WO2018236031A1 - 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2018236031A1
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최장원
임재현
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엘지전자(주)
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    • H04N19/593—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving spatial prediction techniques

Definitions

  • the present invention relates to a still image or moving image processing method, and more particularly, to a method of encoding / decoding a still image or moving image based on an intra prediction mode and an apparatus for supporting the same.
  • Compressive encoding refers to a series of signal processing techniques for transmitting digitized information over a communication line or for storing it in a form suitable for a storage medium.
  • Media such as video, image, and audio can be subject to compression coding.
  • a technique for performing compression coding on an image is referred to as video image compression.
  • Next-generation video content will feature high spatial resolution, high frame rate, and high dimensionality of scene representation. Processing such content will result in a tremendous increase in terms of memory storage, memory access rate, and processing power.
  • a method of processing an image based on an intra prediction mode comprising: performing a first component prediction using a reconstructed sample of a luminance block corresponding to a current color difference block, Generating a pre-prediction sample of the color difference block; Determining whether a second component prediction is applied to the current chrominance block; And generating a final predicted sample of the current color difference block using a residual signal of another chrominance block corresponding to the current chrominance block and the predicted sample if the second component prediction is applied can do.
  • the step of generating the predicted samples comprises determining a prediction mode used for the first component prediction from among a component prediction mode using one linear model or a component prediction mode using a plurality of linear models .
  • the determining whether the second component prediction is applied may determine that the second component prediction is applied if the current color difference block is greater than or equal to a predetermined size.
  • the step of determining whether the second component prediction is applied may include calculating a correlation between a periphery of the current chrominance block and a periphery of the other chrominance block, It may be determined that the second component prediction is applied if the correlation is greater than or equal to a certain threshold value.
  • the final prediction sample may be generated by adding a value obtained by scaling the residual signal of the different color difference block to the prediction sample.
  • the final predicted sample may be generated by adding a scaled value and an offset value of the residual signal of the different color difference block to the predicted sample.
  • the offset value may be derived based on a difference between an average value of a neighboring region of the current color difference block and a neighboring region of the other color difference block.
  • a method of processing an image based on an intra prediction mode comprising: predicting a component prediction using a reconstructed sample of a luminance block corresponding to a current color difference block, Generating a first predicted sample of the current chrominance block by applying at least one of spatial prediction using a reference sample to generate a first predicted sample of the current chrominance block; And generating a final predicted sample of the current color difference block using a reconstructed sample of another color difference block corresponding to the current color difference block and the first predicted sample.
  • the step of generating the final prediction sample may include generating a second prediction sample by adding an offset value to a scaled value of the reconstruction sample of the different color difference block.
  • said final prediction sample can be generated by adding said second prediction sample to said first prediction sample.
  • the final predicted sample may be generated by weighting the first predicted sample and the second predicted sample.
  • the weights applied to the first predictive sample or the second predictive sample may be predetermined or derived based on a correlation between a peripheral region of the current chrominance block and a peripheral region of the other chrominance block have.
  • the final predicted sample may be generated by adding the second predicted sample to the first predicted sample.
  • the last predicted sample is generated by adding the first threshold to the first predicted sample, and the second predicted sample is generated by adding the second predicted sample to the second If not less than the threshold, the last predicted sample may be generated by adding the second threshold to the first predicted sample.
  • an apparatus for processing an image based on an intra prediction mode comprising: a component prediction using a reconstructed sample of a luminance block corresponding to a current color difference block; A first predictive sample generator for generating a first predictive sample of the current color difference block by applying at least one of spatial prediction using a reference sample using the reference sample; And a final prediction sample generator for generating a final prediction sample of the current color difference block using a reconstruction sample of another color difference block corresponding to the current color difference block and the first prediction sample.
  • the embodiment of the present invention it is possible to improve the accuracy of the prediction of the chrominance image and improve the coding performance by efficiently improving the cross-component linear model.
  • the accuracy of prediction can be improved by reflecting the correlation between color difference components in performing intra prediction on a color difference image.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an encoder in which still image or moving picture signal encoding is performed according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a decoder in which still image or moving picture signal encoding is performed according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a division structure of a coding unit applicable to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a prediction unit that can be applied to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an intra prediction method according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 6 illustrates a prediction direction according to an intra prediction mode.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a method of generating a prediction block for a color difference block using restoration samples of a luminance block according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flow chart illustrating a method of performing inter-chrominance component prediction in a cross-component linear model mode using restoration samples of a luminance component according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of performing prediction between color difference components using restoration samples of previously encoded or decoded color difference components to which the present invention is applied.
  • FIG. 10 is a diagram specifically illustrating an intra predictor according to an embodiment of the present invention.
  • 'block' or 'unit' means a unit in which encoding / decoding processes such as prediction, conversion and / or quantization are performed, and may be composed of a multi-dimensional array of samples (or pixels).
  • a 'block' or 'unit' may refer to a multidimensional array of samples for a luma component, or a multidimensional array of samples for a chroma component. It may also be collectively referred to as a multidimensional array of samples for a luma component and a multidimensional array of samples for a chroma component.
