WO2018164505A1 - 영상 부호화 또는 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

영상 부호화 또는 복호화 방법 및 장치 Download PDF

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WO2018164505A1
WO2018164505A1 PCT/KR2018/002760 KR2018002760W WO2018164505A1 WO 2018164505 A1 WO2018164505 A1 WO 2018164505A1 KR 2018002760 W KR2018002760 W KR 2018002760W WO 2018164505 A1 WO2018164505 A1 WO 2018164505A1
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이배근
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주식회사 케이티
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    • H04N19/176—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being an image region, e.g. an object the region being a block, e.g. a macroblock
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Definitions

  • the present invention relates to a video encoding or decoding method and apparatus.
  • High efficiency image compression techniques can be used to solve these problems caused by high resolution and high quality image data.
  • An inter-screen prediction technique for predicting pixel values included in the current picture from a picture before or after the current picture using an image compression technique an intra prediction technique for predicting pixel values included in a current picture using pixel information in the current picture
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for efficiently performing inter prediction on an encoding or decoding target block in encoding or decoding an image signal.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for image encoding / decoding using a motion shared coding unit.
  • the image decoding method in the image decoding method for decoding an image for each coding unit corresponding to a unit to which inter prediction or intra prediction is applied, deriving a prediction unit of a first coding unit using motion information; ; And deriving the prediction unit of the second coding unit using the motion information derived based on the motion information of the first coding unit.
  • the image decoding method may further include determining whether the first coding unit and the second coding unit belong to the same motion sharing coding unit, and wherein the first coding unit and the second coding unit are determined. If the coding unit belongs to the same motion sharing coding unit, the prediction unit of the second coding unit may be derived using the motion information derived based on the motion information of the first coding unit.
  • the motion sharing coding unit may be a square block including the at least one non-square coding unit.
  • the size of the motion sharing coding unit may be determined based on a syntax element representing the size of the motion sharing coding unit extracted from the bitstream.
  • first coding unit and the second coding unit may share the same motion information according to a syntax element indicating whether coding units in the motion sharing coding unit share motion information.
  • the shared motion information may include at least one of prediction direction information, spatial motion vector, temporal motion vector, motion vector candidate list, motion vector indicator, merge index, merge candidate list, reference picture index, or reference picture list. Can be.
  • the image encoding method is an image encoding method for encoding an image for each coding unit corresponding to a unit to which inter prediction or intra prediction is applied, wherein the first coding unit is motion estimation and motion compensation by using inter prediction. Doing; Using inter prediction, motion estimation and motion compensation of the second coding unit; And when the first coding unit and the second coding unit share the same motion information, encoding the shared motion information.
  • the image decoding apparatus is an image decoding apparatus for decoding an image for each coding unit corresponding to a unit to which inter prediction or intra prediction is applied, and induces a prediction unit of a first coding unit by using motion information.
  • the prediction unit of the second coding unit may be derived using the motion information derived based on the motion information of the first coding unit.
  • the image encoding apparatus In an image encoding apparatus for encoding an image for each coding unit corresponding to a unit to which inter prediction or intra prediction is applied, the image encoding apparatus according to the present invention derives a prediction unit of a first coding unit using inter prediction, An inter prediction unit for deriving a prediction unit of the second coding unit using inter prediction; And an entropy encoder configured to encode the shared motion information when the first coding unit and the second coding unit share the same motion information.
  • the recording medium according to the present invention is a recording medium including an image signal bitstream, and the image signal bitstream included in the recording medium encodes an image for each coding unit corresponding to a unit to which inter prediction or intra prediction is applied.
  • the image encoding method includes: deriving a prediction unit of the first coding unit using inter prediction, and deriving a prediction unit of the second coding unit using inter prediction. ; And when the first coding unit and the second coding unit share the same motion information, encoding the shared motion information.
  • inter prediction can be efficiently performed on a block to be encoded or decoded.
  • coding and decoding efficiency can be improved by sharing motion information among different coding units.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an image encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an image decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 illustrates an example in which a coding block is hierarchically divided based on a tree structure according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a partition type in which binary tree based partitioning is allowed as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which only a specific type of binary tree based partitioning is allowed as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an example in which information related to a binary tree split permission number is encoded / decoded according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a partition mode that can be applied to a coding block as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an inter prediction method according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a process of deriving motion information of a current block when a merge mode is applied to the current block.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a process of deriving motion information of a current block when an AMVP mode is applied to the current block.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a coding tree unit including a non-square coding unit according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a case in which a region having a predetermined size is set as a motion sharing coding unit according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a syntax element isUseMSCUflag associated with each MSCU according to one embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating an image encoding method using an MSCU, according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • 15 is a flowchart illustrating an image decoding method using an MSCU, according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an image encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the image encoding apparatus 100 may include a picture splitter 110, a predictor 120 and 125, a transformer 130, a quantizer 135, a realigner 160, and an entropy encoder. 165, an inverse quantizer 140, an inverse transformer 145, a filter 150, and a memory 155.
  • each of the components shown in FIG. 1 is independently illustrated to represent different characteristic functions in the image encoding apparatus, and does not mean that each of the components is made of separate hardware or one software component unit.
  • each component is included in each component for convenience of description, and at least two of the components may be combined into one component, or one component may be divided into a plurality of components to perform a function.
  • Integrated and separate embodiments of the components are also included within the scope of the present invention without departing from the spirit of the invention.
  • the components may not be essential components for performing essential functions in the present invention, but may be optional components for improving performance.
  • the present invention can be implemented including only the components essential for implementing the essentials of the present invention except for the components used for improving performance, and the structure including only the essential components except for the optional components used for improving performance. Also included in the scope of the present invention.
  • the picture dividing unit 110 may divide the input picture into at least one processing unit.
  • the processing unit may be a prediction unit (PU), a transform unit (TU), or a coding unit (CU).
  • the picture dividing unit 110 divides one picture into a combination of a plurality of coding units, prediction units, and transformation units, and combines one coding unit, prediction unit, and transformation unit on a predetermined basis (eg, a cost function). You can select to encode the picture.
  • one picture may be divided into a plurality of coding units.
  • a recursive tree structure such as a quad tree structure may be used, and coding is divided into other coding units by using one image or a largest coding unit as a root.
  • the unit may be split with as many child nodes as the number of split coding units. Coding units that are no longer split according to certain restrictions become leaf nodes. That is, when it is assumed that only square division is possible for one coding unit, one coding unit may be split into at most four other coding units.
  • a coding unit may be used as a unit for encoding or may be used as a unit for decoding.
  • the prediction unit may be split in the form of at least one square or rectangle having the same size in one coding unit, or the prediction unit of any one of the prediction units split in one coding unit is different from one another. It may be divided to have a different shape and / or size than the unit.
  • the intra prediction may be performed without splitting into a plurality of prediction units NxN.
  • the predictors 120 and 125 may include an inter predictor 120 that performs inter prediction and an intra predictor 125 that performs intra prediction. Whether to use inter prediction or intra prediction on the prediction unit may be determined, and specific information (eg, an intra prediction mode, a motion vector, a reference picture, etc.) according to each prediction method may be determined. In this case, the processing unit in which the prediction is performed may differ from the processing unit in which the prediction method and the details are determined. For example, the method of prediction and the prediction mode may be determined in the prediction unit, and the prediction may be performed in the transform unit. The residual value (residual block) between the generated prediction block and the original block may be input to the transformer 130.
  • specific information eg, an intra prediction mode, a motion vector, a reference picture, etc.
  • prediction mode information and motion vector information used for prediction may be encoded by the entropy encoder 165 together with the residual value and transmitted to the decoder.
  • the original block may be encoded as it is and transmitted to the decoder without generating the prediction block through the prediction units 120 and 125.
  • the inter prediction unit 120 may predict the prediction unit based on the information of at least one of the previous picture or the next picture of the current picture. In some cases, the inter prediction unit 120 may predict the prediction unit based on the information of the partial region in which the encoding is completed in the current picture. You can also predict units.
  • the inter predictor 120 may include a reference picture interpolator, a motion predictor, and a motion compensator.
  • the reference picture interpolator may receive reference picture information from the memory 155 and generate pixel information of an integer pixel or less in the reference picture.
  • a DCT based 8-tap interpolation filter having different filter coefficients may be used to generate pixel information of integer pixels or less in units of 1/4 pixels.
  • a DCT-based interpolation filter having different filter coefficients may be used to generate pixel information of an integer pixel or less in units of 1/8 pixels.
  • the motion predictor may perform motion prediction based on the reference picture interpolated by the reference picture interpolator.
  • various methods such as full search-based block matching algorithm (FBMA), three step search (TSS), and new three-step search algorithm (NTS) may be used.
  • FBMA full search-based block matching algorithm
  • TSS three step search
  • NTS new three-step search algorithm
  • the motion vector may have a motion vector value of 1/2 or 1/4 pixel units based on the interpolated pixels.
  • the motion prediction unit may predict the current prediction unit by using a different motion prediction method.
  • various methods such as a skip method, a merge method, an advanced motion vector prediction (AMVP) method, an intra block copy method, and the like may be used.
  • AMVP advanced motion vector prediction
  • the intra predictor 125 may generate a prediction unit based on reference pixel information around the current block, which is pixel information in the current picture. If the neighboring block of the current prediction unit is a block that has performed inter prediction, and the reference pixel is a pixel that has performed inter prediction, the reference pixel of the block that has performed intra prediction around the reference pixel included in the block where the inter prediction has been performed Can be used as a substitute for information. That is, when the reference pixel is not available, the unavailable reference pixel information may be replaced with at least one reference pixel among the available reference pixels.
  • a prediction mode may have a directional prediction mode using reference pixel information according to a prediction direction, and a non-directional mode using no directional information when performing prediction.
  • the mode for predicting the luminance information and the mode for predicting the color difference information may be different, and the intra prediction mode information or the predicted luminance signal information used for predicting the luminance information may be utilized to predict the color difference information.
  • intra prediction When performing intra prediction, if the size of the prediction unit and the size of the transform unit are the same, the intra prediction on the prediction unit is performed based on the pixels on the left of the prediction unit, the pixels on the upper left, and the pixels on the top. Can be performed. However, when performing intra prediction, if the size of the prediction unit is different from that of the transform unit, intra prediction may be performed using a reference pixel based on the transform unit. In addition, intra prediction using NxN division may be used only for a minimum coding unit.
  • the intra prediction method may generate a prediction block after applying an adaptive intra smoothing (AIS) filter to a reference pixel according to a prediction mode.
  • AIS adaptive intra smoothing
  • the type of AIS filter applied to the reference pixel may be different.
  • the intra prediction mode of the current prediction unit may be predicted from the intra prediction mode of the prediction unit existing around the current prediction unit.
  • the prediction mode of the current prediction unit is predicted by using the mode information predicted from the neighboring prediction unit, if the intra prediction mode of the current prediction unit and the neighboring prediction unit is the same, the current prediction unit and the neighboring prediction unit using the predetermined flag information If the prediction modes of the current prediction unit and the neighboring prediction unit are different, entropy encoding may be performed to encode the prediction mode information of the current block.
  • a residual block may include a prediction unit performing prediction based on the prediction units generated by the prediction units 120 and 125 and residual information including residual information that is a difference from an original block of the prediction unit.
  • the generated residual block may be input to the transformer 130.
  • the transform unit 130 converts the residual block including residual information of the original block and the prediction unit generated by the prediction units 120 and 125 into a discrete cosine transform (DCT), a discrete sine transform (DST), and a KLT. You can convert using the same conversion method. Whether to apply DCT, DST, or KLT to transform the residual block may be determined based on intra prediction mode information of the prediction unit used to generate the residual block.
  • DCT discrete cosine transform
  • DST discrete sine transform
  • KLT KLT
  • the quantization unit 135 may quantize the values converted by the transformer 130 into the frequency domain.
  • the quantization coefficient may change depending on the block or the importance of the image.
  • the value calculated by the quantization unit 135 may be provided to the inverse quantization unit 140 and the reordering unit 160.
  • the reordering unit 160 may reorder coefficient values with respect to the quantized residual value.
  • the reordering unit 160 may change the two-dimensional block shape coefficients into a one-dimensional vector form through a coefficient scanning method. For example, the reordering unit 160 may scan from DC coefficients to coefficients in the high frequency region by using a Zig-Zag scan method and change them into one-dimensional vectors.
  • a vertical scan that scans two-dimensional block shape coefficients in a column direction instead of a zig-zag scan may be used, and a horizontal scan that scans two-dimensional block shape coefficients in a row direction. That is, according to the size of the transform unit and the intra prediction mode, it is possible to determine which scan method among the zig-zag scan, the vertical scan, and the horizontal scan is used.
  • the entropy encoder 165 may perform entropy encoding based on the values calculated by the reordering unit 160. Entropy encoding may use various encoding methods such as, for example, Exponential Golomb, Context-Adaptive Variable Length Coding (CAVLC), and Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC).
  • Entropy encoding may use various encoding methods such as, for example, Exponential Golomb, Context-Adaptive Variable Length Coding (CAVLC), and Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC).
  • the entropy encoder 165 receives residual value coefficient information, block type information, prediction mode information, partition unit information, prediction unit information, transmission unit information, and motion of the coding unit from the reordering unit 160 and the prediction units 120 and 125.
  • Various information such as vector information, reference frame information, interpolation information of a block, and filtering information can be encoded.
  • the entropy encoder 165 may entropy encode a coefficient value of a coding unit input from the reordering unit 160.
  • the inverse quantizer 140 and the inverse transformer 145 inverse quantize the quantized values in the quantizer 135 and inversely transform the transformed values in the transformer 130.
  • the residual value generated by the inverse quantizer 140 and the inverse transformer 145 is reconstructed by combining the prediction units predicted by the motion estimator, the motion compensator, and the intra predictor included in the predictors 120 and 125. You can create a Reconstructed Block.
  • the filter unit 150 may include at least one of a deblocking filter, an offset correction unit, and an adaptive loop filter (ALF).
  • a deblocking filter may include at least one of a deblocking filter, an offset correction unit, and an adaptive loop filter (ALF).
  • ALF adaptive loop filter
  • the deblocking filter may remove block distortion caused by boundaries between blocks in the reconstructed picture.
  • it may be determined whether to apply a deblocking filter to the current block based on the pixels included in several columns or rows included in the block.
  • a strong filter or a weak filter may be applied according to the required deblocking filtering strength.
  • horizontal filtering and vertical filtering may be performed in parallel when vertical filtering and horizontal filtering are performed.
  • the offset correction unit may correct the offset with respect to the original image on a pixel-by-pixel basis for the deblocking image.
  • the pixels included in the image are divided into a predetermined number of areas, and then, an area to be offset is determined, an offset is applied to the corresponding area, or offset considering the edge information of each pixel. You can use this method.
  • Adaptive Loop Filtering may be performed based on a value obtained by comparing the filtered reconstructed image with the original image. After dividing the pixels included in the image into a predetermined group, one filter to be applied to the group may be determined and filtering may be performed for each group. For information related to whether to apply ALF, a luminance signal may be transmitted for each coding unit (CU), and the shape and filter coefficient of an ALF filter to be applied may vary according to each block. In addition, regardless of the characteristics of the block to be applied, the same type (fixed form) of the ALF filter may be applied.
  • ALF Adaptive Loop Filtering
  • the memory 155 may store the reconstructed block or picture calculated by the filter unit 150, and the stored reconstructed block or picture may be provided to the predictors 120 and 125 when performing inter prediction.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an image decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the image decoder 200 includes an entropy decoder 210, a reordering unit 215, an inverse quantizer 220, an inverse transformer 225, a predictor 230, 235, and a filter unit ( 240, a memory 245 may be included.
  • the input bitstream may be decoded by a procedure opposite to that of the image encoder.
  • the entropy decoder 210 may perform entropy decoding in a procedure opposite to that of the entropy encoding performed by the entropy encoder of the image encoder. For example, various methods such as Exponential Golomb, Context-Adaptive Variable Length Coding (CAVLC), and Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC) may be applied to the method performed by the image encoder.
  • various methods such as Exponential Golomb, Context-Adaptive Variable Length Coding (CAVLC), and Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC) may be applied to the method performed by the image encoder.
