리 유닛은 '처리 블록' 또는 '블록'으로 지칭될 수도 있다.
처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위와 색차(chroma) 성분에 대한 단위를 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, 처리 유닛은 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit), 코딩 유닛(CU: Coding Unit), 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)에 해당될 수 있다.
또한, 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위 또는 색차(chroma) 성분에 대한 단위로 해석될 수 있다. 예를 들어, 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block), 코딩 블록(CB: Coding Block), 예측 블록(PU: Prediction Block) 또는 변환 블록(TB: Transform Block)에 해당될 수 있다. 또는, 색차(chroma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB), 코딩 블록(CB), 예측 블록(PU) 또는 변환 블록(TB)에 해당될 수 있다. 또한, 이에 한정되는 것은 아니며 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위와 색차(chroma) 성분에 대한 단위를 포함하는 의미로 해석될 수도 있다.
또한, 처리 유닛은 반드시 정사각형의 블록으로 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 꼭지점을 가지는 다각형 형태로 구성될 수도 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 인코더(100)는 영상 분할부(110), 감산기(115), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 필터링부(160), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer)(170), 예측부(180) 및 엔트로피 인코딩부(190)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 예측부(180)는 인터 예측부(181), 인트라 예측부(182)을 포함하여 구성될 수 있다.
영상 분할부(110)는 인코더(100)에 입력된 입력 영상 신호(Input video signal)(또는, 픽쳐, 프레임)를 하나 이상의 처리 유닛으로 분할한다.
감산기(115)는 입력 영상 신호에서 예측부(180)로부터(즉, 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182))로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)를 감산하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 생성한다. 생성된 차분 신호(또는 차분 블록)는 변환부(120)로 전송된다.
변환부(120)는 차분 신호(또는 차분 블록)에 변환 기법(예를 들어, DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), GBT(Graph-Based Transform), KLT(Karhunen-Loeve transform) 등)을 적용하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성한다. 이때, 변환부(120)는 차분 블록에 적용된 예측 모드와 차분 블록의 크기에 따라서 결정된 변환 기법을 이용하여 변환을 수행함으로써 변환 계수들을 생성할 수 있다.
양자화부(130)는 변환 계수를 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송하고, 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(quantized signal)를 엔트로피 코딩하여 비트 스트림으로 출력한다.
한편, 양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 신호(quantized signal)는 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 신호(quantized signal)는 루프 내의 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 차분 신호를 복원할 수 있다. 복원된 차분 신호를 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)가 생성될 수 있다.
한편, 위와 같은 압축 과정에서 인접한 블록들이 서로 다른 양자화 파라미터에 의해 양자화됨으로써 블록 경계가 보이는 열화가 발생될 수 있다. 이러한 현상을 블록킹 열화(blocking artifacts)라고 하며, 이는 화질을 평가하는 중요한 요소 중의 하나이다. 이러한 열화를 줄이기 위해 필터링 과정을 수행할 수 있다. 이러한 필터링 과정을 통해 블록킹 열화를 제거함과 동시에 현재 픽쳐에 대한 오차를 줄임으로써 화질을 향상시킬 수 있게 된다.
필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(181)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 이처럼, 필터링된 픽쳐를 화면간 예측 모드에서 참조 픽쳐로 이용함으로써 화질뿐만 아니라 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
복호 픽쳐 버퍼(170)는 필터링된 픽쳐를 인터 예측부(181)에서의 참조 픽쳐으로 사용하기 위해 저장할 수 있다.
인터 예측부(181)는 복원 픽쳐(reconstructed picture)를 참조하여 시간적 중복성 및/또는 공간적 중복성을 제거하기 위해 시간적 예측 및/또는 공간적 예측을 수행한다.
특히, 본 발명에 따른 인터 예측부(181)는 역방향 움직임 정보를 인터 예측(또는 픽쳐 간 예측) 과정에서 사용할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
여기서, 예측을 수행하기 위해 이용되는 참조 픽쳐는 이전 시간에 부호화/복호화 시 블록 단위로 양자화와 역양자화를 거친 변환된 신호이기 때문에, 블로킹 아티팩트(blocking artifact)나 링잉 아티팩트(ringing artifact)가 존재할 수 있다.
따라서, 인터 예측부(181)는 이러한 신호의 불연속이나 양자화로 인한 성능 저하를 해결하기 위해, 로우패스 필터(lowpass filter)를 적용함으로써 픽셀들 사이의 신호를 서브-픽셀 단위로 보간할 수 있다. 여기서, 서브-픽셀은 보간 필터를 적용하여 생성된 가상의 화소를 의미하고, 정수 픽셀은 복원된 픽쳐에 존재하는 실제 화소를 의미한다. 보간 방법으로는 선형 보간, 양선형 보간(bi-linear interpolation), 위너 필터(wiener filter) 등이 적용될 수 있다.
보간 필터는 복원 픽쳐(reconstructed picture)에 적용되어 예측의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(181)는 정수 픽셀에 보간 필터를 적용하여 보간 픽셀을 생성하고, 보간 픽셀들(interpolated pixels)로 구성된 보간 블록(interpolated block)을 예측 블록(prediction block)으로 사용하여 예측을 수행할 수 있다.
인트라 예측부(182)는 현재 부호화를 진행하려고 하는 블록의 주변에 있는 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측한다. 인트라 예측부(182)는, 인트라 예측을 수행하기 위해 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다. 먼저, 예측 신호를 생성하기 위해 필요한 참조 샘플을 준비할 수 있다. 그리고, 준비된 참조 샘플을 이용하여 예측 신호를 생성할 수 있다. 이후, 예측 모드를 부호화하게 된다. 이때, 참조 샘플은 참조 샘플 패딩 및/또는 참조 샘플 필터링을 통해 준비될 수 있다. 참조 샘플은 예측 및 복원 과정을 거쳤기 때문에 양자화 에러가 존재할 수 있다. 따라서, 이러한 에러를 줄이기 위해 인트라 예측에 이용되는 각 예측 모드에 대해 참조 샘플 필터링 과정이 수행될 수 있다.
인터 예측부(181) 또는 상기 인트라 예측부(182)를 통해 생성된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)는 복원 신호(또는 복원 블록)를 생성하기 위해 이용되거나 차분 신호(또는 차분 블록)를 생성하기 위해 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 디코더(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산기(235), 필터링부(240), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer Unit)(250), 예측부(260)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 예측부(260)는 인터 예측부(261) 및 인트라 예측부(262)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 디코더(200)를 통해 출력된 복원 영상 신호(reconstructed video signal)는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.
디코더(200)는 도 1의 인코더(100)로부터 출력된 신호(즉, 비트 스트림)을 수신하고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 엔트로피 디코딩된다.
역양자화부(220)에서는 양자화 스텝 사이즈 정보를 이용하여 엔트로피 디코딩된 신호로부터 변환 계수(transform coefficient)를 획득한다.
역변환부(230)에서는 역변환 기법을 적용하여 변환 계수를 역변환하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 획득하게 된다.
가산기(235)는 획득된 차분 신호(또는 차분 블록)를 예측부(260)(즉, 인터 예측부(261) 또는 인트라 예측부(262))로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)가 생성된다.
필터링부(240)는 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(261)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다.
본 명세서에서, 인코더(100)의 필터링부(160), 인터 예측부(181) 및 인트라 예측부(182)에서 설명된 실시예들은 각각 디코더의 필터링부(240), 인터 예측부(261) 및 인트라 예측부(262)에도 동일하게 적용될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 인터 예측부(261)는 역방향 움직임 정보를 인터 예측(또는 픽쳐 간 예측) 과정에서 사용할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
처리 유닛 분할 구조
일반적으로 정지 영상 또는 동영상 압축 기술(예를 들어, HEVC)에서는 블록 기반의 영상 압축 방법을 이용한다. 블록 기반의 영상 압축 방법은 영상을 특정 블록 단위로 나누어서 처리하는 방법으로서, 메모리 사용과 연산량을 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.
인코더는 하나의 영상(또는 픽쳐)을 사각형 형태의 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit) 단위로 분할한다. 그리고, 래스터 스캔 순서(raster scan order)에 따라 하나의 CTU 씩 순차적으로 인코딩한다.
HEVC에서 CTU의 크기는 64×64, 32×32, 16×16 중 어느 하나로 정해질 수 있다. 인코더는 입력된 영상의 해상도 또는 입력된 영상의 특성 등에 따라 CTU의 크기를 선택하여 사용할 수 있다. CTU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 CTB를 포함한다.
하나의 CTU은 쿼드-트리(Quad-tree) 구조로 분할될 수 있다. 즉, 하나의 CTU은 정사각형 형태를 가지면서 절반의 수평 크기(half horizontal size) 및 절반의 수직 크기(half vertical size)를 가지는 4개의 유닛으로 분할되어 코딩 유닛(CU: Coding Unit)이 생성될 수 있다. 이러한 쿼드-트리 구조의 분할은 재귀적으로 수행될 수 있다. 즉, CU은 하나의 CTU로부터 쿼드-트리 구조로 계층적으로 분할된다.
CU은 입력 영상의 처리 과정, 예컨대 인트라(intra)/인터(inter) 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위를 의미한다. CU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 블록(CB: Coding Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 CB를 포함한다. HEVC에서 CU의 크기는 64×64, 32×32, 16×16, 8×8 중 어느 하나로 정해질 수 있다.
도 3을 참조하면, 쿼드-트리의 루트 노드(root node)는 CTU와 관련된다. 쿼드-트리는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할되고, 리프 노드는 CU에 해당한다.
보다 구체적으로 살펴보면, CTU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, depth=0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CTU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CTU은 CU에 해당한다.
CTU은 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(depth=1)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 CU(a), CU(b), CU(j)는 CTU에서 한 번 분할되었으며, 1의 깊이를 가진다.