  • a 'block' or a 'unit' may include a coding block (CB) indicating an array of samples to be subjected to encoding / decoding, a coding tree block (CTB) composed of a plurality of coding blocks
  • a prediction block (PU) Prediction Unit
  • a conversion block (TB) representing an array of samples to which the same conversion is applied
  • Transform Block or Transform Unit (TU)
  • a 'block' or 'unit' is a syntax or syntax used in encoding / decoding an array of samples for a luma component and / or a chroma component,
  • the syntax structure means zero or more syntax elements existing in the bit stream in a specific order, and the syntax element means an element of data represented in the bitstream.
  • a 'block' or a 'unit' includes a coding block (CB) and a coding unit (CU) including a syntax structure used for encoding the corresponding coding block (CB)
  • a prediction unit PU Prediction Unit
  • a prediction unit PU Coding Tree Unit
  • a conversion unit TU: Transform Unit
  • 'block' or 'unit' is not necessarily limited to an array of samples (or pixels) in the form of a square or a rectangle, but may be a polygonal sample (or pixel, pixel) having three or more vertices. May also be used. In this case, it may be referred to as a polygon block or a polygon unit.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an encoder in which still image or moving picture signal encoding is performed according to an embodiment of the present invention.
  • an encoder 100 includes an image divider 110, a subtractor 115, a transformer 120, a quantizer 130, an inverse quantizer 140, an inverse transformer 150, A decoding unit 160, a decoded picture buffer (DPB) 170, a predicting unit 180, and an entropy encoding unit 190.
  • the prediction unit 180 may include an inter prediction unit 181 and an intra prediction unit 182.
  • the image divider 110 divides an input video signal (or a picture, a frame) input to the encoder 100 into one or more processing units.
  • the subtractor 115 subtracts a prediction signal (or a prediction block) output from the prediction unit 180 (i.e., the inter prediction unit 181 or the intra prediction unit 182) from the input video signal, And generates a residual signal (or difference block).
  • the generated difference signal (or difference block) is transmitted to the conversion unit 120.
  • the transforming unit 120 transforms a difference signal (or a difference block) by a transform technique (for example, DCT (Discrete Cosine Transform), DST (Discrete Sine Transform), GBT (Graph-Based Transform), KLT (Karhunen- Etc.) to generate a transform coefficient.
  • a transform technique for example, DCT (Discrete Cosine Transform), DST (Discrete Sine Transform), GBT (Graph-Based Transform), KLT (Karhunen- Etc.
  • the transform unit 120 may generate transform coefficients by performing transform using a transform technique determined according to a prediction mode applied to a difference block and a size of a difference block.
  • the quantization unit 130 quantizes the transform coefficients and transmits the quantized transform coefficients to the entropy encoding unit 190.
  • the entropy encoding unit 190 entropy-codes the quantized signals and outputs them as a bitstream.
  • the quantized signal output from the quantization unit 130 may be used to generate a prediction signal.
  • the quantized signal can be reconstructed by applying inverse quantization and inverse transformation through the inverse quantization unit 140 and the inverse transform unit 150 in the loop.
  • a reconstructed signal can be generated by adding the reconstructed difference signal to a prediction signal output from the inter prediction unit 181 or the intra prediction unit 182.
  • the filtering unit 160 applies filtering to the restored signal and outputs the restored signal to the playback apparatus or the decoded picture buffer 170.
  • the filtered signal transmitted to the decoding picture buffer 170 may be used as a reference picture in the inter-prediction unit 181. [ As described above, not only the picture quality but also the coding efficiency can be improved by using the filtered picture as a reference picture in the inter picture prediction mode.
  • the decoded picture buffer 170 may store the filtered picture for use as a reference picture in the inter-prediction unit 181.
  • the inter-prediction unit 181 performs temporal prediction and / or spatial prediction to remove temporal redundancy and / or spatial redundancy with reference to a reconstructed picture.
  • the reference picture used for prediction is a transformed signal obtained through quantization and inverse quantization in units of blocks at the time of encoding / decoding in the previous time, blocking artifacts or ringing artifacts may exist have.
  • the inter-prediction unit 181 can interpolate signals between pixels by sub-pixel by applying a low-pass filter in order to solve the performance degradation due to discontinuity or quantization of such signals.
  • a subpixel means a virtual pixel generated by applying an interpolation filter
  • an integer pixel means an actual pixel existing in a reconstructed picture.
  • the interpolation method linear interpolation, bi-linear interpolation, wiener filter and the like can be applied.
  • the interpolation filter may be applied to a reconstructed picture to improve the accuracy of the prediction.
  • the inter-prediction unit 181 generates an interpolation pixel by applying an interpolation filter to an integer pixel, and uses an interpolated block composed of interpolated pixels as a prediction block Prediction can be performed.
  • the intra predictor 182 predicts a current block by referring to samples in the vicinity of a block to be currently encoded.
  • the intraprediction unit 182 may perform the following procedure to perform intra prediction. First, a reference sample necessary for generating a prediction signal can be prepared. Then, a prediction signal can be generated using the prepared reference sample. In addition, the prediction mode is encoded. At this time, reference samples can be prepared through reference sample padding and / or reference sample filtering. Since the reference samples have undergone prediction and reconstruction processes, quantization errors may exist. Therefore, a reference sample filtering process can be performed for each prediction mode used for intraprediction to reduce such errors.