  • the entropy decoder 210 may decode information related to intra prediction and inter prediction performed by the encoder.
  • the reordering unit 215 may reorder the entropy decoded bitstream by the entropy decoding unit 210 based on a method of rearranging the bitstream. Coefficients expressed in the form of a one-dimensional vector may be reconstructed by reconstructing the coefficients in a two-dimensional block form.
  • the reordering unit 215 may be realigned by receiving information related to coefficient scanning performed by the encoder and performing reverse scanning based on the scanning order performed by the corresponding encoder.
  • the inverse quantization unit 220 may perform inverse quantization based on the quantization parameter provided by the encoder and the coefficient values of the rearranged block.
  • the inverse transform unit 225 may perform an inverse transform, i.e., an inverse DCT, an inverse DST, and an inverse KLT, for a quantization result performed by the image encoder, that is, a DCT, DST, and KLT. Inverse transformation may be performed based on a transmission unit determined by the image encoder.
  • the inverse transform unit 225 of the image decoder may selectively perform a transform scheme (eg, DCT, DST, KLT) according to a plurality of pieces of information such as a prediction method, a size of a current block, and a prediction direction.
  • a transform scheme eg, DCT, DST, KLT
  • the prediction units 230 and 235 may generate the prediction block based on the prediction block generation related information provided by the entropy decoder 210 and previously decoded blocks or picture information provided by the memory 245.
  • Intra prediction is performed on a prediction unit based on a pixel, but when intra prediction is performed, when the size of the prediction unit and the size of the transformation unit are different, intra prediction may be performed using a reference pixel based on the transformation unit. Can be. In addition, intra prediction using NxN division may be used only for a minimum coding unit.
  • the predictors 230 and 235 may include a prediction unit determiner, an inter predictor, and an intra predictor.
  • the prediction unit determiner receives various information such as prediction unit information input from the entropy decoder 210, prediction mode information of the intra prediction method, and motion prediction related information of the inter prediction method, and distinguishes the prediction unit from the current coding unit, and predicts It may be determined whether the unit performs inter prediction or intra prediction.
  • the inter prediction unit 230 predicts the current prediction based on information included in at least one of a previous picture or a subsequent picture of the current picture including the current prediction unit by using information required for inter prediction of the current prediction unit provided by the image encoder. Inter prediction may be performed on a unit. Alternatively, inter prediction may be performed based on information of some regions pre-restored in the current picture including the current prediction unit.
  • a motion prediction method of a prediction unit included in a coding unit based on a coding unit includes a skip mode, a merge mode, an AMVP mode, and an intra block copy mode. It can be determined whether or not it is a method.
  • the intra predictor 235 may generate a prediction block based on pixel information in the current picture.
  • intra prediction may be performed based on intra prediction mode information of the prediction unit provided by the image encoder.
  • the intra predictor 235 may include an adaptive intra smoothing (AIS) filter, a reference pixel interpolator, and a DC filter.
  • the AIS filter is a part of filtering the reference pixel of the current block and determines whether to apply the filter according to the prediction mode of the current prediction unit.
  • AIS filtering may be performed on the reference pixel of the current block by using the prediction mode and the AIS filter information of the prediction unit provided by the image encoder. If the prediction mode of the current block is a mode that does not perform AIS filtering, the AIS filter may not be applied.
  • the reference pixel interpolator may generate a reference pixel having an integer value or less by interpolating the reference pixel. If the prediction mode of the current prediction unit is a prediction mode for generating a prediction block without interpolating the reference pixel, the reference pixel may not be interpolated.
  • the DC filter may generate the prediction block through filtering when the prediction mode of the current block is the DC mode.
  • the reconstructed block or picture may be provided to the filter unit 240.
  • the filter unit 240 may include a deblocking filter, an offset correction unit, and an ALF.
  • Information about whether a deblocking filter is applied to a corresponding block or picture, and when the deblocking filter is applied to the corresponding block or picture, may be provided with information about whether a strong filter or a weak filter is applied.
  • the deblocking filter related information provided by the image encoder may be provided and the deblocking filtering of the corresponding block may be performed in the image decoder.
  • the offset correction unit may perform offset correction on the reconstructed image based on the type of offset correction and offset value information applied to the image during encoding.
  • the ALF may be applied to a coding unit based on ALF application information, ALF coefficient information, and the like provided from the encoder. Such ALF information may be provided included in a specific parameter set.
  • the memory 245 may store the reconstructed picture or block to use as a reference picture or reference block, and may provide the reconstructed picture to the output unit.
  • a coding unit is used as a coding unit for convenience of description, but may also be a unit for performing decoding as well as encoding.
  • the current block represents a block to be encoded / decoded, and according to the encoding / decoding step, a coding tree block (or a coding tree unit), an encoding block (or a coding unit), a transform block (or a transform unit), or a prediction block. (Or prediction unit) or the like.
  • One picture may be divided into square or non-square basic blocks and encoded / decoded.
  • the basic block may be referred to as a coding tree unit.
  • a coding tree unit may be defined as a coding unit of the largest size allowed in a sequence or slice. Information regarding whether the coding tree unit is square or non-square or the size of the coding tree unit may be signaled through a sequence parameter set, a picture parameter set or a slice header.
  • the coding tree unit may be divided into smaller sized partitions.
  • the partition generated by dividing the coding tree unit is called depth 1
  • the partition generated by dividing the partition having depth 1 may be defined as depth 2. That is, a partition generated by dividing a partition that is a depth k in a coding tree unit may be defined as having a depth k + 1.
  • a partition of any size generated as the coding tree unit is split may be defined as a coding unit.
  • the coding unit may be split recursively or split into basic units for performing prediction, quantization, transform, or in-loop filtering.
  • an arbitrary size partition generated as a coding unit is divided may be defined as a coding unit or a transform unit or a prediction unit that is a basic unit for performing prediction, quantization, transform, or in-loop filtering.
  • Partitioning of the coding tree unit or the coding unit may be performed based on at least one of a vertical line or a horizontal line.
  • the number of vertical lines or horizontal lines partitioning the coding tree unit or the coding unit may be at least one. For example, by splitting a coding tree unit or coding unit into two partitions using one vertical line or one horizontal line, or by using two vertical lines or two horizontal lines, the coding tree unit or coding unit into three partitions. Can be divided Alternatively, one vertical line and one horizontal line may be used to divide a coding tree unit or coding unit into four partitions of 1/2 length and width.
  • the partitions may have a uniform size or may have different sizes. Alternatively, one partition may have a different size than the other partition.
  • a coding tree unit or a coding unit is divided into a quad tree or binary tree structure.
  • splitting of a coding tree unit or coding units using more vertical lines or more horizontal lines is also possible.
  • FIG. 3 illustrates an example in which a coding block is hierarchically divided based on a tree structure according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the input video signal is decoded in predetermined block units, and the basic unit for decoding the input video signal in this way is called a coding block.
  • the coding block may be a unit for performing intra / inter prediction, transformation, and quantization.
  • a prediction mode eg, an intra prediction mode or an inter prediction mode
  • the coding block can be a square or non-square block with any size in the range 8x8 to 64x64, and can be a square or non-square block with a size of 128x128, 256x256 or more.
  • the coding block may be hierarchically divided based on at least one of a quad tree and a binary tree.
  • quad tree-based partitioning may mean a method in which a 2Nx2N coding block is divided into four NxN coding blocks
  • binary tree-based partitioning may mean a method in which one coding block is divided into two coding blocks. Even if binary tree-based partitioning is performed, there may be a square coding block at a lower depth.
  • Binary tree-based partitioning may be performed symmetrically or asymmetrically.
  • the coding block divided based on the binary tree may be a square block or a non-square block such as a rectangle.
  • a partition type that allows binary tree based partitioning may be symmetric 2NxN (horizontal non-square coding unit) or Nx2N (vertical non-square coding unit), asymmetric, as in the example shown in FIG. It may include at least one of asymmetric nLx2N, nRx2N, 2NxnU or 2NxnD.
  • Binary tree-based partitioning may be limitedly limited to either symmetric or asymmetric partitions.
  • configuring the coding tree unit into square blocks may correspond to quad tree CU partitioning
  • configuring the coding tree unit into symmetric non-square blocks may correspond to binary tree partitioning.
  • Configuring the coding tree unit into square blocks and symmetric non-square blocks may correspond to quad and binary tree CU partitioning.
  • Binary tree-based partitioning may be performed on coding blocks in which quadtree-based partitioning is no longer performed.
  • Quad tree-based partitioning may no longer be performed on a coding block partitioned based on a binary tree.
  • the division of the lower depth may be determined depending on the division type of the upper depth. For example, when binary tree-based partitioning is allowed in two or more depths, only a binary tree-based partitioning of the same type as a binary tree partitioning of an upper depth may be allowed in a lower depth. For example, when the binary tree based splitting is performed in the 2NxN form at the upper depth, the binary tree based splitting in the 2NxN form may be performed at the lower depth. Alternatively, when binary tree-based partitioning is performed in an Nx2N form at an upper depth, Nx2N-type binary tree-based partitioning may be allowed in a lower depth.
  • slices, coding tree units, or coding units only certain types of binary tree based partitioning may be used.
  • the 2NxN or Nx2N type binary tree based partitioning may be limited to the coding tree unit.
  • the allowed partition type may be predefined in the encoder or the decoder, and information about the allowed partition type or the not allowed partition type may be encoded and signaled through a bitstream.
  • FIG. 5 illustrates an example in which only a specific type of binary tree based partitioning is allowed.
  • FIG. 5A illustrates an example in which only binary tree-based partitioning in the form of Nx2N is allowed
  • FIG. 5B illustrates an example in which only binary tree-based partitioning in the form of 2NxN is allowed.
  • Information indicating a quad tree based partition, information about a size / depth of a coding block allowing quad tree based partitioning, and binary tree based partitioning to implement the quad tree or binary tree based adaptive partitioning Information about the size / depth of coding blocks that allow binary tree based splitting, information about the size / depth of coding blocks that do not allow binary tree based splitting, or whether the binary tree based splitting is vertical, or Information about whether the image is in the horizontal direction may be used.
  • the number of times that binary tree splitting is allowed, the depth for which binary tree splitting is allowed or the number of depths for which binary tree splitting is allowed may be obtained.
  • the information may be encoded in a coding tree unit or a coding unit and transmitted to a decoder through a bitstream.
  • a syntax 'max_binary_depth_idx_minus1' indicating a maximum depth that allows binary tree splitting may be encoded / decoded through the bitstream through the bitstream.
  • max_binary_depth_idx_minus1 + 1 may indicate the maximum depth allowed for binary tree splitting.
  • binary tree splitting is performed on a coding unit having a depth of 2 and a coding unit having a depth of 3. Accordingly, information indicating the number of times binary tree splitting has been performed in the coding tree unit (2 times), information indicating the maximum depth (depth 3) allowed for binary tree splitting in the coding tree unit, or binary tree splitting in the coding tree unit is obtained. At least one of information indicating the number of allowed depths (2, depth 2, and depth 3) may be encoded / decoded through the bitstream.
  • At least one of the number of times that the binary tree split is allowed, the depth in which the binary tree split is allowed, or the number of the depths in which the binary tree split is allowed may be obtained for each sequence and slice.
  • the information may be encoded in a sequence, picture or slice unit and transmitted through a bitstream.
  • at least one of the number of binary tree splits, the maximum depth allowed for binary tree splits, or the number of depths allowed for binary tree splits may be different in the first and second slices. For example, in the first slice, binary tree splitting is allowed only at one depth, while in the second slice, binary tree splitting may be allowed at two depths.
  • At least one of the number of times that a binary tree split is allowed, the depth that allows a binary tree split, or the number of depths that allow a binary tree split may be differently set according to a temporal ID (TemporalID) of a slice or a picture.
  • TemporalID a temporal ID
  • the temporal level identifier TemporalID may be used to identify each of a plurality of layers of an image having at least one scalability among a view, a spatial, a temporal, or a quality. will be.
  • the first coding block 300 having a split depth of k may be divided into a plurality of second coding blocks based on a quad tree.
  • the second coding blocks 310 to 340 are square blocks having half the width and the height of the first coding block, and the split depth of the second coding block may be increased to k + 1.
  • the second coding block 310 having the division depth k + 1 may be divided into a plurality of third coding blocks having the division depth k + 2. Partitioning of the second coding block 310 may be selectively performed using either a quart tree or a binary tree according to a partitioning scheme.
  • the splitting scheme may be determined based on at least one of information indicating splitting based on the quad tree or information indicating splitting based on the binary tree.
  • the second coding block 310 When the second coding block 310 is divided on the basis of the quart tree, the second coding block 310 is divided into four third coding blocks 310a having half the width and the height of the second coding block, The split depth can be increased to k + 2.
  • the second coding block 310 when the second coding block 310 is divided on a binary tree basis, the second coding block 310 may be split into two third coding blocks. In this case, each of the two third coding blocks is a non-square block having one half of the width and the height of the second coding block, and the split depth may be increased to k + 2.
  • the second coding block may be determined as a non-square block in the horizontal direction or the vertical direction according to the division direction, and the division direction may be determined based on information about whether the binary tree-based division is the vertical direction or the horizontal direction.
  • the second coding block 310 may be determined as an end coding block that is no longer split based on the quad tree or the binary tree, and in this case, the corresponding coding block may be used as a prediction block or a transform block.
  • the third coding block 310a may be determined as an end coding block like the division of the second coding block 310, or may be further divided based on a quad tree or a binary tree.
  • the third coding block 310b split based on the binary tree may be further divided into a vertical coding block 310b-2 or a horizontal coding block 310b-3 based on the binary tree, and corresponding coding
  • the partition depth of the block can be increased to k + 3.
  • the third coding block 310b may be determined as an end coding block 310b-1 that is no longer split based on the binary tree, in which case the coding block 310b-1 may be used as a prediction block or a transform block. Can be.
  • the above-described partitioning process allows information about the size / depth of a coding block that allows quad-tree based partitioning, information about the size / depth of the coding block that allows binary tree-based partitioning, or binary-tree based partitioning. It may be limitedly performed based on at least one of information about the size / depth of the coding block that is not.
  • the size of the coding block may be limited to a predetermined number, or the size of the coding block in the predetermined unit may have a fixed value.
  • the size of the coding block in the sequence or the size of the coding block in the picture may be limited to 256x256, 128x128 or 32x32.
  • Information representing the size of a coding block in a sequence or picture may be signaled through a sequence header or picture header.
  • the coding unit may take a square or a rectangle of any size.
  • the coding block is encoded using at least one of a skip mode, an intra prediction, an inter prediction, or a skip method.
  • a prediction block may be determined through prediction division of the coding block. Predictive partitioning of a coding block may be performed by a partition mode (Part_mode) indicating a partition type of a coding block.
  • Part_mode partition mode
  • the size or shape of the prediction block may be determined according to the partition mode of the coding block. For example, the size of the prediction block determined according to the partition mode may have a value equal to or smaller than the size of the coding block.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a partition mode that may be applied to a coding block when the coding block is encoded by inter prediction.
  • any one of eight partition modes may be applied to the coding block, as shown in the example illustrated in FIG. 7.
  • partition mode PART_2Nx2N or PART_NxN may be applied to the coding block.
  • PART_NxN may be applied when the coding block has a minimum size.
  • the minimum size of the coding block may be predefined in the encoder and the decoder.
  • information about the minimum size of the coding block may be signaled through the bitstream.
  • the minimum size of the coding block is signaled through the slice header, and accordingly, the minimum size of the coding block may be defined for each slice.
  • the size of the prediction block may have a size of 64x64 to 4x4.
  • the prediction block may not have a 4x4 size in order to reduce the memory bandwidth.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an inter prediction method according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the motion information of the current block may be determined (S810).
  • the motion information of the current block may include at least one of a motion vector of the current block, a reference picture index of the current block, or an inter prediction direction of the current block.
  • the motion information of the current block may be obtained based on at least one of information signaled through a bitstream or motion information of a neighboring block neighboring the current block.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a process of deriving motion information of a current block when a merge mode is applied to the current block.
  • a spatial merge candidate may be derived from a spatial neighboring block of the current block (S910).