1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 퀴드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(즉, depth=2)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 CU(c), CU(h), CU(i)는 CTU에서 두 번 분할되었으며, 2의 깊이를 가진다.
또한, 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 3(즉, depth=3)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 CU(d), CU(e), CU(f), CU(g)는 CTU에서 3번 분할되었으며, 3의 깊이를 가진다.
인코더에서는 비디오 영상의 특성(예를 들어, 해상도)에 따라서 혹은 부호화의 효율을 고려하여 CU의 최대 크기 또는 최소 크기를 결정할 수 있다. 그리고, 이에 대한 정보 또는 이를 유도할 수 있는 정보가 비트스트림에 포함될 수 있다. 최대 크기를 가지는 CU를 최대 코딩 유닛(LCU: Largest Coding Unit)이라고 지칭하며, 최소 크기를 가지는 CU를 최소 코딩 유닛(SCU: Smallest Coding Unit)이라고 지칭할 수 있다.
또한, 트리 구조를 갖는 CU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 CU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 CU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, CU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
LCU가 쿼드 트리 형태로 분할되므로, LCU의 크기 및 최대 깊이 정보를 이용하면 SCU의 크기를 구할 수 있다. 또는 역으로, SCU의 크기 및 트리의 최대 깊이 정보를 이용하면, LCU의 크기를 구할 수 있다.
하나의 CU에 대하여, 해당 CU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 분할 CU 플래그(split_cu_flag))가 디코더에 전달될 수 있다. 이 분할 모드는 SCU을 제외한 모든 CU에 포함되어 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '1'이면 해당 CU은 다시 4개의 CU으로 나누어지고, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '0'이면 해당 CU은 더 이상 나누어지지 않고 해당 CU에 대한 처리 과정이 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, CU는 인트라 예측 또는 인터 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위이다. HEVC는 입력 영상을 보다 효과적으로 코딩하기 위하여 CU를 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 단위로 분할한다.
PU는 예측 블록을 생성하는 기본 단위로서, 하나의 CU 내에서도 PU 단위로 서로 다르게 예측 블록을 생성할 수 있다. 다만, 하나의 CU 내에 속한 PU들은 인트라 예측과 인터 예측이 혼합되어 사용되지 않으며, 하나의 CU 내에 속한 PU들은 동일한 예측 방법(즉, 인트라 예측 혹은 인터 예측)으로 코딩된다.
PU는 쿼드-트리 구조로 분할되지 않으며, 하나의 CU에서 미리 정해진 형태로 한번 분할된다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
PU는 PU가 속하는 CU의 코딩 모드로 인트라 예측 모드가 사용되는지 인터 예측 모드가 사용되는지에 따라 상이하게 분할된다.
도 4(a)는 인트라 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시하고, 도 4(b)는 인터 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시한다.
도 4(a)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2N×2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 2가지 타입(즉, 2N×2N 또는 N×N)으로 분할될 수 있다.
여기서, 2N×2N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU 내에 하나의 PU만이 존재하는 것을 의미한다.
반면, N×N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU는 4개의 PU로 분할되고, 각 PU 단위 별로 서로 다른 예측 블록이 생성된다. 다만, 이러한 PU의 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다.
도 4(b)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2N×2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 8가지의 PU 타입(즉, 2N×2N, N×N, 2N×N, N×2N, nL×2N, nR×2N, 2N×nU, 2N×nD)으로 분할될 수 있다.
인트라 예측과 유사하게, N×N 형태의 PU 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다.
인터 예측에서는 가로 방향으로 분할되는 2N×N 형태 및 세로 방향으로 분할되는 N×2N 형태의 PU 분할을 지원한다.
또한, 비대칭 움직임 분할(AMP: Asymmetric Motion Partition) 형태인 nL×2N, nR×2N, 2N×nU, 2N×nD 형태의 PU 분할을 지원한다. 여기서, 'n'은 2N의 1/4 값을 의미한다. 다만, AMP는 PU가 속한 CU가 최소 크기의 CU인 경우 사용될 수 없다.
하나의 CTU 내의 입력 영상을 효율적으로 부호화하기 위해 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU), 변환 유닛(TU)의 최적의 분할 구조는 아래와 같은 수행 과정을 거쳐 최소 율-왜곡(Rate-Distortion) 값을 기반으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 64×64 CTU 내 최적의 CU 분할 과정을 살펴보면, 64×64 크기의 CU에서 8×8 크기의 CU까지의 분할 과정을 거치면서 율-왜곡 비용을 계산할 수 있다. 구체적인 과정은 다음과 같다.
1) 64×64 크기의 CU에 대해 인터/인트라 예측, 변환/양자화, 역양자화/역변환 및 엔트로피 인코딩 수행을 통해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
2) 64×64 CU를 32×32 크기의 CU 4개로 분할하고 각 32×32 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
3) 32×32 CU를 16×16 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 16×16 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
4) 16×16 CU를 8×8 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 8×8 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
5) 위의 3)의 과정에서 산출한 16×16 CU의 율-왜곡 값과 위의 4)의 과정에서 산출한 4개 8×8 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 16×16 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 16×16 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.
6) 위의 2)의 과정에서 계산된 32×32 CU의 율-왜곡 값과 위의 5)의 과정에서 획득한 4개 16×16 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 32×32 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 32×32 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.
7) 마지막으로, 위의 1)의 과정에서 계산된 64×64 CU의 율-왜곡 값과 위의 6)의 과정에서 획득한 4개 32×32 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 64×64 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다.
인트라 예측 모드에서, PU 단위로 예측 모드가 선택되고, 선택된 예측 모드에 대해 실제 TU 단위로 예측과 재구성이 수행된다.
TU는 실제 예측과 재구성이 수행되는 기본 단위를 의미한다. TU는 휘도(luma) 성분에 대한 변환 블록(TB: Transform Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 TB를 포함한다.
앞서 도 3의 예시에서 하나의 CTU가 쿼드-트리 구조로 분할되어 CU가 생성되는 것과 같이, TU는 코딩하려는 하나의 CU로부터 쿼드-트리 구조로 계층적으로 분할된다.
TU는 쿼드-트리 구조로 분할되므로 CU로부터 분할된 TU는 다시 더 작은 하위 TU로 분할될 수 있다. HEVC에서는 TU의 크기는 32×32, 16×16, 8×8, 4×4 중 어느 하나로 정해질 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 쿼드-트리의 루트 노드(root node)는 CU와 관련된다고 가정한다. 쿼드-트리는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할되고, 리프 노드는 TU에 해당한다.
보다 구체적으로 살펴보면, CU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, depth=0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CU은 TU에 해당한다.
CU은 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(depth=1)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 TU(a), TU(b), TU(j)는 CU에서 한 번 분할되었으며, 1의 깊이를 가진다.
1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 퀴드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(즉, depth=2)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 TU(c), TU(h), TU(i)는 CU에서 두 번 분할되었으며, 2의 깊이를 가진다.
또한, 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 3(즉, depth=3)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 TU(d), TU(e), TU(f), TU(g)는 CU에서 3번 분할되었으며, 3의 깊이를 가진다.
트리 구조를 갖는 TU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 TU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 TU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, TU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
하나의 TU에 대하여, 해당 TU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 분할 TU 플래그(split_transform_flag))가 디코더에 전달될 수 있다. 이 분할 정보는 최소 크기의 TU을 제외한 모든 TU에 포함되어 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '1'이면 해당 TU은 다시 4개의 TU으로 나누어지고, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '0'이면 해당 TU은 더 이상 나누어지지 않는다.
예측(prediction)
디코딩이 수행되는 현재 처리 유닛을 복원하기 위해서 현재 처리 유닛이 포함된 현재 픽쳐 또는 다른 픽쳐들의 디코딩된 부분을 이용할 수 있다.
복원에 현재 픽쳐만을 이용하는, 즉 화면내 예측만을 수행하는 픽쳐(슬라이스)를 인트라 픽쳐 또는 I 픽쳐(슬라이스), 각 유닛을 예측하기 위하여 최대 하나의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 예측 픽쳐(predictive picture) 또는 P 픽쳐(슬라이스), 최대 두 개의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 쌍예측 픽쳐(Bi-predictive picture) 또는 B 픽쳐(슬라이스)라고 지칭할 수 있다.
인트라 예측은 동일한 디코딩된 픽쳐(또는 슬라이스)의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 등)으로부터 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽쳐 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다.
이하, 인터 예측에 대하여 보다 상세히 살펴본다.
인터 예측(Inter prediction)(또는 화면 간 예측)
인터 예측은 현재 픽쳐 이외의 픽쳐의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 또는 움직임 벡터 등)의 기반하여 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽쳐 이외의 복원된 다른 픽쳐 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다.
인터 예측(또는 픽처간 예측)은 픽처들 사이에 존재하는 중복성을 제거하는 기술로 대부분 움직임 추정(motion estimation) 및 움직임 보상(motion compensation)을 통해 이루어진다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 인터 예측의 방향을 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 인터 예측은 하나의 블록에 대해 시간축 상에서 과거의 픽쳐 혹은 미래의 픽쳐 하나만을 참조 픽처로 사용하는 단방향 예측(Uni-directional prediction)과 과거와 미래 픽쳐들을 동시에 참조하는 양방향 예측(Bi-directional prediction)으로 나눌 수 있다.
또한, 단방향 예측(Uni-directional prediction)은 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 표시(또는 출력)되는 1개의 참조 픽쳐를 이용하는 순방향 예측(forward direction prediction)과 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 표시(또는 출력)되는 1개의 참조 픽쳐를 이용하는 역방향 예측(backward direction prediction)으로 구분될 수 있다.