  • a prediction signal (or a prediction block) generated through the inter prediction unit 181 or the intra prediction unit 182 is used to generate a reconstruction signal (or reconstruction block) or a difference signal (or a difference block) / RTI >
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a decoder in which still image or moving picture signal encoding is performed according to an embodiment of the present invention.
  • the decoder 200 includes an entropy decoding unit 210, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 230, an adder 235, a filtering unit 240, a decoded picture buffer (DPB) A buffer unit 250, and a prediction unit 260.
  • the prediction unit 260 may include an inter prediction unit 261 and an intra prediction unit 262.
  • the reconstructed video signal output through the decoder 200 may be reproduced through a reproducing apparatus.
  • the decoder 200 receives a signal (i.e., a bit stream) output from the encoder 100 of FIG. 1, and the received signal is entropy-decoded through the entropy decoding unit 210.
  • a signal i.e., a bit stream
  • the inverse quantization unit 220 obtains a transform coefficient from the entropy-decoded signal using the quantization step size information.
  • the inverse transform unit 230 obtains a residual signal (or a difference block) by inverse transforming the transform coefficient by applying an inverse transform technique.
  • the adder 235 adds the obtained difference signal (or difference block) to the prediction signal output from the prediction unit 260 (i.e., the inter prediction unit 261 or the intra prediction unit 262) ) To generate a reconstructed signal (or reconstruction block).
  • the filtering unit 240 applies filtering to a reconstructed signal (or a reconstructed block) and outputs it to a reproducing apparatus or transmits the reconstructed signal to a decoding picture buffer unit 250.
  • the filtered signal transmitted to the decoding picture buffer unit 250 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 261.
  • the embodiments described in the filtering unit 160, the inter-prediction unit 181 and the intra-prediction unit 182 of the encoder 100 respectively include the filtering unit 240 of the decoder, the inter-prediction unit 261, The same can be applied to the intra prediction unit 262.
  • a block-based image compression method is used in a still image or moving image compression technique (for example, HEVC).
  • HEVC still image or moving image compression technique
  • a block-based image compression method is a method of dividing an image into a specific block unit, and can reduce memory usage and computation amount.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a division structure of a coding unit applicable to the present invention.
  • the encoder divides one image (or picture) into units of a rectangular shaped coding tree unit (CTU: Coding Tree Unit). Then, one CTU is sequentially encoded according to a raster scan order.
  • CTU Coding Tree Unit
  • the size of CTU can be set to 64 ⁇ 64, 32 ⁇ 32, or 16 ⁇ 16.
  • the encoder can select the size of the CTU according to the resolution of the input image or characteristics of the input image.
  • the CTU includes a coding tree block (CTB) for a luma component and a CTB for two chroma components corresponding thereto.
  • CTB coding tree block
  • One CTU can be partitioned into a quad-tree structure. That is, one CTU is divided into four units having a square shape and having a half horizontal size and a half vertical size to generate a coding unit (CU) have. This division of the quad-tree structure can be performed recursively. That is, the CU is hierarchically partitioned from one CTU to a quad-tree structure.
  • CU coding unit
  • the CU means a basic unit of coding in which processing of an input image, for example, intra / inter prediction is performed.
  • the CU includes a coding block (CB) for the luma component and CB for the corresponding two chroma components.
  • CB coding block
  • the size of CU can be set to 64 ⁇ 64, 32 ⁇ 32, 16 ⁇ 16, or 8 ⁇ 8.
  • the root node of the quad-tree is associated with the CTU.
  • the quad-tree is divided until it reaches the leaf node, and the leaf node corresponds to the CU.
  • the CTU may not be divided.
  • the CTU corresponds to the CU.
  • a node that is not further divided in the lower node having a depth of 1 corresponds to a CU.
  • CU (a), CU (b), and CU (j) corresponding to nodes a, b, and j in FIG. 3B are divided once in the CTU and have a depth of one.
  • a node that is not further divided in the lower node having a depth of 2 corresponds to a CU.
  • CU (c), CU (h) and CU (i) corresponding to nodes c, h and i in FIG. 3B are divided twice in the CTU and have a depth of 2.
  • a node that is not further divided in the lower node having a depth of 3 corresponds to a CU.
  • the maximum size or the minimum size of the CU can be determined according to the characteristics of the video image (for example, resolution) or considering the efficiency of encoding. Information on this or information capable of deriving the information may be included in the bitstream.
  • a CU having a maximum size is called a Largest Coding Unit (LCU), and a CU having a minimum size can be referred to as a Smallest Coding Unit (SCU).
  • LCU Largest Coding Unit
  • SCU Smallest Coding Unit
  • a CU having a tree structure can be hierarchically divided with a predetermined maximum depth information (or maximum level information).
  • Each divided CU can have depth information.
  • the depth information indicates the number and / or degree of division of the CU, and therefore may include information on the size of the CU.
  • the size of the SCU can be obtained by using the LCU size and the maximum depth information. Conversely, by using the size of the SCU and the maximum depth information of the tree, the size of the LCU can be obtained.
  • information indicating whether the corresponding CU is divided may be transmitted to the decoder.
  • This partitioning information is included in all CUs except SCU. For example, if the value of the flag indicating division is '1', the corresponding CU is again divided into four CUs. If the flag indicating the division is '0', the corresponding CU is not further divided, Can be performed.