  • the spatial neighboring block may include at least one of a block adjacent to a top, left, or corner of the current block (eg, at least one of a top left corner, a top right corner, or a bottom left corner).
  • the motion information of the spatial merge candidate may be set to be the same as the motion information of the spatial neighboring block.
  • a temporal merge candidate may be derived from a temporal neighboring block of the current block (S920).
  • a temporal neighboring block may mean a co-located block included in a collocated picture.
  • the collocated picture has a different temporal order (Picture Order Count, POC) than the current picture containing the current block.
  • the collocated picture may be determined by a picture having a predefined index in the reference picture list or by an index signaled from the bitstream.
  • the temporal neighboring block may be determined as any block in the block having the same position and size as the current block in the collocated picture or a block adjacent to a block having the same position and size as the current block. For example, at least one of a block including a center coordinate of a block having the same position and size as the current block in the collocated picture, or a block adjacent to a lower right boundary of the block may be determined as a temporal neighboring block.
  • the motion information of the temporal merge candidate may be determined based on the motion information of the temporal neighboring block.
  • the motion vector of the temporal merge candidate may be determined based on the motion vector of the temporal neighboring block.
  • the inter prediction direction of the temporal merge candidate may be set to be the same as the inter prediction direction of the temporal neighboring block.
  • the reference picture index of the temporal merge candidate may have a fixed value.
  • the reference picture index of the temporal merge candidate may be set to '0'.
  • a merge candidate list including a spatial merge candidate and a temporal merge candidate may be generated (S930). If the number of merge candidates included in the merge candidate list is smaller than the maximum merge candidate number, a merge candidate having a combination of two or more merge candidates or a merge candidate having a (0,0) zero motion vector It may be included in the merge candidate list.
  • At least one of the merge candidates included in the merge candidate list may be specified based on the merge index (S940).
  • the motion information of the current block may be set to be the same as the motion information of the merge candidate specified by the merge index (S950).
  • the motion information of the current block may be set to be the same as the motion information of the spatial neighboring block.
  • the motion information of the current block may be set to be the same as the motion information of the temporal neighboring block.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a process of deriving motion information of a current block when an AMVP mode is applied to the current block.
  • At least one of the inter prediction direction or the reference picture index of the current block may be decoded from the bitstream (S1010). That is, when the AMVP mode is applied, at least one of the inter prediction direction or the reference picture index of the current block may be determined based on information encoded through the bitstream.
  • a spatial motion vector candidate may be determined based on the motion vector of the spatial neighboring block of the current block (S1020).
  • the spatial motion vector candidate may include at least one of a first spatial motion vector candidate derived from an upper neighboring block of the current block and a second spatial motion vector candidate derived from a left neighboring block of the current block.
  • the upper neighboring block includes at least one of the blocks adjacent to the upper or upper right corner of the current block
  • the left neighboring block of the current block includes at least one of the blocks adjacent to the left or lower left corner of the current block.
  • the block adjacent to the upper left corner of the current block may be treated as the upper neighboring block, or may be treated as the left neighboring block.
  • the spatial motion vector may be obtained by scaling the motion vector of the spatial neighboring block.
  • a temporal motion vector candidate may be determined based on the motion vector of the temporal neighboring block of the current block (S1030). If the reference picture is different between the current block and the temporal neighboring block, the temporal motion vector may be obtained by scaling the motion vector of the temporal neighboring block.
  • a motion vector candidate list including the spatial motion vector candidate and the temporal motion vector candidate may be generated (S1040).
  • At least one of the motion vector candidates included in the motion vector candidate list may be specified based on the motion vector indicator which is information for specifying at least one of the motion vector candidate lists (S1050).
  • the motion vector candidate specified by the information may be set as a motion vector prediction value of the current block, and the motion vector difference value is added to the motion vector prediction value to obtain a motion vector of the current block (S1060).
  • the motion vector difference value may be parsed through the bitstream.
  • motion compensation for the current block may be performed based on the obtained motion information (S820).
  • motion compensation for the current block may be performed based on the inter prediction direction, the reference picture index, and the motion vector of the current block.
  • a coding unit or coding block corresponds to a basic unit of encoding or decoding. That is, a prediction method such as intra prediction or inter prediction is determined in units of coding units. If a coding unit is divided into a plurality of prediction units, the plurality of prediction units in the coding unit share the determined prediction method.
  • the motion information may be shared in a predetermined block unit larger than the coding unit.
  • This predetermined block unit is hereinafter referred to as a motion share coding unit (MSCU).
  • the motion information may include prediction direction information (for example, unidirectional prediction or bidirectional prediction such as List 0 prediction (L0 prediction) / List 1 prediction (L1 prediction)), spatial motion vector, temporal motion vector, motion vector candidate list, It may include at least one of a motion vector indicator, a merge candidate index, a merge candidate list, a reference picture index, or a reference picture list.
  • motion information used for inter prediction may be shared, only some motion information may be shared.
  • bidirectional prediction can be used as a unit of a motion sharing coding unit, only L0 prediction during unidirectional prediction, or only L1 prediction during unidirectional prediction can be used. do.
  • the image encoding apparatus 100 may signal all or part of the above-described motion information for each coding unit existing in the motion sharing coding unit.
  • the image decoding apparatus 200 may perform motion compensation by parsing the signaled motion information for each coding unit. If the motion information is shared, the image decoding apparatus 200 after all or part of the motion information of the coding unit (hereinafter, referred to as a reference coding unit) at a specific position among the coding units belonging to the motion sharing coding unit is signaled. Can be induced. At this time, the remaining coding units in the motion sharing coding unit may be subjected to motion compensation using the derived motion information.
  • the remaining coding units may copy and use the signaled motion information as it is, or scale and use the motion information (e.g. motion vector).
  • the sharing of the motion information by the plurality of coding units may mean that the motion information of the reference coding unit is used by the remaining coding units in the motion sharing coding unit, or the motion information (eg, the motion vector) is scaled. It can mean that there is.
  • the motion information may be signaled in units of a motion sharing coding unit, and then may be derived by the image decoding apparatus 200. In this case, all the coding units belonging to the corresponding motion sharing coding unit may share the derived motion information.
  • the above-described motion information is shared by a plurality of coding units belonging to the motion sharing coding unit, and the differential motion vector between the predicted motion vector and the actual motion vector is independently signaled for each coding unit belonging to the motion sharing coding unit. Can be.
  • the image encoding apparatus 100 may set the smallest square block including the coding tree unit as the motion sharing coding unit.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a coding tree unit including a non-square coding unit.
  • a coding tree unit of 16 ⁇ 16 size, shown in FIG. 11, includes CU0 and CU1, which are non-square coding units.
  • a 4x4 block which is the smallest square block including the non-square coding units CU0 and / or CU1 may be set as a motion sharing coding unit.
  • an 8x8 block which is the smallest square block including the non-square coding unit CU5, may be set as a motion sharing coding unit
  • the motion sharing coding unit may include CU5, CU6, and CU7.
  • a predefined predetermined size NxM block may be set to motion sharing coding.
  • N and M may be 4, 8, 16, 32 or more.
  • N and M may be the same and may differ.
  • the size of the motion sharing coding unit may be set to 16 ⁇ 16, and at this time, the motion vector may be signaled for each coding unit smaller than 16 ⁇ 16.
  • a coding tree unit of size 32x32, shown in FIG. 12, includes coding units CU0 to CU8.
  • the size of the motion sharing coding unit is set to 16 ⁇ 16. Coding units not included in 16x16, CU5 (4x32), CU6 (4x32) and CU7 (8x32) may be limited to not share motion information with other coding units.
  • the motion sharing coding unit may be set based on at least one of size information allowing sharing of motion information, depth information allowing sharing of motion information, or position information.
  • the size information may be defined as the minimum block size or the maximum block size that is allowed to share the motion information, or may be defined as a specific size of the square or non-square block.
  • a syntax element indicating one of a width or a height may be signaled
  • a syntax element indicating a width and a height may be signaled, respectively.
  • the syntax may be signaled at at least one level among a sequence, a picture, a slice, and a tile.
  • the above-described depth information may also be defined identically or similarly and may be signaled. That is, it may be defined as the size of the minimum depth or the maximum depth that is allowed to share the motion information.
  • a syntax element indicating such depth information may be signaled at at least one level of a sequence, a picture, a slice, and a tile.
  • the motion sharing coding unit may be set based on the position information. For example, an area of a predetermined size adjacent to a border of a picture, slice, or tile may be set as a motion sharing coding unit.
  • a syntax log2_mscu_size_minus3 indicating the size of a motion sharing coding unit may be signaled in a sequence parameter header, a picture parameter header, or a slice header. If the value of log2_mscu_size_minus3 is 0, the size of the motion sharing coding unit is 8x8. If the value of log2_mscu_size_minus3 is 1, the size of the motion sharing coding unit is 16x16. That is, the size of the motion coding unit may be set to (1 ⁇ log2_mscu_size_minus3 + 3). Where ⁇ represents a bit shift operation.
  • the syntax element isUseMSCUflag associated with the MSCU may be signaled.
  • the syntax element isUseMSCUflag indicates whether coding units in the corresponding MSCU share motion information. For example, a value of the syntax element isUseMSCUflag equal to 1 indicates that coding units in the MSCU share motion information, and a value of isUseMSCUflag equal to 0 indicates that the coding units in the MSCU do not share motion information.
  • the coding tree unit shown in FIG. 13 is divided into a plurality of coding units CU0 to CU9.
  • An 8x8 size area is set as the motion sharing coding unit. That is, the coding tree unit shown in FIG. 13 includes two motion sharing coding units.
  • the first motion sharing coding unit MSCU0 is an area including the coding units CU0 to CU4
  • the second motion sharing coding unit MSCU1 is an area including the coding units CU5 to CU7.
  • the size of the coding unit CU8 and the size of CU9 are both 8x8, which is the same as the size of the motion sharing coding unit. Therefore, there is no other coding unit to share motion information, so it does not need to be set as a motion sharing coding unit.
  • an isUseMSCUflag value associated with the MSCU0 is 1, and an isUseMSCUflag value associated with the MSCU1 is 0. That is, the coding units in MSCU0 share motion information, and the coding units in MSCU1 do not share motion information. Therefore, motion information of coding units in MSCU1 is derived for each coding unit.
  • the coding unit is described as an example in which the coding unit is not divided into smaller sub-blocks, for example, prediction blocks.
  • the MSCU according to the present invention can be applied equally. That is, each prediction block in the MSCU may share motion information.
  • FIG. 14 is a flowchart for explaining an embodiment of an image encoding method using an MSCU, to which the present invention is applied.
  • the encoding method illustrated in FIG. 14 may be performed by the image encoding apparatus 100 illustrated in FIG. 1.
  • steps S1100, S1110, and S1120 may be performed by the inter predictor 120 of the image encoding apparatus 100.
  • Steps S1130 and S1140 may be performed by the entropy encoder 165.
  • motion estimation and motion compensation are performed on the first coding unit and the second coding unit, respectively, using inter prediction.
  • the first coding unit and the second coding unit share the same motion information (S1120), and when the first coding unit and the second coding unit share the same motion information, the shared motion information. Code (S1130). If it is determined that the first coding unit and the second coding unit do not share motion information, the motion information of the first coding unit and the motion information of the second coding unit are respectively encoded (S1140).
  • the first coding unit and the second coding unit may be coding units adjacent to each other.
  • the image encoding apparatus 100 may include (1) the first coding unit and the second coding unit belong to the same motion sharing coding unit, and (2) all or part of the motion information of the first coding unit. If all or part of the motion information of the and the second coding unit is the same, these two coding units may determine to share the motion information. Alternatively, the image encoding apparatus 100 determines that the two coding units share motion information if the first coding unit and the second coding unit belong to the same motion sharing coding unit, and the first coding unit One of the motion information of the unit or the motion information of the second coding unit may be selected as shared motion information.
  • the setting of the motion sharing coding unit may be performed as in the above-described embodiments. That is, whether to share the motion information may be determined according to whether the first coding unit and the second coding unit belong to the same MSCU. As described above, when the non-square type coding unit is included, the smallest square block including the non-square type coding unit may be set as the motion sharing coding unit. Alternatively, the predetermined size region determined according to a predefined size region or a syntax indicating the size of the motion sharing coding unit may be set to motion sharing coding. Alternatively, the information may be set based on at least one of size information allowing sharing of motion information, depth information allowing sharing of motion information, or position information.
  • the MSCU set up according to such various methods may be selectively used. For example, a syntax element indicating whether coding units in the corresponding MSCU share motion information may be encoded and signaled to the image decoding apparatus 200. When a syntax element indicating whether to share motion information is included in the bitstream, in operation S1130, a syntax element indicating whether to share motion information together with shared motion information may be encoded.
  • step S1120 may be performed first to first determine whether to share motion information, and then motion estimation and motion compensation of the first coding unit and / or the second coding unit. That is, it is determined whether the first coding unit and the second coding unit belong to the same motion sharing corning unit, and determine if the two coding units belong to the same motion sharing corning unit to share motion information. Thereafter, after motion estimation and motion compensation of the first coding unit and / or the second coding unit, one of the motion information of the first coding unit or the motion information of the second coding unit may be selected as the shared motion information.
  • the shared motion information encoded in operation S1130 may be all or part of the motion information of the reference coding unit among the coding units belonging to the motion sharing coding unit.
  • the image decoding apparatus 200 may perform motion compensation on the remaining coding units in the motion sharing coding unit using the shared motion information.
  • the remaining coding units may copy and use the signaled motion information as it is, or scale and use the motion information (e.g. motion vector).
  • the shared motion information may be encoded in units of a motion sharing coding unit.
  • all coding units belonging to the corresponding motion sharing coding unit may share the derived motion information.
  • the differential motion vector between the predicted motion vector and the actual motion vector may be independently signaled for each coding unit belonging to the motion sharing coding unit.
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating an embodiment of an image decoding method using an MSCU to which the present invention is applied.
  • the decoding method illustrated in FIG. 15 may be performed by the inter predictor 230 of the image decoding apparatus 200 illustrated in FIG. 2.
  • a prediction unit of a first coding unit may be derived by using derived motion information (S1500). For example, if the first coding unit and the second coding unit belong to the same MSCU, using the motion information derived based on the motion information used for derivation of the prediction unit of the first coding unit, the second coding unit The prediction unit of may be derived (S1510).
  • the motion information of the second coding unit which is motion information derived based on the motion information of the first coding unit, may be the same or partially the same as the motion information of the first coding unit.
  • the motion information of the second coding unit may be derived by scaling the motion information of the first coding unit.
  • the first coding unit and the second coding unit may be coding units adjacent to each other.
  • the determination of whether the motion information of the second coding unit is derived based on the motion information of the first coding unit may be performed by the aforementioned various methods.
  • the image decoding apparatus 200 may determine whether to share the motion information according to whether the first coding unit and the second coding unit belong to the same MSCU.
  • the smallest square block including the non-square type coding unit may be set as the motion sharing coding unit.
  • the predetermined size region determined according to a predefined size region or a syntax indicating the size of the motion sharing coding unit may be set to motion sharing coding.
  • the information may be set based on at least one of size information allowing sharing of motion information, depth information allowing sharing of motion information, or position information.
  • whether to share the motion information may be determined according to the value of the syntax element isUseMSCUflag as described above, which is signaled in the unit of the MSCU set according to various such methods. At this time, this syntax element indicates whether coding units in the corresponding MSCU share motion information.
  • the shared motion information included in the bitstream may be all or part of the motion information of the reference coding unit which is one of the coding units belonging to the motion sharing coding unit.
  • the image decoding apparatus 200 may perform motion compensation on the remaining coding units in the motion sharing coding unit using the shared motion information.
  • the remaining coding units may copy and use the motion information of the reference coding unit as it is, or may scale and use the motion information (e. G. Motion vector).
  • the shared motion information may be encoded and signaled in units of a motion sharing coding unit.
  • all the coding units belonging to the corresponding motion sharing coding unit may share the derived motion information.
  • the differential motion vector between the predicted motion vector and the actual motion vector may be independently signaled for each coding unit belonging to the motion sharing coding unit.
  • the image decoding apparatus 200 may derive the final motion vector by summing the predicted motion vector derived based on the shared motion information and the differential motion vector signaled in the bitstream.