인터 예측 과정(즉, 단방향 또는 양방향 예측)에서 현재 블록을 예측하는데 어떤 참조 영역(또는 참조 블록)이 이용되는지 특정하기 위하여 사용되는 움직임 파라미터(또는 정보)는 인터 예측 모드(inter prediction mode)(여기서, 인터 예측 모드는 참조 방향(즉, 단방향 또는 양방향)과 참조 리스트(즉, L0, L1 또는 양방향)을 지시할 수 있음), 참조 인덱스(reference index)(또는 참조 픽쳐 인덱스 또는 참조 리스트 인덱스), 움직임 벡터(motion vector) 정보를 포함한다. 상기 움직임 벡터 정보는 움직임 벡터, 움직임 벡터 예측값(MVP: motion vector prediction) 또는 움직임 벡터 차분값(MVD: motion vector difference)을 포함할 수 있다. 움직임 벡터 차분값은 상기 움직임 벡터와 움직임 벡터 예측값 간의 차분값을 의미한다.
단방향 예측은 한 쪽 방향에 대한 움직임 파라미터가 사용된다. 즉, 참조 영역(또는 참조 블록)을 특정하기 위하여 1개의 움직임 파라미터가 필요할 수 있다.
양방향 예측은 양쪽 방향에 대한 움직임 파라미터가 사용된다. 양방향 예측 방식에서는 최대 2개의 참조 영역을 이용할 수 있는데, 이 2개의 참조 영역은 동일한 참조 픽쳐에 존재할 수도 있고, 서로 다른 픽쳐에 각각 존재할 수도 있다. 즉, 양방향 예측 방식에서는 최대 2개의 움직임 파라미터가 이용될 수 있는데, 2개의 움직임 벡터가 동일한 참조 픽쳐 인덱스를 가질 수도 있고 서로 다른 참조 픽쳐 인덱스를 가질 수도 있다. 이때, 참조 픽쳐들은 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 모두 표시(또는 출력)되거나 이후에 모두 표시(또는 출력)될 수 있다.
인코더는 인터 예측 과정에서 현재 처리 블록과 가장 유사한 참조 영역을 참조 픽쳐들로부터 찾는 움직임 추정(Motion Estimation)을 수행한다. 그리고, 인코더는 참조 영역에 대한 움직임 파라미터를 디코더에게 제공할 수 있다.
인코더/디코더는 움직임 파라미터를 이용하여 현재 처리 블록의 참조 영역을 획득할 수 있다. 상기 참조 영역은 상기 참조 인덱스를 가진 참조 픽쳐 내에 존재한다. 또한, 상기 움직임 벡터에 의해서 특정된 참조 영역의 픽셀값 또는 보간(interpolation)된 값이 상기 현재 처리 블록의 예측값(predictor)으로 이용될 수 있다. 즉, 움직임 정보를 이용하여, 이전에 디코딩된 픽쳐로부터 현재 처리 블록의 영상을 예측하는 움직임 보상(motion compensation)이 수행된다.
움직임 벡터 정보와 관련한 전송량을 줄이기 위하여, 이전에 코딩된 블록들의 움직임 정보를 이용하여 움직임 벡터 예측값(mvp)을 획득하고, 이에 대한 차분값(mvd)만을 전송하는 방법을 이용할 수 있다. 즉, 디코더에서는 디코딩된 다른 블록들의 움직임 정보들을 이용하여 현재 처리 블록의 움직임 벡터 예측값을 구하고, 인코더로부터 전송된 차분값을 이용하여 현재 처리 블록에 대한 움직임 벡터값을 획득하게 된다. 움직임 벡터 예측값을 획득함에 있어서, 디코더는 이미 디코딩된 다른 블록들의 움직임 정보을 이용하여 다양한 움직임 벡터 후보 값들을 획득하고 그 중 하나를 움직임 벡터 예측값으로 획득할 수 있다.
- 참조 픽쳐 세트 및 참조 픽쳐 리스트
다중의 참조 픽쳐를 관리하기 위하여, 이전에 디코딩된 픽쳐의 세트가 남은 픽쳐의 디코딩을 위해 복호 픽쳐 버퍼(DPB)내 저장된다.
DPB에 저장된 복원된 픽쳐 중 인터 예측에 이용되는 복원된 픽쳐를 참조 픽쳐(referece picture)로 지칭한다. 다시 말해, 참조 픽쳐(reference picture)는 디코딩 순서 상 다음의 픽쳐의 디코딩 프로세스에서 인터 예측을 위해 사용될 수 있는 샘플을 포함하는 픽쳐를 의미한다.
참조 픽쳐 세트(RPS: reference picture set)는 픽쳐와 연관된 참조 픽쳐의 세트를 의미하고, 디코딩 순서 상 이전에 연관된 모든 픽쳐로 구성된다. 참조 픽쳐 세트는 연관된 픽쳐 또는 디코딩 순서 상 연관된 픽쳐에 뒤따르는 픽쳐의 인터 예측에 이용될 수 있다. 즉, 복호 픽쳐 버퍼(DPB)에 유지되는 참조 픽쳐들은 참조 픽쳐 세트로 지칭될 수 있다. 인코더는 시퀀스 파라미터 세트(SPS: sequence parameter set)(즉, 신택스 요소로 구성되는 신택스 구조) 또는 각 슬라이스 헤더에서 참조 픽쳐 세트 정보를 디코더에게 제공할 수 있다.
참조 픽쳐 리스트(reference picture list)는 P 픽쳐(또는 슬라이스) 또는 B 픽쳐(또는 슬라이스)의 인터 예측을 위해 이용되는 참조 픽쳐의 리스트를 의미한다. 여기서, 참조 픽쳐 리스트는 2개의 참조 픽쳐 리스트로 구분될 수 있으며, 각각 참조 픽쳐 리스트 0(또는 L0) 및 참조 픽쳐 리스트 1(또는 L1)로 지칭할 수 있다. 또한, 참조 픽쳐 리스트 0에 속한 참조 픽쳐를 참조 픽쳐 0(또는 L0 참조 픽쳐)로 지칭하고, 참조 픽쳐 리스트 1에 속한 참조 픽쳐를 참조 픽쳐 1(또는 L1 참조 픽쳐)로 지칭할 수 있다.
P 픽쳐(또는 슬라이스)의 디코딩 프로세스에 있어서, 하나의 참조 픽쳐 리스트(즉, 참조 픽쳐 리스트 0)가 이용되고, B 픽쳐(또는 슬라이스)의 디코딩 프로세스에 있어서, 2개의 참조 픽쳐 리스트(즉, 참조 픽쳐 리스트 0 및 참조 픽쳐 리스트 1)가 이용될 수 있다. 이러한, 각 참조 픽쳐 별로 참조 픽쳐 리스트를 구분하기 위한 정보는 참조 픽쳐 세트 정보를 통해 디코더에게 제공될 수 있다. 디코더는 참조 픽쳐 세트(reference picture set) 정보를 기반으로 참조 픽쳐를 참조 픽쳐 리스트 0 또는 참조 픽쳐 리스트 1에 추가한다.
참조 픽쳐 리스트 내 어느 하나의 특정 참조 픽쳐를 식별하기 위하여 참조 픽쳐 인덱스(reference picture index)(또는 참조 인덱스)가 이용된다.
- 분수 샘플 보간(fractional sample interpolation)
인터 예측된 현재 처리 블록에 대한 예측 블록의 샘플은 참조 픽쳐 인덱스(reference picture index)에 의해 식별되는 참조 픽쳐 내 해당 참조 영역의 샘플 값으로부터 획득된다. 여기서, 참조 픽쳐 내 해당 참조 영역은 움직임 벡터의 수평 요소(horizontal component) 및 수직 요소(vertical component)에 의해 지시되는 위치의 영역을 나타낸다. 움직임 벡터가 정수 값을 가지는 경우를 제외하고, 비정수(noninteger) 샘플 좌표를 위한 예측 샘플을 생성하기 위하여 분수 샘플 보간(fractional sample interpolation)이 사용된다. 예를 들어, 샘플 간의 거리의 1/4 단위의 움직임 벡터가 지원될 수 있다.
HEVC의 경우, 휘도 성분의 분수 샘플 보간(fractional sample interpolation)은 8탭 필터를 가로 방향 및 세로 방향으로 각각 적용한다. 그리고, 색차 성분의 분수 샘플 보간(fractional sample interpolation)은 4탭 필터를 가로 방향 및 세로 방향으로 각각 적용한다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 1/4 샘플 보간을 위한 정수 및 분수 샘플 위치를 예시한다.
도 6을 참조하면, 대문자(upper-case letter)(A_i,j)가 기재된 음영 블록은 정수 샘플 위치를 나타내고, 소문자(lower-case letter)(x_i,j)가 기재된 음영 없는 블록은 분수 샘플 위치를 나타낸다.
분수 샘플은 수평 방향 및 수직 방향으로 각각 정수 샘플 값에 보간 필터가 적용되어 생성된다. 예를 들어, 수평 방향의 경우, 생성하려는 분수 샘플을 기준으로 좌측의 4개의 정수 샘플 값과 우측의 4개의 정수 샘플 값에 8탭 필터가 적용될 수 있다.
- 인터 예측 모드
HEVC에서는 움직임 정보의 양을 줄이기 위하여 머지(Merge) 모드, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction)를 이용될 수 있다.
1) 머지(Merge) 모드
머지(Merge) 모드는 공간적(spatially) 또는 시간적(temporally)으로 이웃하는 블록으로부터 움직임 파라미터(또는 정보)를 도출하는 방법을 의미한다.
머지 모드에서 이용 가능한 후보의 세트는 공간적으로 이웃하는 후보(spatial neighbor candidates), 시간적 후보(temporal candidates) 및 생성된 후보(generated candidates)로 구성된다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 공간적 후보의 위치를 예시한다.