  • the CU is a basic unit of coding in which intra prediction or inter prediction is performed.
  • the HEVC divides the CU into units of Prediction Unit (PU) in order to more effectively code the input image.
  • PU Prediction Unit
  • PU is a basic unit for generating prediction blocks, and it is possible to generate prediction blocks in units of PU different from each other in a single CU.
  • PUs belonging to one CU are not mixed with intra prediction and inter prediction, and PUs belonging to one CU are coded by the same prediction method (i.e., intra prediction or inter prediction).
  • the PU is not divided into a quad-tree structure, and is divided into a predetermined form in one CU. This will be described with reference to the following drawings.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a prediction unit that can be applied to the present invention.
  • the PU is divided according to whether the intra prediction mode is used or the inter prediction mode is used in the coding mode of the CU to which the PU belongs.
  • FIG. 4A illustrates a PU when an intra prediction mode is used
  • FIG. 4B illustrates a PU when an inter prediction mode is used.
  • one CU has two types (ie, 2N ⁇ 2N or N X N).
  • one CU is divided into four PUs, and different prediction blocks are generated for each PU unit.
  • the division of the PU can be performed only when the size of the CB with respect to the luminance component of the CU is the minimum size (i.e., when the CU is the SCU).
  • one CU has eight PU types (ie, 2N ⁇ 2N , NN, 2NN, NNN, NLNN, NRNN, 2NNU, 2NND).
  • N ⁇ N type PU segmentation can be performed only when the size of the CB for the luminance component of the CU is the minimum size (ie, when the CU is SCU).
  • AMP Asymmetric Motion Partition
  • 'n' means a 1/4 value of 2N.
  • the AMP can not be used when the CU to which the PU belongs is the minimum size CU.
  • the optimal division structure of the coding unit (CU), the prediction unit (PU), and the conversion unit (TU) for efficiently encoding an input image in one CTU is a rate-distortion- Value. ≪ / RTI > For example, if we look at the optimal CU partitioning process within a 64 ⁇ 64 CTU, the rate-distortion cost can be calculated by dividing from a 64 ⁇ 64 CU to an 8 ⁇ 8 CU.
  • the concrete procedure is as follows.
  • 32 ⁇ 32 CUs are subdivided into 4 16 ⁇ 16 CUs to determine the optimal PU and TU partition structure that yields the minimum rate-distortion value for each 16 ⁇ 16 CU.
  • a prediction mode is selected in units of PU, and prediction and reconstruction are performed in units of actual TUs for the selected prediction mode.
  • the TU means the basic unit on which the actual prediction and reconstruction are performed.
  • the TU includes a transform block (TB) for the luma component and a TB for the two chroma components corresponding thereto.
  • the TU is hierarchically divided into a quad-tree structure from one CU to be coded, as one CTU is divided into a quad-tree structure to generate a CU.
  • the TUs segmented from the CUs can be further divided into smaller lower TUs.
  • the size of the TU can be set to any one of 32 ⁇ 32, 16 ⁇ 16, 8 ⁇ 8, and 4 ⁇ 4.
  • the root node of the quadtree is associated with a CU.
  • the quad-tree is divided until it reaches a leaf node, and the leaf node corresponds to TU.
  • the CU may not be divided.
  • the CU corresponds to the TU.
  • TU (a), TU (b), and TU (j) corresponding to nodes a, b, and j in FIG. 3B are once partitioned in the CU and have a depth of one.
  • the node that is not further divided in the lower node having the depth of 2 corresponds to TU.
  • TU (c), TU (h) and TU (i) corresponding to nodes c, h and i in FIG. 3B are divided twice in CU and have a depth of 2.
  • a node that is not further divided in the lower node having a depth of 3 corresponds to a CU.
  • TU (d), TU (e), TU (f), and TU (g) corresponding to nodes d, e, f and g in FIG. Depth.
  • a TU having a tree structure can be hierarchically divided with predetermined maximum depth information (or maximum level information). Then, each divided TU can have depth information.
  • the depth information indicates the number and / or degree of division of the TU, and therefore may include information on the size of the TU.
  • information indicating whether the corresponding TU is divided may be communicated to the decoder.
  • This partitioning information is included in all TUs except the minimum size TU. For example, if the value of the flag indicating whether or not to divide is '1', the corresponding TU is again divided into four TUs, and if the flag indicating the division is '0', the corresponding TU is no longer divided.
  • And may use the decoded portion of the current picture or other pictures that contain the current processing unit to recover the current processing unit in which decoding is performed.
  • a picture (slice) that uses only the current picture, that is, a picture (slice) that uses only the current picture, that is, a picture (slice) that performs only intra-picture prediction is referred to as an intra picture or an I picture
  • a picture (slice) using a predictive picture or a P picture (slice), a maximum of two motion vectors and a reference index may be referred to as a bi-predictive picture or a B picture (slice).
  • Intra prediction refers to a prediction method that derives the current processing block from a data element (e.g., a sample value, etc.) of the same decoded picture (or slice). That is, it means a method of predicting the pixel value of the current processing block by referring to the reconstructed areas in the current picture.
  • a data element e.g., a sample value, etc.