  • a predictive motion vector may be derived based on a reference coding unit.
  • a prediction motion vector may be derived based on the motion sharing coding unit.
  • each component for example, a unit, a module, etc. constituting the block diagram may be implemented as a hardware device or software, and a plurality of components are combined into one hardware device or software. It may be implemented.
  • the above-described embodiments may be implemented in the form of program instructions that may be executed by various computer components, and may be recorded in a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs, DVDs, and magneto-optical media such as floptical disks. media), and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • the hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the process according to the invention, and vice versa.
  • the present invention can be applied to an electronic device capable of encoding / decoding an image.

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Abstract

본 발명에 따른 영상 복호화 방법은, 인터 예측 또는 인트라 예측이 적용되는 단위에 해당하는 코딩 유닛 별로 영상을 복호화하는 영상 복호화 방법으로서, 그 영상 복호화 방법은, 모션 정보를 이용하여, 제1 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도하는 단계, 및 상기 제1 코딩 유닛의 상기 모션 정보에 기초하여 유도된 모션 정보를 이용하여, 제2 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

영상 부호화 또는 복호화 방법 및 장치
본 발명은 영상 부호화 또는 복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 영상 및 UHD(Ultra High Definition) 영상과 같은 고해상도, 고품질의 영상에 대한 수요가 다양한 응용 분야에서 증가하고 있다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상 데이터에 비해 상대적으로 데이터량이 증가하기 때문에 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 데이터를 전송하거나 기존의 저장 매체를 이용해 저장하는 경우, 전송 비용과 저장 비용이 증가하게 된다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질화 됨에 따라 발생하는 이러한 문제들을 해결하기 위해서는 고효율의 영상 압축 기술들이 활용될 수 있다.
영상 압축 기술로 현재 픽쳐의 이전 또는 이후 픽쳐로부터 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 화면 간 예측 기술, 현재 픽쳐 내의 화소 정보를 이용하여 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 화면 내 예측 기술, 출현 빈도가 높은 값에 짧은 부호를 할당하고 출현 빈도가 낮은 값에 긴 부호를 할당하는 엔트로피 부호화 기술 등 다양한 기술이 존재하고 이러한 영상 압축 기술을 이용해 영상 데이터를 효과적으로 압축하여 전송 또는 저장할 수 있다.
한편, 고해상도 영상에 대한 수요가 증가함과 함께, 새로운 영상 서비스로서 입체 영상 컨텐츠에 대한 수요도 함께 증가하고 있다. 고해상도 및 초고해상도의 입체 영상 콘텐츠를 효과적으로 제공하기 위한 비디오 압축 기술에 대하여 논의가 진행되고 있다.
본 발명은 영상 신호를 부호화 또는 복호화함에 있어서, 부호화 또는 복호화 대상 블록에 대해 효율적으로 인터 예측을 수행할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 모션 공유 코딩 유닛을 이용한 영상 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
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 발명에 따른 영상 복호화 방법은, 인터 예측 또는 인트라 예측이 적용되는 단위에 해당하는 코딩 유닛 별로 영상을 복호화하는 영상 복호화 방법에 있어서, 모션 정보를 이용하여 제1 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도하는 단계; 및 상기 제1 코딩 유닛의 상기 모션 정보에 기초하여 유도된 모션 정보를 이용하여, 제2 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 영상 복호화 방법은, 상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛이 동일한 모션 공유 코딩 유닛에 속하는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛이 동일한 모션 공유 코딩 유닛에 속하면, 상기 제1 코딩 유닛의 상기 모션 정보에 기초하여 유도된 모션 정보를 이용하여, 제2 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도할 수 있다.
또한, 상기 제1 코딩 유닛 또는 상기 제2 코딩 중 적어도 하나가 비정방 형태의 코딩 유닛인 경우, 상기 모션 공유 코딩 유닛은 상기 적어도 하나의 비정방 형태의 코딩 유닛을 포함하는 정방 형태의 블록일 수 있다.
또한, 상기 모션 공유 코딩 유닛의 크기는 비트스트림으로부터 추출된, 모션 공유 코딩 유닛의 크기를 나타내는 신택스 엘리먼트에 기초하여 결정될 수 있다.
또한, 상기 모션 공유 코딩 유닛 내의 코딩 유닛들이 모션 정보를 공유하는지 여부를 지시하는 신택스 엘리먼트에 따라, 상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛은 동일한 모션 정보를 공유할 수 있다.
또한, 상기 공유되는 모션 정보는, 예측 방향 정보, 공간적 모션 벡터, 시간적 모션 벡터, 모션 벡터 후보 리스트, 모션 벡터 지시자, 머지 인덱스, 머지 후보 리스트, 참조 픽쳐 인덱스 또는 참조 픽쳐 리스트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 영상 부호화 방법은, 인터 예측 또는 인트라 예측이 적용되는 단위에 해당하는 코딩 유닛 별로 영상을 부호화하는 영상 부호화 방법에 있어서, 인터 예측을 이용하여, 제1 코딩 유닛을 움직임 추정 및 움직임 보상하는 단계; 인터 예측을 이용하여, 제2 코딩 유닛을 움직임 추정 및 움직임 보상하는 단계; 및 상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛이 동일한 모션 정보를 공유하는 경우, 상기 공유 모션 정보를 부호화하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 영상 복호화 장치는, 인터 예측 또는 인트라 예측이 적용되는 단위에 해당하는 코딩 유닛 별로 영상을 복호화하는 영상 복호화 장치에 있어서, 모션 정보를 이용하여, 제1 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도하고, 상기 제1 코딩 유닛의 상기 모션 정보에 기초하여 유도된 모션 정보를 이용하여, 제2 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 영상 부호화 장치는, 인터 예측 또는 인트라 예측이 적용되는 단위에 해당하는 코딩 유닛 별로 영상을 부호화하는 영상 부호화 장치에 있어서, 인터 예측을 이용하여 제1 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도하고, 인터 예측을 이용하여 제2 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도하는 인터 예측부; 및 상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛이 동일한 모션 정보를 공유하는 경우, 상기 공유 모션 정보를 부호화하는 엔트로피 부호화부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 기록매체는, 영상 신호 비트스트림을 포함하는 기록매체로서, 상기 기록매체에 포함된 영상 신호 비트스트림은, 인터 예측 또는 인트라 예측이 적용되는 단위에 해당하는 코딩 유닛 별로 영상을 부호화하는 영상 부호화 방법에 의해 부호화된 것으로서, 상기 영상 부호화 방법은, 인터 예측을 이용하여, 제1 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도하는 단계, 인터 예측을 이용하여, 제2 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도하는 단계; 및 상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛이 동일한 모션 정보를 공유하는 경우, 상기 공유 모션 정보를 부호화하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 발명의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 발명에 의하면, 부호화 또는 복호화 대상 블록에 대해 효율적으로 인터 예측을 수행할 수 있다.
본 발명에 의하면, 모션 정보를 서로 다른 코딩 유닛들이 공유함으로써 부호화 및 복호화 효율을 향상 시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 트리 구조(tree structure)에 기반하여 코딩 블록을 계층적으로 분할하는 일예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되는 파티션 형태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 특정 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만이 허용된 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 바이너리 트리 분할 허용 횟수와 관련된 정보가 부호화/복호화되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 코딩 블록에 적용될 수 있는 파티션 모드를 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 인터 예측 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 현재 블록에 머지 모드가 적용되는 경우, 현재 블록의 움직임 정보를 유도하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 10은 현재 블록에 AMVP 모드가 적용되는 경우, 현재 블록의 움직임 정보를 유도하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 비정방 형태의 코딩 유닛을 포함하고 있는 코딩 트리 유닛의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 소정 크기의 영역을 모션 공유 코딩 유닛으로 설정한 경우를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 각 MSCU와 관련된 신택스 엘리먼트 isUseMSCUflag를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, MSCU를 이용한 영상 부호화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 15는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, MSCU를 이용한 영상 복호화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 영상 부호화 장치(100)는 픽쳐 분할부(110), 예측부(120, 125), 변환부(130), 양자화부(135), 재정렬부(160), 엔트로피 부호화부(165), 역양자화부(140), 역변환부(145), 필터부(150) 및 메모리(155)를 포함할 수 있다.
도 1에 나타난 각 구성부들은 영상 부호화 장치에서 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시한 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
또한, 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리범위에 포함된다.
픽쳐 분할부(110)는 입력된 픽쳐를 적어도 하나의 처리 단위로 분할할 수 있다. 이때, 처리 단위는 예측 단위(Prediction Unit: PU)일 수도 있고, 변환 단위(Transform Unit: TU)일 수도 있으며, 부호화 단위(Coding Unit: CU)일 수도 있다. 픽쳐 분할부(110)에서는 하나의 픽쳐에 대해 복수의 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 조합으로 분할하고 소정의 기준(예를 들어, 비용 함수)으로 하나의 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위 조합을 선택하여 픽쳐를 부호화 할 수 있다.
예를 들어, 하나의 픽쳐는 복수개의 부호화 단위로 분할될 수 있다. 픽쳐에서 부호화 단위를 분할하기 위해서는 쿼드 트리 구조(Quad Tree Structure)와 같은 재귀적인 트리 구조를 사용할 수 있는데 하나의 영상 또는 최대 크기 부호화 단위(largest coding unit)를 루트로 하여 다른 부호화 단위로 분할되는 부호화 유닛은 분할된 부호화 단위의 개수만큼의 자식 노드를 가지고 분할될 수 있다. 일정한 제한에 따라 더 이상 분할되지 않는 부호화 단위는 리프 노드가 된다. 즉, 하나의 코딩 유닛에 대하여 정방형 분할만이 가능하다고 가정하는 경우, 하나의 부호화 단위는 최대 4개의 다른 부호화 단위로 분할될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 부호화 단위는 부호화를 수행하는 단위의 의미로 사용할 수도 있고, 복호화를 수행하는 단위의 의미로 사용할 수도 있다.
예측 단위는 하나의 부호화 단위 내에서 동일한 크기의 적어도 하나의 정사각형 또는 직사각형 등의 형태를 가지고 분할된 것일 수도 있고, 하나의 부호화 단위 내에서 분할된 예측 단위 중 어느 하나의 예측 단위가 다른 하나의 예측 단위와 상이한 형태 및/또는 크기를 가지도록 분할된 것일 수도 있다.
부호화 단위를 기초로 인트라 예측을 수행하는 예측 단위를 생성시 최소 부호화 단위가 아닌 경우, 복수의 예측 단위 NxN 으로 분할하지 않고 인트라 예측을 수행할 수 있다.
예측부(120, 125)는 인터 예측을 수행하는 인터 예측부(120)와 인트라 예측을 수행하는 인트라 예측부(125)를 포함할 수 있다. 예측 단위에 대해 인터 예측을 사용할 것인지 또는 인트라 예측을 수행할 것인지를 결정하고, 각 예측 방법에 따른 구체적인 정보(예컨대, 인트라 예측 모드, 모션 벡터, 참조 픽쳐 등)를 결정할 수 있다. 이때, 예측이 수행되는 처리 단위와 예측 방법 및 구체적인 내용이 정해지는 처리 단위는 다를 수 있다. 예컨대, 예측의 방법과 예측 모드 등은 예측 단위로 결정되고, 예측의 수행은 변환 단위로 수행될 수도 있다. 생성된 예측 블록과 원본 블록 사이의 잔차값(잔차 블록)은 변환부(130)로 입력될 수 있다. 또한, 예측을 위해 사용한 예측 모드 정보, 모션 벡터 정보 등은 잔차값과 함께 엔트로피 부호화부(165)에서 부호화되어 복호화기에 전달될 수 있다. 특정한 부호화 모드를 사용할 경우, 예측부(120, 125)를 통해 예측 블록을 생성하지 않고, 원본 블록을 그대로 부호화하여 복호화부에 전송하는 것도 가능하다.
인터 예측부(120)는 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐의 정보를 기초로 예측 단위를 예측할 수도 있고, 경우에 따라서는 현재 픽쳐 내의 부호화가 완료된 일부 영역의 정보를 기초로 예측 단위를 예측할 수도 있다. 인터 예측부(120)는 참조 픽쳐 보간부, 모션 예측부, 움직임 보상부를 포함할 수 있다.
참조 픽쳐 보간부에서는 메모리(155)로부터 참조 픽쳐 정보를 제공받고 참조 픽쳐에서 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성할 수 있다. 휘도 화소의 경우, 1/4 화소 단위로 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성하기 위해 필터 계수를 달리하는 DCT 기반의 8탭 보간 필터(DCT-based Interpolation Filter)가 사용될 수 있다. 색차 신호의 경우 1/8 화소 단위로 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성하기 위해 필터 계수를 달리하는 DCT 기반의 4탭 보간 필터(DCT-based Interpolation Filter)가 사용될 수 있다.
모션 예측부는 참조 픽쳐 보간부에 의해 보간된 참조 픽쳐를 기초로 모션 예측을 수행할 수 있다. 모션 벡터를 산출하기 위한 방법으로 FBMA(Full search-based Block Matching Algorithm), TSS(Three Step Search), NTS(New Three-Step Search Algorithm) 등 다양한 방법이 사용될 수 있다. 모션 벡터는 보간된 화소를 기초로 1/2 또는 1/4 화소 단위의 모션 벡터값을 가질 수 있다. 모션 예측부에서는 모션 예측 방법을 다르게 하여 현재 예측 단위를 예측할 수 있다. 모션 예측 방법으로 스킵(Skip) 방법, 머지(Merge) 방법, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 방법, 인트라 블록 카피(Intra Block Copy) 방법 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.
인트라 예측부(125)는 현재 픽쳐 내의 화소 정보인 현재 블록 주변의 참조 픽셀 정보를 기초로 예측 단위를 생성할 수 있다. 현재 예측 단위의 주변 블록이 인터 예측을 수행한 블록이어서, 참조 픽셀이 인터 예측을 수행한 픽셀일 경우, 인터 예측을 수행한 블록에 포함되는 참조 픽셀을 주변의 인트라 예측을 수행한 블록의 참조 픽셀 정보로 대체하여 사용할 수 있다. 즉, 참조 픽셀이 가용하지 않는 경우, 가용하지 않은 참조 픽셀 정보를 가용한 참조 픽셀 중 적어도 하나의 참조 픽셀로 대체하여 사용할 수 있다.
인트라 예측에서 예측 모드는 참조 픽셀 정보를 예측 방향에 따라 사용하는 방향성 예측 모드와 예측을 수행시 방향성 정보를 사용하지 않는 비방향성 모드를 가질 수 있다. 휘도 정보를 예측하기 위한 모드와 색차 정보를 예측하기 위한 모드가 상이할 수 있고, 색차 정보를 예측하기 위해 휘도 정보를 예측하기 위해 사용된 인트라 예측 모드 정보 또는 예측된 휘도 신호 정보를 활용할 수 있다.
인트라 예측을 수행할 때 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 동일할 경우, 예측 단위의 좌측에 존재하는 픽셀, 좌측 상단에 존재하는 픽셀, 상단에 존재하는 픽셀을 기초로 예측 단위에 대한 인트라 예측을 수행할 수 있다. 그러나 인트라 예측을 수행할 때 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 상이할 경우, 변환 단위를 기초로 한 참조 픽셀을 이용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 또한, 최소 부호화 단위에 대해서만 NxN 분할을 사용하는 인트라 예측을 사용할 수 있다.
인트라 예측 방법은 예측 모드에 따라 참조 화소에 AIS(Adaptive Intra Smoothing) 필터를 적용한 후 예측 블록을 생성할 수 있다. 참조 화소에 적용되는 AIS 필터의 종류는 상이할 수 있다. 인트라 예측 방법을 수행하기 위해 현재 예측 단위의 인트라 예측 모드는 현재 예측 단위의 주변에 존재하는 예측 단위의 인트라 예측 모드로부터 예측할 수 있다. 주변 예측 단위로부터 예측된 모드 정보를 이용하여 현재 예측 단위의 예측 모드를 예측하는 경우, 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 인트라 예측 모드가 동일하면 소정의 플래그 정보를 이용하여 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 예측 모드가 동일하다는 정보를 전송할 수 있고, 만약 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 예측 모드가 상이하면 엔트로피 부호화를 수행하여 현재 블록의 예측 모드 정보를 부호화할 수 있다.