도 7(a)를 참조하면, {A1, B1, B0, A0, B2}의 순서에 따라 각 공간적 후보 블록이 이용 가능한지 여부가 판단된다. 이때, 후보 블록이 인트라 예측 모드로 인코딩되어 움직임 정보가 존재하지 않는 경우 또는 후보 블록이 현재 픽쳐(또는 슬라이스)의 밖에 위치하는 경우에는 해당 후보 블록은 이용할 수 없다.
공간적 후보의 유효성의 판단 후, 현재 처리 블록의 후보 블록에서 불필요한 후보 블록을 제외함으로써 공간적 머지 후보가 구성될 수 있다. 예를 들어, 현재 예측 블록의 후보 블록이 동일 코딩 블록 내 첫 번째 예측 블록인 경우 해당 후보 블록을 제외하고 또한 동일한 움직임 정보를 가지는 후보 블록들을 제외할 수 있다.
공간적 머지 후보 구성이 완료되면, {T0, T1}의 순서에 따라 시간적 머지 후보 구성 과정이 진행된다.
시간적 후보 구성에 있어서, 참조 픽쳐의 동일 위치(collocated) 블록의 우하단(right bottom) 블록(T0)이 이용 가능한 경우, 해당 블록을 시간적 머지 후보로 구성한다. 동일 위치(collocated) 블록은 선택된 참조 픽쳐에서 현재 처리 블록에 대응되는 위치에 존재하는 블록을 의미한다. 반면, 그렇지 않은 경우, 동일 위치(collocated) 블록의 중앙(center)에 위치하는 블록(T1)을 시간적 머지 후보로 구성한다.
머지 후보의 최대 개수는 슬라이스 헤더에서 특정될 수 있다. 머지 후보의 개수가 최대 개수보다 큰 경우, 최대 개수 보다 작은 개수의 공간적 후보와 시간적 후보가 유지된다. 그렇지 않은 경우, 머지 후보의 개수는 후보 개수가 최대 개수가 될 때까지 현재까지 추가된 후보들을 조합하여 추가적인 머지 후보(즉, 조합된 쌍예측 머지 후보(combined bi-predictive merging candidates))가 생성된다.
인코더에서는 위와 같은 방법으로 머지 후보 리스트를 구성하고, 움직임 추정(Motion Estimation)을 수행함으로써 머지 후보 리스트에서 선택된 후보 블록 정보를 머지 인덱스(merge index)(예를 들어, merge_idx[x0][y0]')로써 디코더에게 시그널링한다. 도 7(b)에서는 머지 후보 리스트에서 B1 블록이 선택된 경우를 예시하고 있으며, 이 경우, 머지 인덱스(merge index)로 "인덱스 1(Index 1)"이 디코더로 시그널링될 수 있다.
디코더에서는 인코더와 동일하게 머지 후보 리스트를 구성하고, 머지 후보 리스트에서 인코더로부터 수신한 머지 인덱스(merge index)에 해당하는 후보 블록의 움직임 정보로부터 현재 블록에 대한 움직임 정보를 도출한다. 그리고, 디코더는 도출한 움직임 정보를 기반으로 현재 처리 블록에 대한 예측 블록을 생성한다(즉, 움직임 보상).
2) AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드
AMVP 모드는 주변 블록으로부터 움직임 벡터 예측 값을 유도하는 방법을 의미한다. 따라서, 수평 및 수직 움직임 벡터 차분 값(MVD: motion vector difference), 참조 인덱스 및 인터 예측 모드가 디코더로 시그널링된다. 수평 및 수직 움직임 벡터 값은 유도된 움직임 벡터 예측 값과 인코더로부터 제공된 움직임 벡터 차분 값(MVD: motion vector difference)를 이용하여 계산된다.
즉, 인코더에서는 움직임 벡터 예측값 후보 리스트를 구성하고, 움직임 추정(Motion Estimation)을 수행함으로써 움직임 벡터 예측값 후보 리스트에서 선택된 움직임 참조 플래그(즉, 후보 블록 정보)(예를 들어, mvp_lX_flag[x0][y0]')를 디코더에게 시그널링한다. 디코더에서는 인코더와 동일하게 움직임 벡터 예측값 후보 리스트를 구성하고, 움직임 벡터 예측값 후보 리스트에서 인코더로부터 수신한 움직임 참조 플래그에서 지시된 후보 블록의 움직임 정보를 이용하여 현재 처리 블록의 움직임 벡터 예측값을 도출한다. 그리고, 디코더는 도출된 움직임 벡터 예측값과 인코더로부터 전송된 움직임 벡터 차분값을 이용하여 현재 처리 블록에 대한 움직임 벡터값을 획득하게 된다. 그리고, 디코더는 도출한 움직임 정보를 기반으로 현재 처리 블록에 대한 예측 블록을 생성한다(즉, 움직임 보상).
AMVP 모드의 경우, 앞서 도 7에서 5개의 이용 가능한 후보들 중에서 2개의 공간적 움직임 후보가 선택된다. 첫 번째 공간적 움직임 후보는 좌측에 위치한 {A0, A1} 세트로부터 선택되고, 두 번째 공간적 움직임 후보는 상위에 위치한 {B0, B1, B2} 세트로부터 선택된다. 이때, 이웃한 후보 블록의 참조 인덱스가 현재 예측 블록과 동일하지 않은 경우, 움직임 벡터가 스케일링된다.
공간적 움직임 후보의 탐색 결과 선택된 후보 개수가 2개라면 후보 구성을 종료하나, 2개 미만인 경우 시간적 움직임 후보가 추가된다.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인터 예측 방법을 예시하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 디코더(특히, 도 2에서 디코더의 인터 예측부(261))는 처리 블록(예를 들어, 예측 유닛)에 대한 움직임 파라미터를 복호화한다(S801).
예를 들어, 처리 블록이 머지 모드가 적용된 경우, 디코더는 인코더로부터 시그널링된 머지 인덱스를 복호화할 수 있다. 그리고, 머지 인덱스에서 지시된 후보 블록의 움직임 파라미터로부터 현재 처리 블록의 움직임 파라미터를 도출할 수 있다.
또한, 처리 블록이 AMVP 모드가 적용된 경우, 디코더는 인코더로부터 시그널링된 수평 및 수직 움직임 벡터 차분 값(MVD: motion vector difference), 참조 인덱스 및 인터 예측 모드를 복호화할 수 있다. 그리고, 움직임 참조 플래그로부터 지시된 후보 블록의 움직임 파라미터로부터 움직임 벡터 예측값을 도출하고, 움직임 벡터 예측값과 수신한 움직임 벡터 차분 값을 이용하여 현재 처리 블록의 움직임 벡터값을 도출할 수 있다.
디코더는 복호화된 움직임 파라미터(또는 정보)를 이용하여 예측 유닛에 대한 움직임 보상을 수행한다(S802).
즉, 인코더/디코더에서는 복호화된 움직임 파라미터를 이용하여, 이전에 디코딩된 픽쳐로부터 현재 유닛의 영상을 예측하는 움직임 보상(motion compensation)을 수행한다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 움직임 보상 과정을 예시하는 도면이다.
도 9에서는 현재 픽쳐(current picture)에서 부호화 하고자 하는 현재 블록(current block)을 위한 움직임 파라미터는 단방향 예측, LIST0, LIST0 내 두번 째 픽쳐(picture), 움직임 벡터 (-a, b) 인 경우를 예시한다.
이 경우, 도 9와 같이 현재 블록은 LIST0의 두번째 픽쳐에서 현재 블록과 (-a, b) 만큼 떨어져 있는 위치의 값(즉, 참조 블록(reference block)의 샘플값)들을 사용하여 예측된다.
양방향 예측의 경우는, 또다른 참조 리스트(예를 들어, LIST1)와 참조 인덱스, 움직임 벡터 차분값이 전송되어, 디코더는 두 개의 참조 블록을 도출하고, 이를 기반으로 현재 블록 값을 예측한다.
실시예 1
본 발명의 일 실시예에서, 쿼드 트리 구조로 블록 분할이 수행되는 경우 머지 모드를 이용한 인터 예측 방법을 제안한다.
쿼드 트리 구조로 블록이 분할되는 경우, 인코더와 디코더는 동일하게 머지 후보자의 최대 개수를 만족할 때까지 다음과 같은 순서로 머지 후보자 리스트를 생성(또는 구성)할 수 있다.
1) 공간 머지 후보자 구성
2) 시간 머지 후보자 구성
3) 조합 머지 후보자 구성
4) 제로 움직임 벡터 후보자 구성
여기서, 공간 머지 후보자의 위치 및 시간 머지 후보자의 위치는 아래의 도면을 참조하여 설명한다.
도 10은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 공간 머지 후보자의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 10(a)를 참조하면, 현재 블록(1001)이 2Nx2N 블록인 경우, 인코더/디코더는 1번(①), 2번(②), 3번(③), 4번(④), 5번(⑤) 순서로 현재 블록(1001)의 주변 블록의 움직임 정보를 탐색하고, 이용가능한(또는 유효한) 움직임 정보를 머지 후보로서 사용할 수 있다.
도 10(b) 및 도 10(c)를 참조하면, 현재 블록(1002, 1003)이 2NxN, nLx2N, nRx2N, Nx2N 2NxnU, 2NxnD 블록과 같은 비정방형 블록인 경우, 1번(①), 2번(②), 3번(③), 4번(④) 순서로 현재 블록(1002, 1003)의 주변 블록의 움직임 정보를 탐색하고, 이용가능한(또는 유효한) 움직임 정보를 머지 후보로서 사용할 수 있다.