  • Inter prediction refers to a prediction method of deriving a current processing block based on a data element (e.g., a sample value or a motion vector) of a picture other than the current picture. That is, this means a method of predicting pixel values of a current processing block by referring to reconstructed areas in other reconstructed pictures other than the current picture.
  • a data element e.g., a sample value or a motion vector
  • Intra prediction Intra prediction (or intra prediction)
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an intra prediction method according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the decoder derives an intra prediction mode of the current processing block (S501).
  • intra prediction it is possible to have a prediction direction with respect to the position of a reference sample used for prediction according to the prediction mode.
  • An intra prediction mode having a prediction direction is referred to as an intra prediction mode (Intra_Angular prediction mode).
  • intra prediction mode Intra_Angular prediction mode
  • intra-planar (INTRA_PLANAR) prediction mode there are an intra-planar (INTRA_PLANAR) prediction mode and an intra-DC (INTRA_DC) prediction mode as intra-prediction modes having no prediction direction.
  • Table 1 illustrates the intra-prediction mode and related names
  • FIG. 6 illustrates the prediction direction according to the intra-prediction mode.
  • intra prediction prediction is performed on the current processing block based on the derived prediction mode. Since the reference sample used in the prediction differs from the concrete prediction method used in the prediction mode according to the prediction mode, when the current block is encoded in the intra prediction mode, the decoder derives the prediction mode of the current block in order to perform prediction.
  • the decoder checks whether neighboring samples of the current processing block can be used for prediction, and constructs reference samples to be used for prediction (S502).
  • neighbor samples of the current processing block include a sample neighboring the left boundary of the current processing block of size nS x nS and a total of 2 x n S samples neighboring the bottom-left, A sample adjacent to the top boundary of the current block and a total of 2 x n S samples neighboring the top-right and a sample adjacent to the top-left of the current processing block.
  • the decoder may substitute samples that are not available with the available samples to construct reference samples for use in prediction.
  • the decoder may perform filtering of the reference samples based on the intra prediction mode (S503).
  • Whether or not the filtering of the reference sample is performed can be determined based on the size of the current processing block.
  • the filtering method of the reference sample may be determined by a filtering flag transmitted from the encoder.
  • the decoder generates a prediction block for the current processing block based on the intra prediction mode and the reference samples (S504). That is, the decoder determines the intra prediction mode derived in the intra prediction mode deriving step S501, the prediction for the current processing block based on the reference samples acquired in the reference sample building step S502 and the reference sample filtering step S503, (I.e., generating a prediction sample in the current processing block).
  • the left boundary sample of the prediction block i.e., the sample in the prediction block neighboring the left boundary
  • the left boundary sample And may filter the top boundary samples (i.e., the samples in the prediction block neighboring the upper boundary).
  • filtering may be applied to the left boundary sample or the upper boundary sample, similar to the INTRA_DC mode, for the vertical direction mode and the horizontal direction mode of the intra directional prediction modes.
  • the value of a predicted sample can be derived based on a reference sample located in a prediction direction.
  • a boundary sample that is not located in the prediction direction among the left boundary sample or the upper boundary sample of the prediction block may be adjacent to the reference sample which is not used for prediction. That is, the distance from the reference sample that is not used for prediction may be much closer than the distance from the reference sample used for prediction.
  • the decoder may adaptively apply filtering to the left boundary samples or the upper boundary samples according to whether the intra-prediction direction is vertical or horizontal. That is, when the intra prediction direction is vertical, filtering is applied to the left boundary samples, and filtering is applied to the upper boundary samples when the intra prediction direction is the horizontal direction.
  • the encoder / decoder generates a prediction block through inter prediction (or inter picture prediction) or intra prediction (or intra prediction) To generate a residual signal.
  • the encoder transmits the additional information indicating the prediction mode to the decoder, and the decoder generates prediction blocks by performing predictions in the same manner as the intoders using the prediction mode received from the encoder, Block.
  • the encoder / decoder may use a cross-component linear model (CCLM) as one of the intra prediction modes in performing intra prediction on the color difference image.
  • CCLM is a method of generating a chrominance prediction sample using a reconstructed sample (or reconstructed signal) or a residual sample (or residual signal) of luminance or other chrominance components, wherein a correlation between a luminance image and a chrominance image or a correlation This method is based on the property that the correlation is high.
  • the encoder / decoder can improve the accuracy of the chrominance intra prediction mode contrast prediction used in the conventional image encoding technique by applying the CCLM mode.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a method of generating a prediction block for a color difference block using restoration samples of a luminance block according to an embodiment of the present invention.
  • an encoder / decoder may generate a predicted block of a Cb color difference block 702 or a Cr chrominance block 703 using a reconstructed sample of the luminance block 701.
  • the luminance block 701 may be twice as large as the color difference blocks 702 and 703.
  • the encoder / decoder may perform downsampling on the luminance block 701.
  • the encoder / decoder may generate a predicted block of Cb chrominance block 702 or Cr chrominance block 703 using Equation (1).
  • pred_C (i, j) represents a predicted sample of a Cb or Cr chrominance component
  • recon_L (2i, 2j) represents a reconstructed luminance sample.
  • the encoder / decoder in determining the prediction sample pred_C (i, j) of the chrominance component, the encoder / decoder generates reconstruction samples recon (2i, 2j) of the luminance block 701 corresponding to the chrominance blocks 702, 703 ) And a neighboring sample to the corresponding luminance block.