또한, 예측부(120, 125)에서 생성된 예측 단위를 기초로 예측을 수행한 예측 단위와 예측 단위의 원본 블록과 차이값인 잔차값(Residual) 정보를 포함하는 잔차 블록이 생성될 수 있다. 생성된 잔차 블록은 변환부(130)로 입력될 수 있다.
변환부(130)에서는 원본 블록과 예측부(120, 125)를 통해 생성된 예측 단위의 잔차값(residual)정보를 포함한 잔차 블록을 DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), KLT와 같은 변환 방법을 사용하여 변환시킬 수 있다. 잔차 블록을 변환하기 위해 DCT를 적용할지, DST를 적용할지 또는 KLT를 적용할지는 잔차 블록을 생성하기 위해 사용된 예측 단위의 인트라 예측 모드 정보를 기초로 결정할 수 있다.
양자화부(135)는 변환부(130)에서 주파수 영역으로 변환된 값들을 양자화할 수 있다. 블록에 따라 또는 영상의 중요도에 따라 양자화 계수는 변할 수 있다. 양자화부(135)에서 산출된 값은 역양자화부(140)와 재정렬부(160)에 제공될 수 있다.
재정렬부(160)는 양자화된 잔차값에 대해 계수값의 재정렬을 수행할 수 있다.
재정렬부(160)는 계수 스캐닝(Coefficient Scanning) 방법을 통해 2차원의 블록 형태 계수를 1차원의 벡터 형태로 변경할 수 있다. 예를 들어, 재정렬부(160)에서는 지그-재그 스캔(Zig-Zag Scan)방법을 이용하여 DC 계수부터 고주파수 영역의 계수까지 스캔하여 1차원 벡터 형태로 변경시킬 수 있다. 변환 단위의 크기 및 인트라 예측 모드에 따라 지그-재그 스캔 대신 2차원의 블록 형태 계수를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 단위의 크기 및 인트라 예측 모드에 따라 지그-재그 스캔, 수직 방향 스캔 및 수평 방향 스캔 중 어떠한 스캔 방법이 사용될지 여부를 결정할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)는 재정렬부(160)에 의해 산출된 값들을 기초로 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 엔트로피 부호화는 예를 들어, 지수 골롬(Exponential Golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 다양한 부호화 방법을 사용할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)는 재정렬부(160) 및 예측부(120, 125)로부터 부호화 단위의 잔차값 계수 정보 및 블록 타입 정보, 예측 모드 정보, 분할 단위 정보, 예측 단위 정보 및 전송 단위 정보, 모션 벡터 정보, 참조 프레임 정보, 블록의 보간 정보, 필터링 정보 등 다양한 정보를 부호화할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)에서는 재정렬부(160)에서 입력된 부호화 단위의 계수값을 엔트로피 부호화할 수 있다.
역양자화부(140) 및 역변환부(145)에서는 양자화부(135)에서 양자화된 값들을 역양자화하고 변환부(130)에서 변환된 값들을 역변환한다. 역양자화부(140) 및 역변환부(145)에서 생성된 잔차값(Residual)은 예측부(120, 125)에 포함된 움직임 추정부, 움직임 보상부 및 인트라 예측부를 통해서 예측된 예측 단위와 합쳐져 복원 블록(Reconstructed Block)을 생성할 수 있다.
필터부(150)는 디블록킹 필터, 오프셋 보정부, ALF(Adaptive Loop Filter)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
디블록킹 필터는 복원된 픽쳐에서 블록간의 경계로 인해 생긴 블록 왜곡을 제거할 수 있다. 디블록킹을 수행할지 여부를 판단하기 위해 블록에 포함된 몇 개의 열 또는 행에 포함된 픽셀을 기초로 현재 블록에 디블록킹 필터 적용할지 여부를 판단할 수 있다. 블록에 디블록킹 필터를 적용하는 경우 필요한 디블록킹 필터링 강도에 따라 강한 필터(Strong Filter) 또는 약한 필터(Weak Filter)를 적용할 수 있다. 또한 디블록킹 필터를 적용함에 있어 수직 필터링 및 수평 필터링 수행시 수평 방향 필터링 및 수직 방향 필터링이 병행 처리되도록 할 수 있다.
오프셋 보정부는 디블록킹을 수행한 영상에 대해 픽셀 단위로 원본 영상과의 오프셋을 보정할 수 있다. 특정 픽쳐에 대한 오프셋 보정을 수행하기 위해 영상에 포함된 픽셀을 일정한 수의 영역으로 구분한 후 오프셋을 수행할 영역을 결정하고 해당 영역에 오프셋을 적용하는 방법 또는 각 픽셀의 에지 정보를 고려하여 오프셋을 적용하는 방법을 사용할 수 있다.
ALF(Adaptive Loop Filtering)는 필터링한 복원 영상과 원래의 영상을 비교한 값을 기초로 수행될 수 있다. 영상에 포함된 픽셀을 소정의 그룹으로 나눈 후 해당 그룹에 적용될 하나의 필터를 결정하여 그룹마다 차별적으로 필터링을 수행할 수 있다. ALF를 적용할지 여부에 관련된 정보는 휘도 신호는 부호화 단위(Coding Unit, CU) 별로 전송될 수 있고, 각각의 블록에 따라 적용될 ALF 필터의 모양 및 필터 계수는 달라질 수 있다. 또한, 적용 대상 블록의 특성에 상관없이 동일한 형태(고정된 형태)의 ALF 필터가 적용될 수도 있다.
메모리(155)는 필터부(150)를 통해 산출된 복원 블록 또는 픽쳐를 저장할 수 있고, 저장된 복원 블록 또는 픽쳐는 인터 예측을 수행 시 예측부(120, 125)에 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 영상 복호화기(200)는 엔트로피 복호화부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230, 235), 필터부(240), 메모리(245)가 포함될 수 있다.
영상 부호화기에서 영상 비트스트림이 입력된 경우, 입력된 비트스트림은 영상 부호화기와 반대의 절차로 복호화될 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)는 영상 부호화기의 엔트로피 부호화부에서 엔트로피 부호화를 수행한 것과 반대의 절차로 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다. 예를 들어, 영상 부호화기에서 수행된 방법에 대응하여 지수 골롬(Exponential Golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 다양한 방법이 적용될 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)에서는 부호화기에서 수행된 인트라 예측 및 인터 예측에 관련된 정보를 복호화할 수 있다.
재정렬부(215)는 엔트로피 복호화부(210)에서 엔트로피 복호화된 비트스트림을 부호화부에서 재정렬한 방법을 기초로 재정렬을 수행할 수 있다. 1차원 벡터 형태로 표현된 계수들을 다시 2차원의 블록 형태의 계수로 복원하여 재정렬할 수 있다. 재정렬부(215)에서는 부호화부에서 수행된 계수 스캐닝에 관련된 정보를 제공받고 해당 부호화부에서 수행된 스캐닝 순서에 기초하여 역으로 스캐닝하는 방법을 통해 재정렬을 수행할 수 있다.
역양자화부(220)는 부호화기에서 제공된 양자화 파라미터와 재정렬된 블록의 계수값을 기초로 역양자화를 수행할 수 있다.
역변환부(225)는 영상 부호화기에서 수행한 양자화 결과에 대해 변환부에서 수행한 변환 즉, DCT, DST, 및 KLT에 대해 역변환 즉, 역 DCT, 역 DST 및 역 KLT를 수행할 수 있다. 역변환은 영상 부호화기에서 결정된 전송 단위를 기초로 수행될 수 있다. 영상 복호화기의 역변환부(225)에서는 예측 방법, 현재 블록의 크기 및 예측 방향 등 복수의 정보에 따라 변환 기법(예를 들어, DCT, DST, KLT)이 선택적으로 수행될 수 있다.
예측부(230, 235)는 엔트로피 복호화부(210)에서 제공된 예측 블록 생성 관련 정보와 메모리(245)에서 제공된 이전에 복호화된 블록 또는 픽쳐 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다.
전술한 바와 같이 영상 부호화기에서의 동작과 동일하게 인트라 예측을 수행시 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 동일할 경우, 예측 단위의 좌측에 존재하는 픽셀, 좌측 상단에 존재하는 픽셀, 상단에 존재하는 픽셀을 기초로 예측 단위에 대한 인트라 예측을 수행하지만, 인트라 예측을 수행시 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 상이할 경우, 변환 단위를 기초로 한 참조 픽셀을 이용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 또한, 최소 부호화 단위에 대해서만 NxN 분할을 사용하는 인트라 예측을 사용할 수도 있다.
예측부(230, 235)는 예측 단위 판별부, 인터 예측부 및 인트라 예측부를 포함할 수 있다. 예측 단위 판별부는 엔트로피 복호화부(210)에서 입력되는 예측 단위 정보, 인트라 예측 방법의 예측 모드 정보, 인터 예측 방법의 모션 예측 관련 정보 등 다양한 정보를 입력 받고 현재 부호화 단위에서 예측 단위를 구분하고, 예측 단위가 인터 예측을 수행하는지 아니면 인트라 예측을 수행하는지 여부를 판별할 수 있다. 인터 예측부(230)는 영상 부호화기에서 제공된 현재 예측 단위의 인터 예측에 필요한 정보를 이용해 현재 예측 단위가 포함된 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐에 포함된 정보를 기초로 현재 예측 단위에 대한 인터 예측을 수행할 수 있다. 또는, 현재 예측 단위가 포함된 현재 픽쳐 내에서 기-복원된 일부 영역의 정보를 기초로 인터 예측을 수행할 수도 있다.
인터 예측을 수행하기 위해 부호화 단위를 기준으로 해당 부호화 단위에 포함된 예측 단위의 모션 예측 방법이 스킵 모드(Skip Mode), 머지 모드(Merge 모드), AMVP 모드(AMVP Mode), 인트라 블록 카피 모드 중 어떠한 방법인지 여부를 판단할 수 있다.
인트라 예측부(235)는 현재 픽쳐 내의 화소 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다. 예측 단위가 인트라 예측을 수행한 예측 단위인 경우, 영상 부호화기에서 제공된 예측 단위의 인트라 예측 모드 정보를 기초로 인트라 예측을 수행할 수 있다. 인트라 예측부(235)에는 AIS(Adaptive Intra Smoothing) 필터, 참조 화소 보간부, DC 필터를 포함할 수 있다. AIS 필터는 현재 블록의 참조 화소에 필터링을 수행하는 부분으로써 현재 예측 단위의 예측 모드에 따라 필터의 적용 여부를 결정하여 적용할 수 있다. 영상 부호화기에서 제공된 예측 단위의 예측 모드 및 AIS 필터 정보를 이용하여 현재 블록의 참조 화소에 AIS 필터링을 수행할 수 있다. 현재 블록의 예측 모드가 AIS 필터링을 수행하지 않는 모드일 경우, AIS 필터는 적용되지 않을 수 있다.
참조 화소 보간부는 예측 단위의 예측 모드가 참조 화소를 보간한 화소값을 기초로 인트라 예측을 수행하는 예측 단위일 경우, 참조 화소를 보간하여 정수값 이하의 화소 단위의 참조 화소를 생성할 수 있다. 현재 예측 단위의 예측 모드가 참조 화소를 보간하지 않고 예측 블록을 생성하는 예측 모드일 경우 참조 화소는 보간되지 않을 수 있다. DC 필터는 현재 블록의 예측 모드가 DC 모드일 경우 필터링을 통해서 예측 블록을 생성할 수 있다.
복원된 블록 또는 픽쳐는 필터부(240)로 제공될 수 있다. 필터부(240)는 디블록킹 필터, 오프셋 보정부, ALF를 포함할 수 있다.
영상 부호화기로부터 해당 블록 또는 픽쳐에 디블록킹 필터를 적용하였는지 여부에 대한 정보 및 디블록킹 필터를 적용하였을 경우, 강한 필터를 적용하였는지 또는 약한 필터를 적용하였는지에 대한 정보를 제공받을 수 있다. 영상 복호화기의 디블록킹 필터에서는 영상 부호화기에서 제공된 디블록킹 필터 관련 정보를 제공받고 영상 복호화기에서 해당 블록에 대한 디블록킹 필터링을 수행할 수 있다.
오프셋 보정부는 부호화시 영상에 적용된 오프셋 보정의 종류 및 오프셋 값 정보 등을 기초로 복원된 영상에 오프셋 보정을 수행할 수 있다.
ALF는 부호화기로부터 제공된 ALF 적용 여부 정보, ALF 계수 정보 등을 기초로 부호화 단위에 적용될 수 있다. 이러한 ALF 정보는 특정한 파라메터 셋에 포함되어 제공될 수 있다.
메모리(245)는 복원된 픽쳐 또는 블록을 저장하여 참조 픽쳐 또는 참조 블록으로 사용할 수 있도록 할 수 있고 또한 복원된 픽쳐를 출력부로 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이 이하, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 코딩 유닛(Coding Unit)을 부호화 단위라는 용어로 사용하지만, 부호화뿐만 아니라 복호화를 수행하는 단위가 될 수도 있다.
또한, 현재 블록은, 부호화/복호화 대상 블록을 나타내는 것으로, 부호화/복호화 단계에 따라, 코딩 트리 블록(또는 코딩 트리 유닛), 부호화 블록(또는 부호화 유닛), 변환 블록(또는 변환 유닛) 또는 예측 블록(또는 예측 유닛) 등을 나타내는 것일 수 있다.
하나의 픽쳐는 정방형 또는 비정방형의 기본 블록으로 분할되어 부호화/복호화될 수 있다. 이때, 기본 블록은, 코딩 트리 유닛(Coding Tree Unit)이라 호칭될 수 있다. 코딩 트리 유닛은, 시퀀스 또는 슬라이스에서 허용하는 가장 큰 크기의 부호화 유닛으로 정의될 수도 있다. 코딩 트리 유닛이 정방형 또는 비정방형인지 여부 또는 코딩 트리 유닛의 크기와 관련한 정보는 시퀀스 파라미터 셋트, 픽처 파라미터 셋트 또는 슬라이스 헤더 등을 통해 시그널링될 수 있다. 코딩 트리 유닛은 더 작은 크기의 파티션으로 분할될 수 있다. 이때, 코딩 트리 유닛을 분할함으로써 생성된 파티션을 뎁스 1이라 할 경우, 뎁스 1인 파티션을 분할함으로써 생성된 파티션은 뎁스 2로 정의될 수 있다. 즉, 코딩 트리 유닛 내 뎁스 k인 파티션을 분할함으로써 생성된 파티션은 뎁스 k+1을 갖는 것으로 정의될 수 있다.
코딩 트리 유닛이 분할됨에 따라 생성된 임의 크기의 파티션을 코딩 유닛이라 정의할 수 있다. 코딩 유닛은 재귀적으로 분할되거나, 예측, 양자화, 변환 또는 인루프 필터링 등을 수행하기 위한 기본 단위로 분할될 수 있다. 일 예로, 코딩 유닛이 분할됨에 따라 생성된 임의 크기의 파티션은 코딩 유닛으로 정의되거나, 예측, 양자화, 변환 또는 인루프 필터링 등을 수행하기 위한 기본 단위인 변환 유닛 또는 예측 유닛으로 정의될 수 있다.
코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛의 파티셔닝은, 수직선(Vertical Line) 또는 수평선(Horizontal Line) 중 적어도 하나에 기초하여 수행될 수 있다. 또한, 코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛을 파티셔닝하는 수직선 또는 수평선의 개수는 적어도 하나 이상일 수 있다. 일 예로, 하나의 수직선 또는 하나의 수평선을 이용하여, 코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛을 2개의 파티션으로 분할하거나, 두개의 수직선 또는 두개의 수평선을 이용하여, 코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛을 3개의 파티션으로 분할할 수 있다. 또는, 하나의 수직선 및 하나의 수평선을 이용하여, 코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛을 길이 및 너비가 1/2 인 4개의 파티션으로 분할할 수 있다.