도 11은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 시간 머지 후보자의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 인코더/디코더는 현재 픽쳐(1101)의 시간 후보자 픽쳐(1102) 내에서 현재 블록(1103)의 위치에 대응되는 동일 위치(collocated) 블록(1104)의 우하단 블록 또는 중앙 위치의 블록을 시간 머지 후보자로서 이용할 수 있다. 다시 말해, 동일 위치 블록(1104)의 우하단에 위치한 블록의 움직임 정보를 우선적으로 고려하고, 해당 위치에 움직임 정보가 없는 경우, 인코더/디코더는 동일 위치 블록(1104)의 중앙에 위치한 블록의 움직임 정보를 머지 후보자의 움직임 정보로 이용할 수 있다.
시간적 유사성을 고려한 머지 후보 선택 방법, 즉, 시간 머지 후보자는 슬라이스 헤더에서 사용 여부가 결정될 수 있다. 만약, 시간 머지 후보자가 이용되는 경우, 인코더는 슬라이스 단위로 시간 머지 후보자 결정을 위해 이용되는 시간 후보자 픽쳐의 참조 방향 및 참조 픽쳐 인텍스를 디코더에 전송할 수 있다. 이 경우, 인코더/디코더는 모든 슬라이스 내에서 동일한 픽쳐를 참조하여 시간 머지 후보자를 구성할 수 있다.
머지 후보자의 최대 개수는 슬라이스 헤더에서 특정될 수 있다. 만약, 슬라이스 헤더에서, 머지 후보자의 최대 개수가 전송되지 않는다면, 인코더/디코더는 5개의 머지 후보자를 이용하여 리스트를 구성할 수 있다. 이때, 인코더/디코더든 공간 머지 후보자는 최대 4개, 시간 머지 후보자는 1개를 이용하여 머지 후보자 리스트를 생성할 수 있다.
머지 후보자의 개수가 최대 개수보다 큰 경우, 최대 개수 보다 작은 개수의 공간 후보자와 시간 후보자가 유지된다. 그렇지 않은 경우, 머지 후보자의 개수는 후보자 개수가 최대 개수가 될 때까지, 인코더/디코더는 현재까지 머지 후보자 리스트에 추가된 후보자들을 조합하여 조합 머지 후보자(즉, 조합된 쌍예측 머지 후보(combined bi-predictive merging candidates))를 생성할 수 있다. 만약, 공간적 및 시간적 유사성을 고려한 머지 후보자만으로 머지 후보자의 최대 개수가 채워지지 않는 경우, 인코더/디코더는 제로 움직임 벡터를 머지 후보자로서 선택할 수 있다.
실시예 2
본 발명의 일 실시예에서, QTBT(Quadtree plus Binarytree) 구조로 블록 분할이 수행되는 경우 머지 모드를 이용한 인터 예측 방법을 제안한다. QTBT는 쿼드 트리(quadtree) 구조와 바이너리 트리(binarytree) 구조가 결합된 코딩 블록의 분할 구조를 말한다. 구체적으로, QTBT 구조에서는 영상을 CTU 단위로 코딩하며, CTU는 먼저 쿼드트리(quadtree) 형태로 분할되고, 쿼드 트리의 리프 노드(leaf node)는 추가적으로 바이너리 트리(binarytree) 형태로 분할된다.
특히, 본 실시예에서, 인코더/디코더는 머지 후보자 리스트를 구성하기 위하여 앞서 설명한 실시예 1의 방법 이외에 향상된 시간 움직임 벡터 예측자(ATMVP: Advanced Temporal Motion Vector Predictor)와 향상된 시간 움직임 벡터 예측자 확장(ATMVP-ext: Advanced Temporal Motion Vector Predictor-extension) 방법을 적용할 수 있다. 이에 대해서는 자세히 후술한다.
QTBT 구조로 블록이 분할되는 경우, 인코더와 디코더는 동일하게 공간 머지 후보자, 시간 머지 후보자, ATMVP, ATMVP-ext, 조합 머지 후보자 및/또는 제로 움직임 벡터 후보자를 이용하여 머지 후보자 리스트를 생성(또는 구성)할 수 있다.
일 실시예에서, 인코더/디코더는 머지 후보자의 최대 개수를 만족할 때까지 다음과 같은 순서로 머지 후보자 리스트를 생성(또는 구성)할 수 있다.
1) 공간 머지 후보자 구성
2) ATMVP 구성
3) ATMVP-ext 구성
4) 공간 머지 후보자 추가
5) 시간 머지 후보자 구성
6) 조합 머지 후보자 구성
7) 제로 움직임 벡터 후보자 구성
이때, 예를 들어, 인코더/디코더는 먼저 앞서 설명한 도 10에서 1번(①), 2번(②), 3번(③), 4번(④) 위치의 블록에 대해서 유효한 움직임 정보를 탐색하여 공간 머지 후보자를 결정한 후, ATMVP, ATMVP-ext를 구성할 수 있다. 이후, 인코더/디코더는 앞서 설명한 도 10에서 5번 위치(⑤)의 움직임 정보를 이용하여 공간 머지 후보자를 추가할 수 있다.
머지 후보자의 최대 개수는 슬라이스 헤더에서 특정될 수 있다. 만약, 슬라이스 헤더에서, 머지 후보자의 최대 개수가 전송되지 않는다면, 인코더/디코더는 미리 정해진 개수의 머지 후보자를 이용하여 리스트를 구성할 수 있다. 바람직하게는, 상기 미리 정해진 개수는 5개 내지 7개 중 하나일 수 있다.
그리고, 인코더는 ATMVP 및/또는 ATMVP-ext의 사용(또는 적용) 여부를 하이-레벨(high-level)에서 디코더로 시그널링할 수 있다. 예를 들어, 인코더는 ATMVP 및/또는 ATMVP-ext의 사용 여부를 시퀀스, 픽쳐, 슬라이스 단위로 디코더에 전송할 수 있다. ATMVP 및 ATMVP-ext가 사용되는 경우, 각각의 사용 여부에 따라 머지 후보자의 최대 개수가 하나씩 추가될 수 있다. 예를 들어, 머지 후보자의 최대 개수가 전송되지 않는 경우, 디코더는 머지 후보자의 최대 개수를 5개로 설정할 수 있고, ATMVP 및 ATMVP-ext가 모두 사용되는 경우 머지 후보자의 최대 개수를 7개로 증가시킬 수 있다.
또는, 머지 후보자의 최대 개수가 전송되지 않는 경우, 디코더는 ATMVP 또는 ATMVP-ext의 사용 여부에 관계 없이 머지 후보자의 최대 개수를 미리 정해진 개수로 설정하고 후보자를 구성할 수 있다. 예를 들어, 인코더로부터 머지 후보자의 최대 개수가 전송되지 않는 경우, 디코더는 머지 후보자의 최대 개수를 7개로 설정하고, ATMVP 및 ATMVP-ext이 사용되지 않는 조건에서도 최대 7개의 머지 후보자를 이용하여 머지 후보자 리스트를 구성할 수 있다.
ATMVP는 시간 후보자 픽쳐(또는 참조 픽쳐) 내에서 머지 후보자 리스트에 추가된 공간 머지 후보자의 움직임 정보에 의해 특정되는 블록(또는 블록의 움직임 정보)를 나타낸다. 본 발명에서, ATMVP는 조합(또는 혼합) 머지 후보자, 제 1 향상된 시간 머지 후보자 등으로 지칭될 수 있다. 아래의 도면을 참조하여 설명한다.
도 12는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 향상된 시간 움직임 벡터 예측자(Advanced Temporal Motion Vector Predictor)를 이용하여 움직임 정보를 유도하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 먼저 인코더/디코더는 머지 후보자 리스트에 가장 먼저 추가되는 공간 머지 후보자의 움직임 정보(1201)를 이용하여, 시간 후보자 픽쳐 내에서 현재 블록(1202)의 후보자 블록(1202)을 탐색한다.
다시 말해, ATMVP 후보자 블록(1202)은 머지 후보자 리스트의 첫 번째 공간 머지 후보자의 움직임 정보(1201)에 의해 특정될 수 있다.
그리고, ATMVP 후보자 블록(1202)의 움직임 정보는 서브 블록 단위로 유도될 수 있다. 구체적으로, 인코더로부터 수신된 머지 인덱스가 ATMVP 후보자를 지시하는 경우, 현재 블록(1202)의 예측 블록은 상기 ATMVP 후보자의 움직임 정보를 서브 블록(sub-block) 단위로 이용(또는 유도)하여 서브 블록 단위로 생성될 수 있다.
다음으로, ATMVP-ext은 현재 블록으로부터 분할된 서브 블록 단위로 움직임 정보의 공간적 유사성 및 시간적 유사성을 고려하는 방법을 나타낸다. 본 발명에서, ATMVP-ext는 조합(또는 혼합) 머지 후보자, 제 2 향상된 시간 머지 후보자 등으로 지칭될 수 있다. 아래의 도면을 참조하여 설명한다.
도 13 및 도 14는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 향상된 시간 움직임 벡터 예측자 확장(Advanced Temporal Motion Vector Predictor-extension)을 이용하여 움직임 정보를 유도하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, ATMVP-ext이 적용되는 경우, 인코더/디코더는 현재 블록을 복수 개의 서브 블록으로 분할하고, 서브 블록 단위로 움직임 정보를 결정(또는 유도)할 수 있다. 예를 들어, 상기 서브 블록은 4X4 또는 8X8 크기의 블록일 수 있다.
인코더/디코더는 현재 서브 블록(1301)의 움직임 벡터(또는 움직임 정보)를 유도하기 위하여 현재 서브 블록(1301)에 인접한 서브 블록들(1302, 1303, 1304, 1305)의 움직임 정보를 이용할 수 있다. 이때, 현재 블록을 기준으로 좌측(1302) 및 상측(1303)에 인접한 서브 블록은 이미 복호화된 영역에 해당하기 때문에, 인코더/디코더는 현재 픽쳐 내에서 해당 영역의 움직임 정보를 이용할 수 있다. 반면에, 현재 블록을 기준으로 하측(1304) 및 우측(1305)에 인접한 서브 블록의 경우에는 아직 복호화가 종료되지 않은 영역 이기 때문에, 인코더/디코더는 시간 후보자 픽쳐(또는 참조 픽쳐, 콜로케이티드(collocated) 픽쳐) 내 해당 위치의 움직임 정보를 이용할 수 있다.