  • the encoder / decoder may use an alpha parameter representing the scaling factor of Equation (1) and a beta parameter representing the compensation offset to produce a prediction sample of the color difference block.
  • alpha parameter representing the scaling factor of Equation (1)
  • beta parameter representing the compensation offset
  • the [alpha] and [beta] parameters can be derived using the following equation (2).
  • t_L represents a template pixel of the luminance block corresponding to the current color difference block.
  • t_C represents a template pixel of the current color difference block.
  • M (A) means an average value of pixels in a template region around A.
  • the alpha parameter can be calculated using the cross-correlation between the surrounding template of the current color difference block and the surrounding template of the luminance block.
  • The? parameter can be calculated using the difference between the average value of the surrounding template of the current color difference block and the surrounding template of the luminance block.
  • the encoder / decoder predicts the remaining modes other than the CCLM mode, and then the CCLM .
  • the encoder / decoder can reflect the prediction result between the color difference components in the existing prediction block as shown in Equation (3).
  • pred_Cr represents a predicted sample of the finally predicted Cr component.
  • pre_pred_Cr indicates prediction samples of the Cr component using the prediction modes other than CCLM.
  • residual_Cb represents residual samples of the Cb color difference component that has been encoded / decoded.
  • alpha is a scaling factor applied to the residual samples of the Cb color difference component, and can be calculated using the cross-correlation between the neighboring templates of Cb and Cr blocks in the same manner as described in Equations (1) and (2).
  • the encoder / decoder predicts the Cr component using a prediction mode other than CCLM, and generates a final prediction sample using the residual signal of the Cb component according to the correlation between the neighboring templates of the Cb and Cr blocks can do.
  • the Cr chrominance component among the Cb and Cr chrominance components is encoded / decoded after the Cb chrominance component, but the present invention is not limited thereto. That is, the encoder / decoder can perform prediction for other components using any one of the Cb and Cr chrominance components. For example, the encoder / decoder may perform prediction on the Cb chrominance component using residual samples of Cr chrominance components, as in Equation (3) above. In this case, in Equation (3), Cb and Cr may be interchanged.
  • directional prediction mode modes other than the inter-component prediction mode
  • chrominance intra-prediction mode modes other than the inter-component prediction mode
  • spatial ) Prediction mode modes other than the inter-component prediction mode
  • color difference space prediction mode a mode other than CCLM
  • the directional prediction mode may include a directional mode in which a direction of prediction is specified, as well as a planar mode, a DC mode , A DM mode, and the like.
  • the present invention proposes a method of efficiently performing prediction between Cb and Cr components.
  • the encoder / decoder may perform chrominance inter-component prediction in a cross-component linear model (CCLM) mode using reconstruction samples of the luminance components.
  • CCLM cross-component linear model
  • FIG. 8 is a flow chart illustrating a method of performing chrominance inter-component prediction in a CCLM mode using restoration samples of a luminance component according to an embodiment of the present invention.
  • the encoder / decoder performs a first component prediction using a reconstruction sample of the luminance block corresponding to the current chrominance block to generate a pre-prediction sample of the current chrominance block (S801). That is, the first component prediction represents a CCLM mode using reconstruction samples of the luminance block.
  • the first component prediction mode may be a linear model (LM) mode using one linear model, a multi-model linear model (MMLM) mode using a plurality of linear models, And a multi-filter linear model (MFLM) mode using a filter.
  • LM linear model
  • MMLM multi-model linear model
  • MFLM multi-filter linear model
  • the encoder / decoder determines whether a second component prediction is applied to the current color difference block (S802).
  • the second component prediction refers to a mode for performing prediction between Cb and Cr chrominance components.
  • the encoder / decoder may determine that the second component prediction is applied if the current color difference block is greater than or equal to a predetermined size.
  • the encoder / decoder may perform the second component prediction in the CCLM mode if the color difference block size is 16x16 or more.
  • the encoder / decoder can determine whether to apply the second component prediction according to the correlation between the surrounding area of the current color difference block and the surrounding area of another color difference block. For example, the encoder / decoder may calculate the correlation between the template region of the current chrominance block and the template region of the other chrominance block, and determine that the second component prediction is applied if the calculated correlation is above a certain threshold .
  • the encoder / decoder can calculate the correlation between the template region of the current color difference block and the template region of the other color difference block in the same manner as described in Equation (2).
  • the second component prediction may be applied when the calculated value is 0.5 or more, and the second component prediction may not be applied when the calculated value is less than 0.5.
  • the encoder / decoder can apply the second component prediction only when the prediction mode applied to the current chrominance block is a specific prediction mode.
  • the encoder / decoder may apply a second component prediction to the current chrominance block if the current prediction mode is one of a planar mode, a DC mode, an LM mode, or an MMLM mode.
  • the encoder / decoder uses the residual signal (or residual sample) of the other chrominance block corresponding to the current chrominance block and the predicted sample generated in step S801, And generates a final prediction sample (S803).
  • the encoder / decoder can generate the final prediction sample using Equation (3) described above.
  • pred_Cr represents a predicted sample of the finally predicted Cr component
  • pre_pred_Cr represents a predicted sample predicted through the chrominance intra prediction mode of the Cr component.