코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛을 적어도 하나의 수직선 또는 적어도 하나의 수평선을 이용하여 복수의 파티션으로 분할하는 경우, 파티션들은 균일한 크기를 갖거나, 서로 다른 크기를 가질 수 있다. 또는, 어느 하나의 파티션이 나머지 파티션과 다른 크기를 가질 수도 있다.
후술되는 실시예들에서는, 코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛이 쿼드 트리 또는 바이너리 트리 구조로 분할되는 것으로 가정한다. 그러나, 더 많은 수의 수직선 또는 더 많은 수의 수평선을 이용한 코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛의 분할도 가능하다.
도 3은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 트리 구조(tree structure)에 기반하여 코딩 블록을 계층적으로 분할하는 일예를 도시한 것이다.
입력 영상 신호는 소정의 블록 단위로 복호화되며, 이와 같이 입력 영상 신호를 복호화하기 위한 기본 단위를 코딩 블록이라 한다. 코딩 블록은 인트라/인터 예측, 변환, 양자화를 수행하는 단위가 될 수 있다. 또한, 코딩 블록 단위로 예측 모드(예컨대, 화면 내 예측 모드 또는 화면 간 예측 모드)가 결정되고, 코딩 블록에 포함된 예측 블록들은, 결정된 예측 모드를 공유할 수 있다. 코딩 블록은 8x8 내지 64x64 범위에 속하는 임의의 크기를 가진 정방형 또는 비정방형 블록일 수 있고, 128x128, 256x256 또는 그 이상의 크기를 가진 정방형 또는 비정방형 블록일 수 있다.
구체적으로, 코딩 블록은 쿼드 트리(quad tree)와 바이너리 트리(binary tree) 중 적어도 하나에 기초하여 계층적으로 분할될 수 있다. 여기서, 쿼드 트리 기반의 분할은 2Nx2N 코딩 블록이 4개의 NxN 코딩 블록으로 분할되는 방식을, 바이너리 트리 기반의 분할은 하나의 코딩 블록이 2개의 코딩 블록으로 분할되는 방식을 각각 의미할 수 있다. 바이너리 트리 기반의 분할이 수행되었다 하더라도, 하위 뎁스에서는 정방형인 코딩 블록이 존재할 수 있다.
바이너리 트리 기반의 분할은 대칭적으로 수행될 수도 있고, 비대칭적으로 수행될 수도 있다. 바이너리 트리 기반으로 분할된 코딩 블록은 정방형 블록일 수도 있고, 직사각형과 같은 비정방형 블록일 수도 있다. 일 예로, 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되는 파티션 형태는 도 4에 도시된 예에서와 같이, 대칭형(symmetric)인 2NxN (수평 방향 비 정방 코딩 유닛) 또는 Nx2N (수직 방향 비정방 코딩 유닛), 비대칭형(asymmetric)인 nLx2N, nRx2N, 2NxnU 또는 2NxnD 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
바이너리 트리 기반의 분할은, 대칭형 또는 비대칭 형태의 파티션 중 어느 하나만 제한적으로 허용될 수도 있다. 이 경우, 코딩 트리 유닛을, 정방형 블록으로 구성하는 것은 쿼드 트리 CU 파티셔닝에 해당하고, 코딩 트리 유닛을, 대칭형인 비정방형 블록으로 구성하는 것은 이진 트리 파티셔닝에 해당할 수 있다. 코딩 트리 유닛을 정방형 블록과 대칭형 비정방형 블록으로 구성하는 것은 쿼드 및 바이너리 트리 CU 파티셔닝에 해당할 수 있다.
바이너리 트리 기반의 분할은 쿼드 트리 기반의 분할이 더 이상 수행되지 않는 코딩 블록에 대해서 수행될 수 있다. 바이너리 트리 기반으로 분할된 코딩 블록에 대해서는 쿼드 트리 기반의 분할이 더 이상 수행되지 않을 수 있다.
또한, 하위 뎁스의 분할은 상위 뎁스의 분할 형태에 종속적으로 결정될 수 있다. 일 예로, 2개 이상의 뎁스에서 바이너리 트리 기반의 분할이 허용된 경우, 하위 뎁스에서는 상위 뎁스의 바이너리 트리 분할 형태와 동일한 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만이 허용될 수 있다. 예컨대, 상위 뎁스에서 2NxN 형태로 바이너리 트리 기반의 분할이 수행된 경우, 하위 뎁스에서도 2NxN 형태의 바이너리 트리 기반의 분할이 수행될 수 있다. 또는, 상위 뎁스에서 Nx2N 형태로 바이너리 트리 기반의 분할이 수행된 경우, 하위 뎁스에서도 Nx2N 형태의 바이너리 트리 기반의 분할이 허용될 수 있다.
반대로, 하위 뎁스에서, 상위 뎁스의 바이너리 트리 분할 형태와 상이한 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만을 허용하는 것도 가능하다.
시퀀스, 슬라이스, 코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛에 대해, 특정 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만이 사용되도록 제한할 수도 있다. 일 예로, 코딩 트리 유닛에 대해 2NxN 또는 Nx2N 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만이 허용되도록 제한할 수 있다. 허용되는 파티션 형태는 부호화기 또는 복호화기에 기 정의되어 있을 수도 있고, 허용되는 파티션 형태 또는 허용되지 않는 파티션 형태에 관한 정보를 부호화하여 비트스트림을 통해 시그널링할 수도 있다.
도 5는 특정 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만이 허용된 예를 나타낸 도면이다. 도 5의 (a)는 Nx2N 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만이 허용되도록 제한된 예를 나타내고, 도 5의 (b)는 2NxN 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만이 허용되도록 제한된 예를 나타낸다. 상기 쿼드 트리 또는 바이너리 트리 기반의 적응적 분할을 구현하기 위해 쿼드 트리 기반의 분할을 지시하는 정보, 쿼드 트리 기반의 분할이 허용되는 코딩 블록의 크기/깊이에 관한 정보, 바이너리 트리 기반의 분할을 지시하는 정보, 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보, 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되지 않는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보 또는 바이너리 트리 기반의 분할이 세로 방향인지 또는 가로 방향인지에 관한 정보 등이 이용될 수 있다.
또한, 코딩 트리 유닛 또는 소정의 코딩 유닛에 대해, 바이너리 트리 분할이 허용되는 횟수, 바이너리 트리 분할이 허용되는 깊이 또는 바이너리 트리 분할이 허용된 뎁스의 개수 등이 획득될 수 있다. 상기 정보는 코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛 단위로 부호화되어, 비트스트림을 통해 복호화기로 전송될 수 있다.
일 예로, 비트스트림을 통해, 바이너리 트리 분할이 허용되는 최대 뎁스를 나타내는 신택스 'max_binary_depth_idx_minus1'가 비트스트림을 통해 부호화/복호화될 수 있다. 이 경우, max_binary_depth_idx_minus1+1이 바이너리 트리 분할이 허용되는 최대 뎁스를 가리킬 수 있다.
도 6에 도시된 예를 살펴보면, 도 6에서는, 뎁스 2인 코딩 유닛 및 뎁스 3인 코딩 유닛에 대해 바이너리 트리 분할이 수행된 것으로 도시되었다. 이에 따라, 코딩 트리 유닛 내 바이너리 트리 분할이 수행된 횟수(2회)를 나타내는 정보, 코딩 트리 유닛 내 바이너리 트리 분할이 허용된 최대 뎁스(뎁스 3)를 나타내는 정보 또는 코딩 트리 유닛 내 바이너리 트리 분할이 허용된 뎁스의 개수(2개, 뎁스 2 및 뎁스 3)를 나타내는 정보 중 적어도 하나가 비트스트림을 통해 부호화/복호화될 수 있다.
다른 예로, 바이너리 트리 분할이 허용되는 횟수, 바이너리 트리 분할이 허용되는 깊이 또는 바이너리 트리 분할이 허용된 뎁스의 개수 중 적어도 하나는 시퀀스, 슬라이스별로 획득될 수 있다. 일 예로, 상기 정보는, 시퀀스, 픽처 또는 슬라이스 단위로 부호화되어 비트스트림을 통해 전송될 수 있다. 이에 따라, 제1 슬라이스 및 제2 슬라이스의, 바이너리 트리 분할 횟수, 바이너리 트리 분할이 허용되는 최대 뎁스 또는 바이너리 트리 분할이 허용되는 뎁스의 개수 중 적어도 하나가 상이할 수 있다. 일 예로, 제1 슬라이스에서는, 하나의 뎁스에서만 바이너리 트리 분할이 허용되는 반면, 제2 슬라이스에서는, 두개의 뎁스에서 바이너리 트리 분할이 허용될 수 있다.
또 다른 일 예로, 슬라이스 또는 픽쳐의 시간레벨 식별자(TemporalID)에 따라 바이너리 트리 분할이 허용되는 횟수, 바이너리 트리 분할이 허용되는 깊이 또는 바이너리 트리 분할이 허용되는 뎁스의 개수 중 적어도 하나를 상이하게 설정할 수도 있다. 여기서, 시간레벨 식별자(TemporalID)는, 시점(view), 공간(spatial), 시간(temporal) 또는 화질(quality) 중 적어도 하나 이상의 스케일러빌리티(Scalability)를 갖는 영상의 복수개의 레이어 각각을 식별하기 위한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 분할 깊이(split depth)가 k인 제1 코딩 블록 300은 쿼드 트리(quad tree)에 기반하여 복수의 제2 코딩 블록으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 제2 코딩 블록 310 내지 340은 제1 코딩 블록의 너비와 높이의 절반 크기를 가진 정방형 블록이며, 제2 코딩 블록의 분할 깊이는 k+1로 증가될 수 있다.
분할 깊이가 k+1인 제2 코딩 블록 310은 분할 깊이가 k+2인 복수의 제3 코딩 블록으로 분할될 수 있다. 제2 코딩 블록 310의 분할은 분할 방식에 따라 쿼트 트리 또는 바이너리 트리 중 어느 하나를 선택적으로 이용하여 수행될 수 있다. 여기서, 분할 방식은 쿼드 트리 기반으로의 분할을 지시하는 정보 또는 바이너리 트리 기반의 분할을 지시하는 정보 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.
제2 코딩 블록 310이 쿼트 트리 기반으로 분할되는 경우, 제2 코딩 블록 310은 제2 코딩 블록의 너비와 높이의 절반 크기를 가진 4개의 제3 코딩 블록 310a으로 분할되며, 제3 코딩 블록 310a의 분할 깊이는 k+2로 증가될 수 있다. 반면, 제2 코딩 블록 310이 바이너리 트리 기반으로 분할되는 경우, 제2 코딩 블록 310은 2개의 제3 코딩 블록으로 분할될 수 있다. 이때, 2개의 제3 코딩 블록 각각은 제2 코딩 블록의 너비와 높이 중 어느 하나가 절반 크기인 비정방형 블록이며, 분할 깊이는 k+2로 증가될 수 있다. 제2 코딩 블록은 분할 방향에 따라 가로 방향 또는 세로 방향의 비정방형 블록으로 결정될 수 있고, 분할 방향은 바이너리 트리 기반의 분할이 세로 방향인지 또는 가로 방향인지에 관한 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
한편, 제2 코딩 블록 310은 쿼드 트리 또는 바이너리 트리에 기반하여 더 이상 분할되지 않는 말단 코딩 블록으로 결정될 수도 있고, 이 경우 해당 코딩 블록은 예측 블록 또는 변환 블록으로 이용될 수 있다.
제3 코딩 블록 310a은 제2 코딩 블록 310의 분할과 마찬가지로 말단 코딩 블록으로 결정되거나, 쿼드 트리 또는 바이너리 트리에 기반하여 추가적으로 분할될 수 있다.
한편, 바이너리 트리 기반으로 분할된 제3 코딩 블록 310b은 추가적으로 바이너리 트리에 기반하여 세로 방향의 코딩 블록(310b-2) 또는 가로 방향의 코딩 블록(310b-3)으로 더 분할될 수도 있고, 해당 코딩 블록의 분할 깊이는 k+3으로 증가될 수 있다. 또는, 제3 코딩 블록 310b는 바이너리 트리에 기반하여 더 이상 분할되지 않는 말단 코딩 블록(310b-1)으로 결정될 수 있고, 이 경우 해당 코딩 블록(310b-1)은 예측 블록 또는 변환 블록으로 이용될 수 있다. 다만, 상술한 분할 과정은 쿼드 트리 기반의 분할이 허용되는 코딩 블록의 크기/깊이에 관한 정보, 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보 또는 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되지 않는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보 중 적어도 하나에 기초하여 제한적으로 수행될 수 있다.
코딩 블록이 가질 수 있는 크기는 소정 개수로 제한되거나, 소정 단위 내 코딩 블록의 크기는 고정된 값을 가질 수도 있다. 일 예로, 시퀀스 내 코딩 블록의 크기 또는 픽처 내 코딩 블록의 크기는, 256x256, 128x128 또는 32x32로 제한될 수 있다. 시퀀스 또는 픽처 내 코딩 블록의 크기를 나타내는 정보가 시퀀스 헤더 또는 픽처 헤더를 통해 시그널링 될 수 있다.
쿼드 트리 및 바이터리 트리에 기반한 분할 결과, 코딩 유닛은, 정방형 또는 임의 크기의 직사각형을 띨 수 있다.
코딩 블록은, 스킵 모드, 화면 내 예측, 화면 간 예측 또는 스킵 방법 중 적어도 하나를 이용하여 부호화된다. 코딩 블록이 결정되면, 코딩 블록의 예측 분할을 통해 예측 블록(Prediction Block)을 결정할 수 있다. 코딩 블록의 예측 분할은 코딩 블록의 분할 형태를 나타내는 파티션 모드(Part_mode)에 의해 수행될 수 있다. 예측 블록의 크기 또는 형태는 코딩 블록의 파티션 모드에 따라 결정될 수 있다. 일 예로, 파티션 모드에 따라 결정되는 예측 블록의 크기는 코딩 블록의 크기와 동일하거나 작은 값을 가질 수 있다.
도 7은 코딩 블록이 화면 간 예측으로 부호화되었을 때, 코딩 블록에 적용될 수 있는 파티션 모드를 예시한 도면이다.
코딩 블록이 화면 간 예측으로 부호화된 경우, 코딩 블록에는 도 7에 도시된 예에서와 같이, 8개의 파티션 모드 중 어느 하나가 적용될 수 있다.
코딩 블록이 화면 내 예측으로 부호화된 경우, 코딩 블록에는 파티션 모드 PART_2Nx2N 또는 PART_NxN 이 적용될 수 있다.
PART_NxN은 코딩 블록이 최소 크기를 갖는 경우 적용될 수 있다. 여기서, 코딩 블록의 최소 크기는 부호화기 및 복호화기에서 기 정의된 것일 수 있다. 또는, 코딩 블록의 최소 크기에 관한 정보는 비트스트림을 통해 시그널링될 수도 있다. 일 예로, 코딩 블록의 최소 크기는 슬라이스 헤더를 통해 시그널링되고, 이에 따라, 슬라이스별로 코딩 블록의 최소 크기가 정의될 수 있다.
일반적으로, 예측 블록의 크기는 64x64 부터 4x4의 크기를 가질 수 있다. 단, 코딩 블록이 화면 간 예측으로 부호화된 경우, 움직임 보상을 수행할 때, 메모리 대역폭(memory bandwidth)을 줄이기 위해, 예측 블록이 4x4 크기를 갖지 않도록 할 수 있다.
도 8은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 인터 예측 방법을 도시한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 현재 블록의 움직임 정보를 결정할 수 있다(S810). 현재 블록의 움직임 정보는, 현재 블록에 관한 움직임 벡터, 현재 블록의 참조 픽처 인덱스 또는 현재 블록의 인터 예측 방향 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
현재 블록의 움직임 정보는 비트스트림을 통해 시그널링되는 정보 또는 현재 블록에 이웃한 이웃 블록의 움직임 정보 중 적어도 하나를 기초로 획득될 수 있다.
도 9는 현재 블록에 머지 모드가 적용되는 경우, 현재 블록의 움직임 정보를 유도하는 과정을 나타낸 도면이다.