인코더/디코더는 현재 서브 블록(1301)에 공간적으로 인접한 2개의 블록(1302, 1303) 및 시간적으로 인접한 2개의 블록(1304,1305)의 움직임 정보, 총 4개의 움직임 정보의 평균값을 현재 서브 블록(1301)의 움직임 정보로 유도할 수 있다.
도 14를 참조하면, 현재 서브 블록(1401)이 현재 블록의 경계에 인접하지 않은 경우, 인코더/디코더는 앞서 설명한 방법으로 주변 서브 블록의 움직임 정보를 사용하되, 현재 픽쳐 내에서 현재 블록의 경계 바깥의 움직임 정보를 사용함으로써 서브 블록간 발생할 수 있는 의존성을 제거할 수 있다.
즉, 현재 서브 블록(1401)이 상측 경계에 인접하지만 좌측 경계에는 인접하지 않는 경우, 인코더/디코더는 현재 서브 블록(1401)의 바로 좌측의 서브 블록 대신에 현재 픽쳐 내에서 현재 블록의 경계에 인접한 블록 중 현재 서브 블록(1401)의 수평 방향으로 인접한 블록(1402)을 이용할 수 있다.
실시예 3
본 발명의 일 실시예에서, 인코더/디코더는 바이너리 트리 구조(binary tree structure)로 분할된 블록에서 쿼드 트리 구조(quad tree structure)로 분할된 블록의 이웃하는 블록을 머지 후보자로 이용할 수 있다. 본 실시예에서, 인코더/디코더는 바이너리 트리 구조 분할에 따른 주변 움직임 정보의 유사성을 고려하여 머지 후보자를 결정할 수 있다.
QTBT 구조에서는 전술한 바와 같이, 먼저 쿼드 트리 구조로 분할이 수행된 후, 쿼드 트리의 리프 노드(leaf node) 블록(이하에서, ‘쿼드 트리 블록’이라 지칭될 수 있다)이 바이너리 트리 구조로 추가 분할된다. 이때, 쿼드 트리 블록으로부터 바이너리 트리 형태로 분할된 블록들간 움직임 정보의 유사성은 상대적으로 낮을 수 있다. 아래의 도면을 참조하여 설명한다.
도 15 내지 도 18은 QTBT 구조에서 기존의 공간 머지 후보자 위치를 이용하여 머지 후보자를 구성하는 경우 발생하는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 바이너리 트리로 분할된 블록의 공간 머지 후보자의 위치를 나타낸다. 도 15(a)의 경우는 쿼드 트리 블록이 수직 방향으로 분할된 예를 도시하며, 도 15(b)의 경우는 쿼드 트리 블록이 수직 방향으로 분할된 후, 수평 방향으로 다시 한번 분할된 예를 도시한다.
도 16을 참조하면, 앞서 도 15(a)의 예시에서, 도 16(a)에 도시된 바와 같이 공간적 예측 후보자(즉, 공간 머지 후보자)로 1번 위치(1601)가 이용된다면, 두번째 바이너리 트리 블록인 현재 블록(1602)은 첫번째 바이너리 트리 블록과 동일한 움직임 정보를 사용하는 것이기 때문에, 쿼드 트리 블록이 도 16(b)에 도시된 바와 같이 분할되거나, 또는 바이너리 트리 분할이 수행되지 않을 가능성이 높다.
도 17을 참조하면, 앞서 도 15(b)의 예시에서, 도 17(a)에 도시된 바와 같이 현재 블록(1702)의 공간 머지 후보자로 2번 위치(1701)가 이용된다면, 쿼드 트리 블록은 도 17(b)에 도시된 바와 같이 분할될 가능성이 높다.
도 18을 참조하면, 도 15(b)의 예시에서, 5번 위치(1801, 1802)를 공간 후보자로 이용하는 경우를 가정하여 설명한다.
공간 머지 후보자의 구성 순서에 따라 5번 위치까지 움직임 정보를 확인하여 공간 머지 후보자로 구성한다는 것은 1번 위치의 움직임 정보 및 2번 위치의 움직임 정보는 5번 위치의 움직임 정보는 동일하지 않음을 의미할 수 있다. 이와 같은 움직임 정보를 갖는 경우, 쿼드 트리 블록은 도 18(b)에 도시된 바와 같이 쿼드 트리 구조로 분할되는 분할 플래그의 비트 할당 측면에서 효율적이다.
즉, 도 15(b)의 예시에서 5번 위치(1801, 1802)의 머지 후보자의 움직임 정보를 사용한다면, 쿼드 트리 블록은 도 18(b)에 도시된 바와 같이 분할될 가능성이 높다.
살펴본 바와 같이, 쿼드 트리 블록으로부터 바이너리 트리 형태로 분할된 블록들간 움직임 정보의 유사성은 상대적으로 낮을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 기존의 방법에서와 동일한 위치를 이용한다면, 선택 확률이 낮은 공간 머지 후보자가 머지 후보 리스트에 포함될 수 있어 압축 성능이 저하될 수 밖에 없다.
따라서, 본 발명에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 바이너리 트리 구조로 분할된 블록에서 쿼드 트리 구조로 분할된 블록 경계에 인접한 블록을 머지 후보자로 이용하는 방법을 제안한다.
블록 분할 구조에 따라 상대적으로 선택 확률이 더 높은 머지 후보자를 이용하여 머지 후보자 리스트를 생성함으로써, 예측 성능을 높이고 영상의 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 바이너리 트리 구조로 분할된 블록에서 쿼드 트리 구조로 분할된 블록의 이웃하는 블록을 머지 후보자로 이용함으로써, 쿼드 트리 구조로 분할된 블록 단위로 병렬화를 수행할 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에 따르면, 위와 같은 문제점을 해결함과 동시에 쿼드 트리 블록 단위로 머지 프로세스(merge Process)를 병렬화할 수 있다.
도 19는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 쿼드 트리의 리프 노드 블록 경계에 인접한 블록을 이용하여 공간 머지 후보자를 구성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19를 참조하면, 현재 블록(1902, 1902)이 쿼드 트리 구조의 리프 노드 블록을 나타내는 쿼드 트리 블록으로부터 바이너리 트리 구조로 분할된 블록인 경우, 공간 머지 후보자는 상기 쿼드 트리 블록 경계에 인접한 블록으로 결정될 수 있다. 구체적으로, 공간 머지 후보자는 1번(①), 2번(②), 3번(③), 4번(④), 5번(⑤) 위치의 블록(또는 1번(①), 2번(②), 3번(③), 4번(④), 5번(⑤) 위치의 픽셀을 포함하는 블록)일 수 있다.
인코더/디코더는 1번(①), 2번(②), 3번(③), 4번(④), 5번(⑤) 위치의 움직임 정보를 순차적으로 탐색하여 현재 블록(1902, 1902)의 공간 머지 후보자를 구성할 수 있다.
위와 같은 위치의 공간 머지 후보자를 이용하는 경우, 기존의 방법 대비 압축 성능이 향상될 수 있고, 쿼드 트리 블록 내 바이너리 트리 블록의 움직임 정보를 유도하는 과정에서 바이너리 트리 블록간 의존성이 없기 때문에 쿼드 트리 블록 단위로 병렬화가 수행될 수 있다.
실시예 4
본 발명의 일 실시예에서, 인코더/디코더는 서브 블록 단위로 움직임 정보를 유도하는 ATMVP 또는 ATMVP-ext 방법을 적용할 때, 바이너리 트리 구조로 분할된 블록에서 쿼드 트리 구조로 분할된 블록 경계에 인접한 블록을 머지 후보자로 이용할 수 있다.
본 실시예에서는 QTBT 구조에 적합하게 ATMVP를 유도하기 위한 공간 머지 후보자를 구성하는 방법을 제안한다.
앞서 실시예 3에서 설명한 바와 같이, 공간 머지 후보자 구성 과정에서는 QTBT 블록 분할 구조에 따라 주변 후보자의 움직임 정보의 선택 확률이 낮어지는 문제가 발생할 수 있다. 그러나, ATMVP는 주변 후보자의 움직임 정보에 의해 시간 후보자 픽쳐 내에서 특정되는 블록의 움직임 정보를 이용하기 때문에, 앞서 실시예 3에서 설명한 문제점이 발생하지 않을 수 있다.
따라서, 인코더/디코더는 기존과 동일한 위치(즉, 앞서 설명한 도 10)의 공간 후보자의 움직임 정보를 이용하여 ATMVP를 구성할 수 있다. 구체적으로, 현재 블록이 바이너리 트리 분할된 블록인 경우, 인코더/디코더는 앞서 도 10에서 설명한 위치의 공간 후보자의 움직임 정보를 탐색하여 첫 번째 유효한(또는 이용가능한) 움직임 정보에 의해 특정되는, 시간 후보자 픽쳐 내 블록의 움직임 정보를 서브 블록 단위로 유도하여 현재 블록의 움직임 정보로 결정할 수 있다.
반면에, 인코더/디코더는 앞서 실시예 3에서 제안한 방법과의 통일성 또는 복잡도 완화를 고려하여 앞서 설명한 도 19와 동일한 위치의 공간 후보자의 움직임 정보를 이용하여 ATMVP를 구성할 수도 있다. 구체적으로, 현재 블록이 바이너리 트리 분할된 블록인 경우, 인코더/디코더는 앞서 도 19에서 설명한 위치의 공간 후보자의 움직임 정보를 탐색하여 첫 번째 유효한(또는 이용가능한) 움직임 정보에 의해 특정되는, 시간 후보자 픽쳐 내 블록의 움직임 정보를 서브 블록 단위로 유도하여 현재 블록의 움직임 정보로 결정할 수 있다.