  • residual_Cb represents a residual sample (or residual signal) of the Cb component that has already been encoded / decoded.
  • the encoder / decoder can generate the final predicted sample by summing the scaled values of the residual signals of the chrominance blocks other than the predicted sample and the current chrominance block, as shown in Equation (3) or (4)
  • the encoder / decoder may generate the final prediction sample using Equation 4 above in the CCLM mode and generate the final prediction sample using Equation 3 above in the rest of the modes other than CCLM have.
  • the encoder / decoder may generate the final predicted sample using Equation (3) in the CCLM mode and generate the final predicted sample using Equation (4) in other modes than CCLM.
  • the encoder / decoder may apply an offset for more sophisticated prediction in performing chrominance inter-component prediction in the CCLM mode.
  • the correlation between the Cb and Cr chrominance components is large, but the average value may not be the same.
  • the accuracy of the prediction can be further improved by compensating the difference between the chrominance components.
  • pred_Cr represents a predicted sample of the finally predicted Cr component
  • pre_pred_Cr represents a predicted sample predicted through the chrominance intra prediction mode of the Cr component
  • residual_Cb represents a residual sample of the Cb component that has already been encoded / decoded. Then, the? And? Parameters can be calculated using the above-described equation (2). That is, the? Parameter can be derived based on the difference between the average value of the neighboring region of the current color difference block and the neighboring region of the other color difference block.
  • the encoder / decoder can perform prediction between Cb and Cr chrominance components using alpha and beta parameters, such as a CCLM method between a luminance image and a chrominance image.
  • the encoder / decoder can perform prediction between Cb and Cr chrominance components only if the alpha parameter is negative.
  • pred_Cr represents a predicted sample of the finally predicted Cr component
  • pre_pred_Cr represents a predicted sample predicted through the chrominance intra prediction mode of the Cr component
  • residual_Cb represents a residual sample of the Cb component that has already been encoded / decoded. Then, the? And? Parameters can be calculated using the above-described equation (2). That is, the? Parameter can be derived based on the difference between the average value of the neighboring region of the current color difference block and the neighboring region of the other color difference block.
  • the encoder / decoder can perform prediction between the Cb and Cr chrominance components using the alpha and beta parameters as in the CCLM method between the luminance image and the chrominance image. In this case, unlike Equation (5), the encoder / decoder can always perform prediction between Cb and Cr chrominance components regardless of the alpha parameter value.
  • the encoder / decoder may adaptively select and apply the previously described equation according to the chrominance intra prediction mode as in the following example. For example, if the intra-prediction mode applied to the current chrominance block is the directional mode, the encoder / decoder can perform Cb / Cr inter-component prediction using Equation (3) or (4) In the case where the intra prediction mode is the CCLM mode, Cb / Cr inter-component prediction can be performed using Equation (5) or (6) described above.
  • the encoder / decoder may use the reconstructed samples of the other chrominance blocks to generate a predicted sample of the current chrominance block.
  • the other color difference blocks represent color difference blocks previously encoded / decoded in the encoding / decoding order.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of performing prediction between color difference components using restoration samples of previously encoded or decoded color difference components to which the present invention is applied.
  • the encoder / decoder applies at least one of component prediction (or CCLM prediction) using a reconstruction sample of a luminance block corresponding to a current chrominance block or spatial prediction using a neighboring reference sample to a current block, And generates a first predicted sample of the block (S901).
  • component prediction or CCLM prediction
  • the encoder / decoder generates final prediction samples of the current color difference block using the reconstruction samples and the first prediction samples of the other color difference blocks corresponding to the current color difference block (S902).
  • the encoder / decoder can generate a second predicted sample by adding an offset value to a value obtained by scaling reconstruction samples of color difference blocks other than the current color difference block. Then, the encoder / decoder can generate the final predicted sample by adding the second predicted sample to the first predicted sample.
  • the encoder / decoder may generate a final predicted sample by weighting the first predicted sample and the second predicted sample.
  • Equation (7) can be used.
  • recon_Cb represents a reconstructed sample of the Cb color difference block.
  • Weight_Cr represents a weight applied to the first predicted sample (hereinafter referred to as a first weight), and weight_Cb represents a weight applied to the second predicted sample (hereinafter referred to as a second weight).
  • the? And? Parameters can be calculated using the above-described equation (2). Referring to Equation (7), the encoder / decoder can use the restored signal, which is not the residual signal of the Cb color difference block, for inter-component prediction.
  • the encoder / decoder can perform prediction between the Cb and Cr chrominance components using the alpha and beta parameters, such as the CCLM method between the luminance image and the chrominance image.
  • the method proposed in this embodiment since the pixel value of the reconstructed Cr chrominance block is directly used for prediction, more precise Cb / Cr < / RTI > inter-component prediction can be performed. In addition, the sum of the first weight and the second weight can always be kept at 1.
  • the first weight applied to the first predicted sample and the second weight applied to the second predicted sample may be preset. Since the first predicted sample generated according to the prediction mode determined by the encoder through the rate-distortion optimization is more likely to have a higher prediction accuracy than the second predicted sample, the first weight is set to a value larger than the second weight .
  • the first weight may be set to 3/4, and the second weight may be set to 1/4. Or, for example, the first weight may be set to 7/8 and the second weight to 1/8.