현재 블록에 머지 모드가 적용되는 경우, 현재 블록의 공간적 이웃 블록으로부터 공간적 머지 후보를 유도할 수 있다(S910). 공간적 이웃 블록은, 현재 블록의 상단, 좌측 또는 현재 블록의 코너(예컨대, 상단 좌측 코너, 우측 상단 코너 또는 좌측 하단 코너 중 적어도 하나)에 인접한 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
공간적 머지 후보의 움직임 정보는, 공간적 이웃 블록의 움직임 정보와 동일하게 설정될 수 있다.
현재 블록의 시간적 이웃 블록으로부터 시간적 머지 후보를 유도할 수 있다(S920). 시간적 이웃 블록은, 콜로케이티드 픽처에 포함된 동일 위치 블록(co-located block, 콜로케이티드 블록)을 의미할 수 있다. 콜로케이티드 픽처는, 현재 블록을 포함하는 현재 픽처와 상이한 시간적 순서(Picture Order Count, POC)를 갖는다. 콜로케이트 픽처는 참조 픽처 리스트 내 기 정의된 인덱스를 갖는 픽처로 결정되거나, 비트스트림으로부터 시그널링되는 인덱스에 의해 결정될 수 있다. 시간적 이웃 블록은, 콜로케이티드 픽처 내 현재 블록과 동일한 위치 및 크기를 갖는 블록 내 임의의 블록 또는 현재 블록과 동일한 위치 및 크기를 갖는 블록에 인접한 블록으로 결정될 수 있다. 일 예로, 콜로케이티드 픽처 내 현재 블록과 동일한 위치 및 크기를 갖는 블록의 중심 좌표를 포함하는 블록, 또는, 상기 블록의 우측 하단 경계에 인접한 블록 중 적어도 하나가 시간적 이웃 블록으로 결정될 수 있다.
시간적 머지 후보의 움직임 정보는, 시간적 이웃 블록의 움직임 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 일 예로, 시간적 머지 후보의 움직임 벡터는, 시간적 이웃 블록의 움직임 벡터에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, 시간적 머지 후보의 인터 예측 방향은 시간적 이웃 블록의 인터 예측 방향과 동일하게 설정될 수 있다. 단, 시간적 머지 후보의 참조 픽처 인덱스는, 고정된 값을 가질 수 있다. 일 예로, 시간적 머지 후보의 참조 픽처 인덱스는 '0'으로 설정될 수 있다.
이후, 공간적 머지 후보 및 시간적 머지 후보를 포함하는 머지 후보 리스트를 생성할 수 있다(S930). 만약, 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보의 개수가 최대 머지 후보 개수보다 작은 경우, 둘 이상의 머지 후보를 조합한 조합된 머지 후보 또는 (0,0) 움직임 벡터(zero motion vector)를 갖는 머지 후보가 머지 후보 리스트에 포함될 수 있다.
머지 후보 리스트가 생성되면, 머지 인덱스에 기초하여, 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보 중 적어도 하나를 특정할 수 있다(S940).
현재 블록의 움직임 정보는, 머지 인덱스에 의해 특정된 머지 후보의 움직임 정보와 동일하게 설정될 수 있다(S950). 일 예로, 머지 인덱스에 의해, 공간적 머지 후보가 선택된 경우, 현재 블록의 움직임 정보는, 공간적 이웃 블록의 움직임 정보와 동일하게 설정될 수 있다. 또는, 머지 인덱스에 의해, 시간적 머지 후보가 선택된 경우, 현재 블록의 움직임 정보는, 시간적 이웃 블록의 움직임 정보와 동일하게 설정될 수 있다.
도 10은 현재 블록에 AMVP 모드가 적용되는 경우, 현재 블록의 움직임 정보를 유도하는 과정을 나타낸 도면이다.
현재 블록에 AMVP 모드가 적용되는 경우, 비트스트림으로부터, 현재 블록의 인터 예측 방향 또는 참조 픽처 인덱스 중 적어도 하나를 복호화할 수 있다(S1010). 즉, AMVP 모드가 적용되는 경우, 현재 블록의 인터 예측 방향 또는 참조 픽처 인덱스 중 적어도 하나는 비트스트림을 통해 부호화된 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
현재 블록의 공간적 이웃 블록의 움직임 벡터를 기초로, 공간적 움직임 벡터 후보를 결정할 수 있다(S1020). 공간적 움직임 벡터 후보는, 현재 블록의 상단 이웃 블록으로부터 유도된 제1 공간적 움직임 벡터 후보 및 현재 블록의 좌측 이웃 블록으로부터 유도된 제2 공간적 움직임 벡터 후보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 상단 이웃 블록은, 현재 블록의 상단 또는 상단 우측 코너에 인접한 블록 중 적어도 하나를 포함하고, 현재 블록의 좌측 이웃 블록은, 현재 블록의 좌측 또는 좌측 하단 코너에 인접한 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 현재 블록의 좌측 상단 코너에 인접한 블록은, 상단 이웃 블록으로 취급될 수도 있고, 또는 좌측 이웃 블록으로 취급될 수도 있다.
현재 블록과 공간적 이웃 블록 사이의 참조 픽처가 상이한 경우, 공간적 움직임 벡터는 공간적 이웃 블록의 움직임 벡터를 스케일링함으로써 획득될 수도 있다.
현재 블록의 시간적 이웃 블록의 움직임 벡터를 기초로, 시간적 움직임 벡터 후보를 결정할 수 있다(S1030). 현재 블록과 시간적 이웃 블록 사이의 참조 픽처가 상이한 경우, 시간적 움직임 벡터는 시간적 이웃 블록의 움직임 벡터를 스케일링함으로써 획득될 수도 있다.
공간적 움직임 벡터 후보 및 시간적 움직임 벡터 후보를 포함하는 움직임 벡터 후보 리스트를 생성할 수 있다(S1040).
움직임 벡터 후보 리스트가 생성되면, 움직임 벡터 후보 리스트 중 적어도 하나를 특정하는 정보인 움직임 벡터 지시자에 기초하여, 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터 후보 중 적어도 하나를 특정할 수 있다(S1050).
상기 정보에 의해 특정된 움직임 벡터 후보를, 현재 블록의 움직임 벡터 예측값으로 설정하고, 움직임 벡터 예측값에 움직임 벡터 차분값을 합하여, 현재 블록의 움직임 벡터를 획득할 수 있다(S1060). 이때, 움직임 벡터 차분값은, 비트스트림을 통해 파싱될 수 있다.
현재 블록의 움직임 정보가 획득되면, 획득된 움직임 정보에 기초하여, 현재 블록에 대한 움직임 보상을 수행할 수 있다(S820). 구체적으로, 현재 블록의 인터 예측 방향, 참조 픽처 인덱스 및 움직임 벡터에 기초하여, 현재 블록에 대한 움직임 보상이 수행될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 모션 공유 코딩 유닛(MSCU: Motion Share Coding Unit), MSCU의 부호화 및 복호화에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
전술한 바와 같이, 코딩 유닛 또는 코딩 블록은 부호화 또는 복호화의 기본 단위에 해당한다. 즉, 코딩 유닛 단위로 예측 방법, 예컨대, 인트라 예측 또는 인터 예측이 결정된다. 만약, 코딩 유닛이 복수의 예측 유닛들로 분할되는 경우 상기 코딩 유닛 내 복수의 예측 유닛들은 결정된 예측 방법을 공유한다.
본 실시예에 따르면, 모션 정보를 코딩 유닛 보다 큰 소정의 블록 단위에서 공유할 수 있다. 이하, 이러한 소정의 블록 단위를 모션 공유 코딩 유닛(Motion share coding unit, MSCU)라고 한다. 여기서, 모션 정보는 예측 방향 정보(예를 들어, 리스트 0 예측(L0 예측)/리스트 1 예측(L1 예측)과 같은 단방향 예측 또는 양방향 예측), 공간적 모션 벡터, 시간적 모션 벡터, 모션 벡터 후보 리스트, 모션 벡터 지시자, 머지 후보 인덱스, 머지 후보 리스트, 참조 픽쳐 인덱스 또는 참조 픽쳐 리스트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 인터 예측에 이용되는 모든 모션 정보들이 공유될 수도 있으나, 일부 모션 정보들만이 공유될 수도 있다.
또한, 모션 공유 코딩 유닛 내에 있는 모든 코딩 유닛들이 양방향 예측을 공유한다는 것은 모션 공유 코딩 유닛 단위로 양방향 예측을 사용하거나, 단방향 예측 중 L0 예측만 사용하거나, 단방향 예측 중 L1 예측만 사용할 수 있음을 의미한다.
영상 부호화 장치(100)은 모션 공유 코딩 유닛 내에 존재하는 코딩 유닛 별로 전술한 모션 정보의 전부 또는 일부를 시그날링할 수 있다. 영상 복호화 장치(200)는 모션 정보가 공유되지 않는 경우, 코딩 유닛 별로 시그날링된 모션 정보를 파싱하여 움직임 보상을 수행할 수 있다. 만약, 모션 정보가 공유되는 경우, 모션 공유 코딩 유닛에 속한 코딩 유닛 중 특정 위치의 코딩 유닛(이하, 기준 코딩 유닛)의 모션 정보의 전부 또는 일부가 시그날링 된 후 영상 복호화 장치(200)에 의해 유도될 수 있다. 이 때, 모션 공유 코딩 유닛 내의 나머지 코딩 유닛들은, 상기 유도된 모션 정보를 이용하여 움직임 보상이 수행될 수 있다. 예를 들어, 나머지 코딩 유닛들은 시그날링된 모션 정보를 그대로 복사하여 사용하거나, 그 모션 정보(e.g. 모션 벡터)를 스케일링하여 사용할 수도 있다. 상기 실시예에서, 모션 정보를 복수의 코딩 유닛들이 공유한다는 것은, 기준 코딩 유닛의 모션 정보를, 모션 공유 코딩 유닛 내의 나머지 코딩 유닛들이 사용하거나, 그 모션 정보(e.g. 모션 벡터)를 스케일링하여 사용할 수도 있음을 의미할 수 있다.
또는, 모션 공유 코딩 유닛 단위로 모션 정보가 시그널링된 후 영상 복호화 장치(200)에 의해 유도될 수 있다. 이 때, 해당 모션 공유 코딩 유닛에 속한 모든 코딩 유닛들은 유도된 모션 정보를 공유할 수 있다.
한편, 전술한 모션 정보는 모션 공유 코딩 유닛에 속한 복수의 코딩 유닛들에 의해 공유되되, 예측 모션 벡터와 실제 모션 벡터 간의 차분 모션 벡터는 모션 공유 코딩 유닛에 속하는 코딩 유닛 각각에 대해서 독립적으로 시그날링될 수 있다.
도 11 내지 도 15를 참조하여, 본 발명에 따른 MSCU를 이용한 영상의 부호화 및 복호화의 다양한 실시예들을 상세하게 설명한다.
MSCU의 설정
영상 부호화 장치(100)은, 코딩 트리 유닛이 비정방 형태의 코딩 유닛을 포함하고 있는 경우에는 이를 포함하고 있는 가장 작은 정방 형태 블록을 모션 공유 코딩 유닛으로 설정할 수 있다.
도 11은 비정방 형태의 코딩 유닛을 포함하고 있는 코딩 트리 유닛의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 11에 도시된, 16x16 크기의 코딩 트리 유닛은 비정방 형태의 코딩 유닛들인 CU0와 CU1를 포함하고 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 비정방 형태의 코딩 유닛들 CU0 및/또는 CU1을 포함하는 가장 작은 정방 형태 블록인 4x4 블록을 모션 공유 코딩 유닛으로 설정할 수 있다. 또한, 비정방 형태의 코딩 유닛 CU5를 포함하고 있는 가장 작은 정방 형태 블록인 8x8 블록을 모션 공유 코딩 유닛으로 설정할 수 있으며, 이 모션 공유 코딩 유닛은 CU5, CU6 및 CU7을 포함할 수 있다.
모션 공유 코딩 유닛을 설정하는 다른 예로서, 기 정의된 소정의 크기 NxM 블록을 모션 공유 코딩으로 설정할 수도 있다. 여기서, N과 M은 4, 8, 16, 32 또는 그 이상일 수 있다. N과 M은 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 구체적으로 예를 들어, 모션 공유 코딩 유닛의 크기를 16x16으로 설정할 수 있으며, 이 때 16x16 보다 작은 코딩 유닛 별로 모션 벡터를 시그날링할 수 있다.
도 12는 소정 크기의 영역을 모션 공유 코딩 유닛으로 설정한 경우를 나타내는 도면이다. 도 12에 도시된, 32x32 크기의 코딩 트리 유닛은 코딩 유닛들 CU0 내지 CU8을 포함하고 있다. 도 12에 도시된 실시예에는 모션 공유 코딩 유닛의 크기가 16x16으로 설정되어 있다. 16x16에 포함 되지 않는 코딩 유닛들인 CU5(4x32), CU6(4x32) 그리고 CU7(8x32)는 다른 코딩 유닛과 모션 정보를 공유하지 않도록 제한할 수도 있다.
모션 공유 코딩 유닛을 설정하는 또 다른 예로서, 모션 공유 코딩 유닛은 모션 정보의 공유가 허용되는 크기 정보, 모션 정보의 공유가 허용되는 뎁스 정보 또는 위치 정보 중 적어도 하나에 기초하여 설정될 수 있다.
이 때, 상기 크기 정보는 모션 정보의 공유가 허용되는 최소 블록의 크기 또는 최대 블록의 크기로 정의될 수도 있고, 정방 혹은 비정방 형태 블록의 특정 크기로 정의될 수도 있다. 정방인 경우 너비 혹은 높이 중 어느 하나의 크기를 나타내는 신택스 엘리먼트(syntax element)가 시그날링될 수 있고, 비정방인 경우 너비 및 높이를 나타내는 신택스 엘리먼트가 각각 시그날링될 수도 있다. 해당 신택스는 시퀀스, 픽쳐, 슬라이스, 타일 중 적어도 하나의 레벨에서 시그날링될 수 있다.
전술한 뎁스 정보도 동일 또는 유사하게 정의되고, 시그날링될 수 있다. 즉, 모션 정보의 공유가 허용되는 최소 뎁스 또는 최대 뎁스의 크기로 정의될 수 있다. 이와 같은 뎁스 정보를 나타내는 신택스 엘리먼트는 시퀀스, 픽쳐, 슬라이스, 타일 중 적어도 하나의 레벨에서 시그날링될 수 있다.
또한, 모션 공유 코딩 유닛은 위치 정보에 기초하여 설정될 수 있다. 예컨대, 픽처, 슬라이스 또는 타일의 경계에 인접한 소정 크기의 영역을 모션 공유 코딩 유닛으로 설정할 수 있다.
시퀀스 파라미터 헤더, 픽쳐 파라미터 헤더 또는 슬라이스 헤더 등에 모션 공유 코딩 유닛의 크기를 나타내는 신택스 log2_mscu_size_minus3를 시그날링 할 수 있다. log2_mscu_size_minus3의 값이 0이면 모션 공유 코딩 유닛의 크기가 8x8임을 나타내고, log2_mscu_size_minus3의 값이 1이면 모션 공유 코딩 유닛의 크기가 16x16임을 나타낸다. 즉, 모션 코딩 유닛의 크기는 (1 <<log2_mscu_size_minus3 + 3)로 설정할 수 있다. 여기서 <<는 비트 쉬프트(Bit shift) 연산을 나타낸다.
MSCU의 선택적 사용
위에서는 MSCU를 설정하는 다양한 실시예를 설명하였다. 전술한 다양한 실시예들에 따라 설정된 MSCU는 선택적으로 사용될 수 있다.
MSCU를 선택적으로 사용하기 위한 방법의 일 예로서, 해당 MSCU와 관련된 신택스 엘리먼트 isUseMSCUflag를 시그날링 할 수 있다. 신택스 엘리먼트 isUseMSCUflag는 해당 MSCU 내의 코딩 유닛들이 모션 정보를 공유하는지 여부를 나타낸다. 예컨대, 신택스 엘리먼트 isUseMSCUflag의 값이 1이면 MSCU 내의 코딩 유닛들이 모션 정보를 공유함을 나타내고, isUseMSCUflag의 값이 0이면 MSCU 내의 코딩 유닛들이 모션 정보를 공유하지 않음을 나타낸다.