도 20은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 쿼드 트리의 리프 노드 블록 경계에 인접한 블록을 이용하여 공간 머지 후보자를 구성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 20을 참조하면, 쿼드 트리 블록으로부터 바이너리 트리 구조로 3 깊이(depth)까지 분할된 경우를 가정한다.
인코더/디코더는 쿼드 트리 블록 단위 병렬화를 위하여 도 20(a)에 도시된 위치(1번(①), 2번(②), 3번(③), 4번(④), 5번(⑤))의 공간 머지 후보자를 이용하여 머지 후보자 리스트를 구성할 수 있다.
또는, 인코더/디코더는 동일한 바이너리 트리 깊이 블록간의 병렬화를 위하여 도 20(b)에 도시된 위치(1번(①), 2번(②), 3번(③), 4번(④), 5번(⑤))의 공간 머지 후보자를 이용하여 머지 후보자 리스트를 구성할 수도 있다.
인코더는 병렬화가 수행되는 단위를 결정하고, 결정된 병렬화 단위를 하이 레벨 신택스(high-level syntax)를 통해 디코더에 전송할 수도 있다. 예를 들어, 인코더는 병렬화가 수행되는 단위를 시퀀스, 픽쳐, 슬라이스 단위로 디코더에 시그널링할 수 있다. 만약, 인코더에서 병렬화 단위가 전송되는 경우, 디코더는 도 20(a) 또는 도 20(b)에 도시된 공간 후보자 위치를 선택적으로 사용할 수 있다.
실시예 5
본 발명의 일 실시예에서는, QTBT 구조를 고려하여 효율적으로 ATMVP-ext을 적용하는 방법을 제안한다.
앞서 실시예 2에서 설명한 바와 같이, ATMVP-ext은 각 서브 블록 단위로 움직임 정보를 유도한다. QTBT 구조에서는 블록 구조의 다양성이 증가함에 따라 복잡도가 현저히 증가하기 때문에 병렬화 문제가 중요 이슈로 대두되며, 병렬화 수행시 서브 블록의 특성에 따라 주변 후보자 위치의 움직임 정보의 신뢰도가 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
본 실시예에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 ATMVP-ext에 사용되는 공간 후보자 또는 시간 후보자의 위치를 각 서브 블록의 현재 처리 블록 내에서의 위치에 따라 결정하는 방법을 제안한다.
도 21은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 향상된 시간 움직임 벡터 예측자 확장(Advanced Temporal Motion Vector Predictor-extension)을 이용하여 움직임 정보를 유도하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21을 참조하면, 인코더/디코더는 블록 경계가 아닌 위치의 공간 후보자 대신에 시간 후보자의 움직임 정보를 이용하여 ATMVP-ext 움직임 정보를 결정할 수 있다.
예를 들어, 현재 서브 블록(2101)이 현재 블록의 수평 경계에 인접하지 않은 경우, 현재 서브 블록(2101)의 움직임 정보는 현재 블록의 경계에 인접한 블록 중에서 현재 서브 블록(2101)의 수직 방향으로 인접한 블록(2103)의 움직임 정보와, 시간 후보자 픽쳐의 동일 위치(collocated) 블록 내 현재 서브 블록의 좌측(2102), 하측(2104) 및 우측(2105) 위치의 블록의 움직임 정보를 이용하여 결정될 수 있다.
도 22는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 향상된 시간 움직임 벡터 예측자 확장(Advanced Temporal Motion Vector Predictor-extension)을 이용하여 움직임 정보를 유도하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 22를 참조하면, 현재 서브 블록(2201)이 현재 블록 내 좌측 경계 또는 상측 경계에 인접하지 않은 경우, 현재 블록에 인접한 공간 후보자 움직임 벡터를 이용하되, 해당 공간 후보자의 움직임 벡터(2202)에 현재 서브 블록(2201)과의 거리가 커질수록 상대적으로 작은 크기의 값을 가지는 가중치를 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 가중치 값은 1보다 작은 크기의 값을 가질 수 있다.
이상에서는, 머지 모드에서 후보자 리스트를 구성하는 방법을 위주로 설명하였으나, 앞서 설명한 실시예는 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드에서도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 머지 모드가 적용되지 않는 경우 AMVP 모드가 적용되며, 이 경우, 디코더는 이상에서 설명한 방법을 적용하여 AMVP 후보자 리스트를 생성하고, 인코더로부터 수신한 움직임 벡터 차분 값, 참조 픽쳐 인덱스를 이용하여 인터 예측을 수행할 수 있다.
또한, 전술한 실시예들은 독립적으로 적용될 수도 있고, 하나 이상의 실시예가 조합되어 적용될 수도 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 23을 참조하면, 설명의 편의를 위해 디코더를 위주로 설명하나, 본 실시예에 따른 인터 예측 방법은 인코더와 디코더에 동일하게 적용될 수 있다.
디코더는 현재 블록의 공간 머지 후보자(spatial merge candidate) 및 시간 머지 후보자(temporal merge candidate)를 이용하여 머지 후보자 리스트를 생성한다(S2301).
전술한 바와 같이, 현재 블록이 쿼드 트리 구조(quad tree structure)의 리프 노드 블록(leaf node block)을 나타내는 쿼드 트리 블록으로부터 바이너리 트리 구조(binary tree structure)로 분할된 블록인 경우, 상기 공간 머지 후보자는 쿼드 트리 블록 경계에 인접한 블록으로 결정될 수 있다.
구체적으로, 상기 공간 머지 후보자는 상기 쿼드 트리 블록의 좌하측 경계에 인접한 블록, 좌상측 경계에 인접한 블록, 우상측 경계에 인접한 블록, 상측 경계에 인접한 블록 또는 좌측 경계에 인접한 블록 중 적어도 하나로 결정될 수 있다. 여기서, 상기 상측 경계에 인접한 블록은 상기 현재 블록의 좌상측 경계에 인접한 픽셀과 수직 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록 또는 상기 현재 블록의 우상측 픽셀과 수직 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록일 수 있다. 상기 좌측 경계에 인접한 블록은 상기 현재 블록의 좌하측 픽셀과 수평 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록일 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 상기 S2301 단계는 시간 후보자 픽쳐 내에서 상기 공간 머지 후보자의 움직임 정보에 의해 특정되는 블록을 나타내는 제 1 향상된 시간 머지 후보자(ATMVP)를 상기 머지 후보자 리스트에 추가하는 단계를 포함할 수 있다.
만약, 상기 머지 인덱스가 상기 제 1 향상된 시간 머지 후보자를 지시하는 경우, 상기 현재 블록의 예측 블록은 상기 제 1 향상된 시간 머지 후보자의 움직임 정보를 서브 블록(sub-block) 단위로 이용하여 생성될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 상기 S2301 단계는 제 2 향상된 시간 머지 후보자(ATMVP-ext)를 상기 머지 후보자 리스트에 추가하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 2 향상된 시간 머지 후보자의 움직임 정보는 현재 픽쳐 내에서 상기 현재 블록의 경계에 인접한 블록의 움직임 정보 및 시간 후보자 픽쳐 내에서 상기 현재 블록과 동일 위치(collocated) 블록의 움직임 정보를 이용하여 서브 블록(sub-block) 단위로 결정될 수 있다. 그리고, 상기 현재 블록의 현재 서브 블록의 움직임 정보는 상기 현재 블록의 경계에 인접한 블록 중에서 상기 현재 서브 블록의 수평 방향 및 수직 방향으로 인접한 블록의 움직임 정보와, 상기 동일 위치 블록 내 상기 현재 서브 블록의 하측 및 우측 위치의 블록의 움직임 정보를 이용하여 결정될 수 있다.
앞서 도 22에서 설명한 바와 같이, 상기 현재 서브 블록과의 거리에 기초하여 상기 현재 서브 블록의 수평 방향 또는 수직 방향으로 인접한 블록의 움직임 정보에 가중치가 적용될 수도 있다.
앞서 도 21에서 설명한 바와 같이, 상기 현재 서브 블록이 상기 현재 블록의 수직 경계에 인접하지 않은 경우, 상기 현재 서브 블록의 움직임 정보는 상기 현재 블록의 경계에 인접한 블록 중에서 상기 현재 서브 블록의 수평 방향으로 인접한 블록의 움직임 정보와, 상기 동일 위치 블록 내 상기 현재 서브 블록의 상측, 하측 및 우측 위치의 블록의 움직임 정보를 이용하여 결정될 수 있다. 그리고, 상기 현재 서브 블록이 상기 현재 블록의 수평 경계에 인접하지 않은 경우, 상기 현재 서브 블록의 움직임 정보는 상기 현재 블록의 경계에 인접한 블록 중에서 상기 현재 서브 블록의 수직 방향으로 인접한 블록의 움직임 정보와, 상기 동일 위치 블록 내 상기 현재 서브 블록의 좌측, 하측 및 우측 위치의 블록의 움직임 정보를 이용하여 결정될 수 있다.
디코더는 머지 후보자 리스트 내에서 특정 머지 후보자를 지시하는 머지 인덱스(merge index)를 복호화(또는 추출)한다(S2302).
디코더는 머지 인덱스에 의해 지시되는 머지 후보자의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성한다(S2303).
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측부를 보다 구체적으로 예시하는 도면이다.
도 24에서는 설명의 편의를 위해 인터 예측부를 하나의 블록으로 도시하였으나, 인트라 예측부는 인코더 및/또는 디코더에 포함되는 구성으로 구현될 수 있다.
도 24를 참조하면, 인터 예측부는 앞서 도 5 내지 도 23에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 구체적으로, 인터 예측부는 머지 후보자 리스트 구성부(2401), 머지 인덱스 복호화부(2402) 및 예측 블록 생성부(2403)를 포함하여 구성될 수 있다.
머지 후보자 리스트 구성부(2401)는 현재 블록의 공간 머지 후보자(spatial merge candidate) 및 시간 머지 후보자(temporal merge candidate)를 이용하여 머지 후보자 리스트를 생성한다.
전술한 바와 같이, 현재 블록이 쿼드 트리 구조(quad tree structure)의 리프 노드 블록(leaf node block)을 나타내는 쿼드 트리 블록으로부터 바이너리 트리 구조(binary tree structure)로 분할된 블록인 경우, 상기 공간 머지 후보자는 쿼드 트리 블록 경계에 인접한 블록으로 결정될 수 있다.
구체적으로, 상기 공간 머지 후보자는 상기 쿼드 트리 블록의 좌하측 경계에 인접한 블록, 좌상측 경계에 인접한 블록, 우상측 경계에 인접한 블록, 상측 경계에 인접한 블록 또는 좌측 경계에 인접한 블록 중 적어도 하나로 결정될 수 있다. 여기서, 상기 상측 경계에 인접한 블록은 상기 현재 블록의 좌상측 경계에 인접한 픽셀과 수직 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록 또는 상기 현재 블록의 우상측 픽셀과 수직 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록일 수 있다. 상기 좌측 경계에 인접한 블록은 상기 현재 블록의 좌하측 픽셀과 수평 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록일 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 머지 후보자 리스트 구성부(2401)는 시간 후보자 픽쳐 내에서 상기 공간 머지 후보자의 움직임 정보에 의해 특정되는 블록을 나타내는 제 1 향상된 시간 머지 후보자(ATMVP)를 상기 머지 후보자 리스트에 추가할 수 있다.
만약, 상기 머지 인덱스가 상기 제 1 향상된 시간 머지 후보자를 지시하는 경우, 상기 현재 블록의 예측 블록은 상기 제 1 향상된 시간 머지 후보자의 움직임 정보를 서브 블록(sub-block) 단위로 이용하여 생성될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 머지 후보자 리스트 구성부(2401)는 제 2 향상된 시간 머지 후보자(ATMVP-ext)를 상기 머지 후보자 리스트에 추가할 수 있다. 여기서, 상기 제 2 향상된 시간 머지 후보자의 움직임 정보는 현재 픽쳐 내에서 상기 현재 블록의 경계에 인접한 블록의 움직임 정보 및 시간 후보자 픽쳐 내에서 상기 현재 블록과 동일 위치(collocated) 블록의 움직임 정보를 이용하여 서브 블록(sub-block) 단위로 결정될 수 있다. 그리고, 상기 현재 블록의 현재 서브 블록의 움직임 정보는 상기 현재 블록의 경계에 인접한 블록 중에서 상기 현재 서브 블록의 수평 방향 및 수직 방향으로 인접한 블록의 움직임 정보와, 상기 동일 위치 블록 내 상기 현재 서브 블록의 하측 및 우측 위치의 블록의 움직임 정보를 이용하여 결정될 수 있다.
앞서 도 22에서 설명한 바와 같이, 상기 현재 서브 블록과의 거리에 기초하여 상기 현재 서브 블록의 수평 방향 또는 수직 방향으로 인접한 블록의 움직임 정보에 가중치가 적용될 수도 있다.
앞서 도 21에서 설명한 바와 같이, 상기 현재 서브 블록이 상기 현재 블록의 수직 경계에 인접하지 않은 경우, 상기 현재 서브 블록의 움직임 정보는 상기 현재 블록의 경계에 인접한 블록 중에서 상기 현재 서브 블록의 수평 방향으로 인접한 블록의 움직임 정보와, 상기 동일 위치 블록 내 상기 현재 서브 블록의 상측, 하측 및 우측 위치의 블록의 움직임 정보를 이용하여 결정될 수 있다. 그리고, 상기 현재 서브 블록이 상기 현재 블록의 수평 경계에 인접하지 않은 경우, 상기 현재 서브 블록의 움직임 정보는 상기 현재 블록의 경계에 인접한 블록 중에서 상기 현재 서브 블록의 수직 방향으로 인접한 블록의 움직임 정보와, 상기 동일 위치 블록 내 상기 현재 서브 블록의 좌측, 하측 및 우측 위치의 블록의 움직임 정보를 이용하여 결정될 수 있다.
머지 인덱스 복호화부(2402)는 머지 후보자 리스트 내에서 특정 머지 후보자를 지시하는 머지 인덱스(merge index)를 복호화(또는 추출)한다.
예측 블록 생성부(2403)는 머지 인덱스에 의해 지시되는 머지 후보자의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성한다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

Claims (11)

  1. 인터 예측(inter prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서,
    현재 블록의 공간 머지 후보자(spatial merge candidate) 및 시간 머지 후보자(temporal merge candidate)를 이용하여 머지 후보자 리스트를 생성하는 단계;
    상기 머지 후보자 리스트 내에서 특정 머지 후보자를 지시하는 머지 인덱스(merge index)를 복호화하는 단계; 및
    상기 머지 인덱스에 의해 지시되는 머지 후보자의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계를 포함하되,
    상기 현재 블록이 쿼드 트리 구조(quad tree structure)의 리프 노드 블록(leaf node block)을 나타내는 쿼드 트리 블록으로부터 바이너리 트리 구조(binary tree structure)로 분할된 블록인 경우, 상기 공간 머지 후보자는 상기 쿼드 트리 블록 경계에 인접한 블록으로 결정되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공간 머지 후보자는 상기 쿼드 트리 블록의 좌하측 경계에 인접한 블록, 좌상측 경계에 인접한 블록, 우상측 경계에 인접한 블록, 상측 경계에 인접한 블록 또는 좌측 경계에 인접한 블록 중 적어도 하나로 결정되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 상측 경계에 인접한 블록은 상기 현재 블록의 좌상측 경계에 인접한 픽셀과 수직 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록 또는 상기 현재 블록의 우상측 픽셀과 수직 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록인 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 좌측 경계에 인접한 블록은 상기 현재 블록의 좌하측 픽셀과 수평 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록인 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 머지 후보자 리스트를 생성하는 단계는,
    시간 후보자 픽쳐 내에서 상기 공간 머지 후보자의 움직임 정보에 의해 특정되는 블록을 나타내는 제 1 향상된 시간 머지 후보자를 상기 머지 후보자 리스트에 추가하는 단계를 포함하고,
    상기 머지 인덱스가 상기 제 1 향상된 시간 머지 후보자를 지시하는 경우, 상기 현재 블록의 예측 블록은 상기 제 1 향상된 시간 머지 후보자의 움직임 정보를 서브 블록(sub-block) 단위로 이용하여 생성되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 머지 후보자 리스트를 생성하는 단계는,
    제 2 향상된 시간 머지 후보자를 상기 머지 후보자 리스트에 추가하는 단계를 포함하고,
    상기 제 2 향상된 시간 머지 후보자의 움직임 정보는 현재 픽쳐 내에서 상기 현재 블록의 경계에 인접한 블록의 움직임 정보 및 시간 후보자 픽쳐 내에서 상기 현재 블록과 동일 위치(collocated) 블록의 움직임 정보를 이용하여 서브 블록(sub-block) 단위로 결정되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 현재 블록의 현재 서브 블록의 움직임 정보는 상기 현재 블록의 경계에 인접한 블록 중에서 상기 현재 서브 블록의 수평 방향 및 수직 방향으로 인접한 블록의 움직임 정보와, 상기 동일 위치 블록 내 상기 현재 서브 블록의 하측 및 우측 위치의 블록의 움직임 정보를 이용하여 결정되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 현재 서브 블록과의 거리에 기초하여 상기 현재 서브 블록의 수평 방향 또는 수직 방향으로 인접한 블록의 움직임 정보에 가중치가 적용되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 현재 서브 블록이 상기 현재 블록의 수직 경계에 인접하지 않은 경우, 상기 현재 서브 블록의 움직임 정보는 상기 현재 블록의 경계에 인접한 블록 중에서 상기 현재 서브 블록의 수평 방향으로 인접한 블록의 움직임 정보와, 상기 동일 위치 블록 내 상기 현재 서브 블록의 상측, 하측 및 우측 위치의 블록의 움직임 정보를 이용하여 결정되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 현재 서브 블록이 상기 현재 블록의 수평 경계에 인접하지 않은 경우, 상기 현재 서브 블록의 움직임 정보는 상기 현재 블록의 경계에 인접한 블록 중에서 상기 현재 서브 블록의 수직 방향으로 인접한 블록의 움직임 정보와, 상기 동일 위치 블록 내 상기 현재 서브 블록의 좌측, 하측 및 우측 위치의 블록의 움직임 정보를 이용하여 결정되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  11. 인터 예측(inter prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서,
    현재 블록의 공간 머지 후보자(spatial merge candidate) 및 시간 머지 후보자(temporal merge candidate)를 이용하여 머지 후보자 리스트를 생성하는 머지 후보자 리스트 생성부;
    상기 머지 후보자 리스트 내에서 특정 머지 후보자를 지시하는 머지 인덱스(merge index)를 복호화하는 머지 인덱스 복호화부; 및
    상기 머지 인덱스에 의해 지시되는 머지 후보자의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 예측 블록 생성부를 포함하되,
    상기 현재 블록이 쿼드 트리 구조(quad tree structure)의 리프 노드 블록(leaf node block)을 나타내는 쿼드 트리 블록으로부터 바이너리 트리 구조(binary tree structure)로 분할된 블록인 경우, 상기 공간 머지 후보자는 상기 쿼드 트리 블록 경계에 인접한 블록으로 결정되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 장치.
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