도 13은 각 MSCU와 관련된 신택스 엘리먼트 isUseMSCUflag의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 13에 도시된 코딩 트리 유닛은 복수의 코딩 유닛들 CU0 내지 CU9로 분할되어 있다. 8x8 크기의 영역이 모션 공유 코딩 유닛으로 설정되어 있다. 즉, 도 13에 도시된 코딩 트리 유닛은 두 개의 모션 공유 코딩 유닛들을 포함한다. 첫번째 모션 공유 코딩 유닛 MSCU0는 코딩 유닛 CU0 내지 CU4를 포함하는 영역이며, 두번째 모션 공유 코딩 유닛 MSCU1은 코딩 유닛 CU5 내지 CU7을 포함하는 영역이다. 코딩 유닛 CU8의 크기 및 CU9의 크기는 모두 8x8로서 모션 공유 코딩 유닛의 크기와 동일하다. 따라서, 모션 정보를 공유할 다른 코딩 유닛이 없으므로 모션 공유 코딩 유닛으로 설정될 필요가 없다.
도 13을 참조하면, 상기 MSCU0와 관련된 isUseMSCUflag 값은 1 이고, 상기 MSCU1과 관련된 isUseMSCUflag 값은 0 이다. 즉, MSCU0 내의 코딩 유닛들은 모션 정보를 공유하고, MSCU1 내의 코딩 유닛들은 모션 정보를 공유하지 않는다. 따라서 MSCU1 내의 코딩 유닛들의 모션 정보는 코딩 유닛 별로 유도된다.
한편, 이상 설명한 실시예들에서 코딩 유닛은 더 작은 크기의 서브 블록, 예컨대 예측 블록으로 분할되지 않는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 코딩 유닛이 복수의 서브 블록들로 분할되더라도 본 발명에 따른 MSCU가 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다. 즉, MSCU 내의 각 예측블록은 모션 정보를 공유할 수 있다.
MSCU를 이용한 영상 부호화
도 14는 본 발명이 적용되는, MSCU를 이용한 영상 부호화 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 순서도이다. 도 14에 도시된 부호화 방법은, 도 1에 도시된 영상 부호화 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, 단계 S1100, S1110 및 S1120은 영상 부호화 장치(100)의 인터 예측부(120)에 의해 수행될 수 있다. 단계 S1130 및 S1140은 엔트로피 부호화부(165)에 의해 수행될 수 있다.
단계 S1100 및 S1110에 의해, 인터 예측을 이용하여 제1 코딩 유닛 및 제2 코딩 유닛을 각각 움직임 추정 및 움직임 보상한다.
상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛이 동일한 모션 정보를 공유하는지 여부를 판단하여(S1120), 상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛이 동일한 모션 정보를 공유하는 경우, 상기 공유 모션 정보를 부호화한다 (S1130). 만약, 상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛이 모션 정보를 공유하지 않는 것으로 결정되는 경우, 상기 제1 코딩 유닛의 모션 정보와 상기 제2 코딩 유닛의 모션 정보는 각각 부호화된다 (S1140). 여기서, 제1 코딩 유닛 및 제2 코딩 유닛은 서로 인접한 코딩 유닛일 수 있다.
단계 S1120에서, 영상 부호화 장치(100)는 (1)상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛이 동일한 모션 공유 코딩 유닛 내에 속하고, (2)상기 제1 코딩 유닛의 모션 정보의 전부 또는 일부와 상기 제2 코딩 유닛의 모션 정보의 전부 또는 일부가 동일하다면, 이 두 개의 코딩 유닛들은 모션 정보를 공유하는 것으로 결정할 수 있다. 대안으로서, 영상 부호화 장치(100)는 상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛이 동일한 모션 공유 코딩 유닛 내에 속한다면, 이 두 개의 코딩 유닛들은 모션 정보를 공유하는 것으로 결정하고, 상기 제1 코딩 유닛의 모션 정보 또는 상기 제2 코딩 유닛의 모션 정보 중 하나를 공유 모션 정보로 선택할 수 있다.
모션 공유 코딩 유닛의 설정은, 전술한 실시예들에서와 같이 수행될 수 있다. 즉, 상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛이 동일한 MSCU 내에 속하는지 여부에 따라 모션 정보의 공유 여부를 결정할 수 있다. 전술한 바와 같이, 비정방 형태의 코딩 유닛을 포함하고 있는 경우에는 이를 포함하고 있는 가장 작은 정방 형태 블록이 모션 공유 코딩 유닛으로 설정될 수 있다. 또는, 기 정의된 소정 크기 영역 또는 모션 공유 코딩 유닛의 크기를 나타내는 신택스에 따라 결정되는 소정 크기 영역이 모션 공유 코딩으로 설정될 수 있다. 또는, 모션 정보의 공유가 허용되는 크기 정보, 모션 정보의 공유가 허용되는 뎁스 정보 또는 위치 정보 중 적어도 하나에 기초하여 설정될 수 있다.
이와 같은 다양한 방법에 따라 설정된 MSCU는 선택적으로 사용될 수 있다. 예컨대, 해당 MSCU 내의 코딩 유닛들이 모션 정보를 공유하는지 여부를 나타내는 신택스 엘리먼트를 부호화하여 영상 복호화 장치(200)로 시그널링할 수 있다. 모션 정보의 공유 여부를 나타내는 신택스 엘리먼트가 비트스트림에 포함되는 경우, 단 S1130에서는 공유 모션 정보와 함께, 모션 정보의 공유 여부를 나타내는 신택스 엘리먼트가 부호화될 수 있다.
한편, 도 14에 도시된 실시예에서는 제1 코딩 유닛 및 제2 코딩 유닛을 각각 움직임 추정 및 움직임 보상(S1100, S1110)한 후 상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛이 동일한 모션 정보를 공유하는지 여부를 판단(S1120)하였다. 그러나, 단계 S1120이 먼저 수행되어 모션 정보를 공유할지 여부를 먼저 결정한 후, 제1 코딩 유닛 및/또는 제2 코딩 유닛을 움직임 추정 및 움직임 보상할 수도 있다. 즉, 제1 코딩 유닛 및 제2 코딩 유닛이 동일한 모션 공유 코닝 유닛 내에 속하는지 여부를 판단하여, 만약 이 두 개의 코딩 유닛들이 동일한 모션 공유 코닝 유닛 내에 속하면 모션 정보를 공유하는 것으로 결정한다. 그 후 제1 코딩 유닛 및/또는 제2 코딩 유닛을 움직임 추정 및 움직임 보상한 후 상기 제1 코딩 유닛의 모션 정보 또는 상기 제2 코딩 유닛의 모션 정보 중 하나를 공유 모션 정보로 선택할 수 있다.
단계 S1130에서 부호화되는 공유 모션 정보는, 모션 공유 코딩 유닛에 속한 코딩 유닛 중 기준 코딩 유닛의 모션 정보의 전부 또는 일부일 수 있다. 이 때, 영상 복호화 장치(200)는 상기 공유 모션 정보를 이용하여 모션 공유 코딩 유닛 내의 나머지 코딩 유닛들에 대한 움직임 보상을 수행할 수 있다. 예를 들어, 나머지 코딩 유닛들은 시그날링된 모션 정보를 그대로 복사하여 사용하거나, 그 모션 정보(e.g. 모션 벡터)를 스케일링하여 사용할 수도 있다.
또는, 공유 모션 정보는, 모션 공유 코딩 유닛 단위로 부호화될 수 있다. 이 때, 해당 모션 공유 코딩 유닛에 속한 모든 코딩 유닛들은 유도된 모션 정보를 공유할 수 있다.
한편, 예측 모션 벡터와 실제 모션 벡터 간의 차분 모션 벡터는 모션 공유 코딩 유닛에 속하는 코딩 유닛 각각에 대해서 독립적으로 시그날링될 수 있다.
MSCU를 이용한 영상 복호화
도 15는 본 발명이 적용되는, MSCU를 이용한 영상 복호화 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 순서도이다. 도 15에 도시된 복호화 방법은, 도 2에 도시된 영상 복호화 장치(200의 인터 예측부(230)에 의해 수행될 수 있다.
도 15를 참조하면, 먼저, 유도된 모션 정보를 이용하여, 제1 코딩 유닛의 예측 유닛이 유도될 수 있다 (S1500). 만약, 예컨대 상기 제1 코딩 유닛과 제2 코딩 유닛이 동일한 MSCU에 속한다면, 상기 제1 코딩 유닛의 예측 유닛의 유도에 사용된 모션 정보에 기초하여 유도된 모션 정보를 이용하여, 제2 코딩 유닛의 예측 유닛이 유도될 수 있다 (S1510). 상기 제1 코딩 유닛의 모션 정보에 기초하여 유도된 모션 정보인 제2 코딩 유닛의 모션 정보는 상기 제1 코딩 유닛의 모션 정보와 동일하거나 또는 일부 동일한 모션 정보일 수 있다. 또는, 상기 제2 코딩 유닛의 모션 정보는 상기 제1 코딩 유닛의 모션 정보를 스케일링함으로써 유도될 수 있다. 여기서, 제1 코딩 유닛 및 제2 코딩 유닛은 서로 인접한 코딩 유닛일 수 있다.
상기 제1 코딩 유닛의 모션 정보에 기초하여 상기 제2 코딩 유닛의 모션 정보가 유도되는지 여부의 결정은 전술한 다양한 방법들에 의해 수행될 수 있다. 예컨대, 영상 복호화 장치(200)는, 상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛이 동일한 MSCU 내에 속하는지 여부에 따라 모션 정보의 공유 여부를 결정할 수 있다. 전술한 바와 같이, 비정방 형태의 코딩 유닛을 포함하고 있는 경우에는 이를 포함하고 있는 가장 작은 정방 형태 블록이 모션 공유 코딩 유닛으로 설정될 수 있다. 또는, 기 정의된 소정 크기 영역 또는 모션 공유 코딩 유닛의 크기를 나타내는 신택스에 따라 결정되는 소정 크기 영역이 모션 공유 코딩으로 설정될 수 있다. 또는, 모션 정보의 공유가 허용되는 크기 정보, 모션 정보의 공유가 허용되는 뎁스 정보 또는 위치 정보 중 적어도 하나에 기초하여 설정될 수 있다.
또는, 이와 같은 다양한 방법에 따라 설정된 MSCU 단위로 시그널링되는, 전술한 바와 같은 신택스 엘리먼트 isUseMSCUflag의 값에 따라 모션 정보의 공유 여부가 결정될 수 있다. 이 때, 이 신택스 엘리먼트는 해당 MSCU 내의 코딩 유닛들이 모션 정보를 공유하는지 여부를 나타낸다.
한편, 비트스트림에 포함되는 공유 모션 정보는, 모션 공유 코딩 유닛에 속한 코딩 유닛들 중 하나인 기준 코딩 유닛의 모션 정보의 전부 또는 일부일 수 있다. 이 때, 영상 복호화 장치(200)는 상기 공유 모션 정보를 이용하여 모션 공유 코딩 유닛 내의 나머지 코딩 유닛들에 대한 움직임 보상을 수행할 수 있다. 예를 들어, 나머지 코딩 유닛들은 기준 코딩 유닛의 모션 정보를 그대로 복사하여 사용하거나, 그 모션 정보(e.g. 모션 벡터)를 스케일링하여 사용할 수도 있다.
또는, 공유 모션 정보는, 모션 공유 코딩 유닛 단위로 부호화되어 시그널링될 수 있다. 이 때, 해당 모션 공유 코딩 유닛에 속한 모든 코딩 유닛들은 유도된 모션 정보를 공유할 수 있다.
한편, 예측 모션 벡터와 실제 모션 벡터 간의 차분 모션 벡터는 모션 공유 코딩 유닛에 속하는 코딩 유닛 각각에 대해서 독립적으로 시그날링될 수 있다. 이 경우, 영상 복호화 장치(200)는 공유 모션 정보에 기초하여 유도된 예측 모션 벡터와, 비트스트림에 포함되어 시그널링된 차분 모션 벡터를 합산하여 최종적인 모션 벡터를 유도할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 예측 모션 벡터(Motion vector predictor, MVP)는 기준 코딩 유닛을 기준으로 유도할 수도 있다.
또 다른 예로, 모션 공유 코딩 유닛을 하나의 코딩 유닛 처럼 설정한 후, 이를 기준으로 예측 모션 벡터(MVP)를 유도할 수도 있다.
상술한 실시예는 일련의 단계 또는 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 이는 발명의 시계열적 순서를 한정한 것은 아니며, 필요에 따라 동시에 수행되거나 다른 순서로 수행될 수 있다. 또한, 상술한 실시예에서 블록도를 구성하는 구성요소(예를 들어, 유닛, 모듈 등) 각각은 하드웨어 장치 또는 소프트웨어로 구현될 수도 있고, 복수의 구성요소가 결합하여 하나의 하드웨어 장치 또는 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 상술한 실시예는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명은 영상을 부호화/복호화할 수 있는 전자 장치에 적용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 인터 예측 또는 인트라 예측이 적용되는 단위에 해당하는 코딩 유닛 별로 영상을 복호화하는 영상 복호화 방법에 있어서,
    모션 정보를 이용하여, 제1 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도하는 단계; 및
    상기 제1 코딩 유닛의 예측 유닛 유도에 이용된 상기 모션 정보에 기초하여 유도된 모션 정보를 이용하여, 제2 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛이 동일한 모션 공유 코딩 유닛에 속하는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛이 동일한 모션 공유 코딩 유닛에 속하면, 상기 제1 코딩 유닛의 상기 모션 정보에 기초하여 유도된 모션 정보를 이용하여, 제2 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 코딩 유닛 또는 상기 제2 코딩 중 적어도 하나가 비정방 형태의 코딩 유닛인 경우, 상기 모션 공유 코딩 유닛은 상기 적어도 하나의 비정방 형태의 코딩 유닛을 포함하는 정방 형태의 블록인 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 모션 공유 코딩 유닛 내의 코딩 유닛들이 모션 정보를 공유하는지 여부를 지시하는 신택스 엘리먼트에 따라, 상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛은 동일한 모션 정보를 공유하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  5. 인터 예측 또는 인트라 예측이 적용되는 단위에 해당하는 코딩 유닛 별로 영상을 부호화하는 영상 부호화 방법에 있어서,
    인터 예측을 이용하여, 제1 코딩 유닛을 움직임 추정 및 움직임 보상하는 단계;
    인터 예측을 이용하여, 제2 코딩 유닛을 움직임 추정 및 움직임 보상하는 단계; 및
    상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛이 동일한 모션 정보를 공유하는 경우, 상기 공유 모션 정보를 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  6. 인터 예측 또는 인트라 예측이 적용되는 단위에 해당하는 코딩 유닛 별로 영상을 복호화하는 영상 복호화 장치에 있어서,
    모션 정보를 이용하여 제1 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도하고, 상기 제1 코딩 유닛의 예측 유닛 유도에 이용된 상기 모션 정보에 기초하여 유도된 모션 정보를 이용하여 제2 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도하는 인터 예측부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  7. 인터 예측 또는 인트라 예측이 적용되는 단위에 해당하는 코딩 유닛 별로 영상을 부호화하는 영상 부호화 장치에 있어서,
    인터 예측을 이용하여 제1 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도하고, 인터 예측을 이용하여 제2 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도하는 인터 예측부; 및
    상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛이 동일한 모션 정보를 공유하는 경우, 상기 공유 모션 정보를 부호화하는 엔트로피 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  8. 영상 신호 비트스트림을 포함하는 기록매체에 있어서, 상기 기록매체에 포함된 영상 신호 비트스트림은, 인터 예측 또는 인트라 예측이 적용되는 단위에 해당하는 코딩 유닛 별로 영상을 부호화하는 영상 부호화 방법에 의해 부호화된 것으로서, 상기 영상 부호화 방법은, 인터 예측을 이용하여, 제1 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도하는 단계, 인터 예측을 이용하여, 제2 코딩 유닛의 예측 유닛을 유도하는 단계; 및 상기 제1 코딩 유닛과 상기 제2 코딩 유닛이 동일한 모션 정보를 공유하는 경우, 상기 공유 모션 정보를 부호화하는 단계를 포함하는, 기록매체.
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