  • the first weight applied to the first predicted sample and the second weight applied to the second predicted sample may be derived based on a correlation between a peripheral region of the current chrominance block and a peripheral region of the other chrominance block have. For example, if the alpha parameter value is less than 0, the first weight may be set to 7/8 and the second weight to 1/8. If the alpha parameter value is greater than or equal to 0, the first weight may be set to 3/4 and the second weight to 1/4. At this time, the alpha parameter can be calculated using Equation (2).
  • the chrominance prediction sample can be generated more precisely.
  • the encoder / decoder may adaptively select and apply the previously described equation according to the chrominance intra prediction mode as in the following example. For example, when the intra prediction mode applied to the current color difference block is one of the planar mode, the DC mode, the directional mode, the CCLM mode, and the MMLM mode, the encoder / And when the intra prediction mode applied to the current chrominance block is the MFLM mode, chrominance inter-component prediction can be performed using Equation (3).
  • the encoder / decoder may limit the range of weights used to generate the final prediction sample in performing chrominance inter-component prediction.
  • the weights are collectively referred to as the values added to the predicted samples to interpolate the predicted samples (i.e., generate the final predicted samples).
  • the encoder / decoder may limit the range of weights, as shown in Equation (8) below.
  • the Clip3 function is a function for adjusting the range of the output value.
  • the encoder / decoder sets the weight (i.e.,?? Residual_Cb (i, j) +?) Value between the first threshold value and the second threshold value Can be limited. Then, the? And? Parameters can be calculated using the above-described equation (2).
  • the final predicted sample may be generated by adding the weight value to the predicted sample (or first predicted sample). If the weight value is not greater than the first threshold, the final predicted sample is generated by adding a first threshold to the pre-predicted sample, and if the weight value is not less than the second threshold, And adding the second threshold to the sample.
  • the weight range limitation in the example of the expression (8) can be applied to all the expressions (1) to (7) described in the first to third embodiments.
  • the threshold value can be set or derived in various ways as shown in the following example.
  • the threshold used for weight range limitation may be adaptively determined according to the predicted sample value.
  • the first threshold value may be determined as - (0.1 * predicted sample value), and the second threshold value may be determined as (0.1 * predicted sample value).
  • an optimum first threshold value and a second threshold value can be derived through experiments and set to a fixed value in the encoder and decoder.
  • the encoder / decoder may adaptively set a threshold according to a prediction mode applied to the current chrominance block.
  • the encoder / decoder can set the threshold value according to the prediction mode as shown in the following Table 2.
  • the prediction mode indicates the prediction mode of the current chrominance block (i.e., Cr chrominance block), and pre_pred_Cr indicates the predicted sample.
  • the encoder / decoder can determine the first threshold value and the second threshold value using the sample value of the predicted sample according to the prediction mode of the current chrominance block.
  • the encoder / decoder may adaptively select a weight range constraint according to the chrominance intra prediction mode as in the following example.
  • Encoders / decoders can only apply weight range limits for CCLM modes.
  • the encoder / decoder can only apply weight range limits for directional prediction modes.
  • An encoder / decoder can always apply a weight range constraint when performing a prediction between color difference components.
  • the encoder / decoder may adaptively apply a weight range limit for a particular prediction mode. For example, the encoder / decoder can only apply weight range limits for modes other than the placer mode, the DC mode, the LM mode, and the MMLM mode.
  • the encoder / decoder can perform prediction between color difference components using a plurality of linear models.
  • the encoder / decoder can perform prediction between Cb / Cr chrominance components using two linear models and respective alpha parameters.
  • the encoder / decoder can generate a prediction block of a Cr chrominance block using the following Equation (9).
  • the encoder / decoder can obtain a threshold for classifying the Cb color difference samples into two groups based on the sample value of the surrounding template of the luminance block corresponding to the color difference block. Thereafter, the encoder / decoder classifies the luminance samples into two groups based on the obtained threshold value, and calculates two kinds of alpha parameter values (i.e., alpha 1 and alpha 2) for each group using only the group pixel. That is, the encoder / decoder can classify the values of the Cb color difference samples corresponding to the Cr chrominance block on the basis of the obtained threshold values, and perform the inter-component prediction using the alpha value determined for each group.
  • alpha parameter values i.e., alpha 1 and alpha 2
  • Equation (2) The calculation of? _ 1 and? _ 2 can be calculated through Equation (2).
  • the method proposed in this embodiment can be similarly applied to the above-described first to fourth embodiments.
  • FIG. 10 is a diagram specifically illustrating an intra predictor according to an embodiment of the present invention.
  • intra prediction unit 182 (see FIG. 1, 262; see FIG. 2) is shown as one block in FIG. 10 for the sake of convenience of explanation, intraprediction units 182 and 262 may include a configuration Lt; / RTI >
  • intraprediction units 182 and 262 implement the functions, procedures and / or methods proposed in FIGS. 5 to 17 above.
  • the intra prediction units 182 and 262 may include a first prediction sample generation unit 1001 and a final prediction block generation unit 1002.
  • the first prediction sample generator 1001 applies at least one of component prediction (or CCLM prediction) using a reconstruction sample of a luminance block corresponding to a current chrominance block or spatial prediction using a neighboring reference sample to a current block, Thereby generating a first predicted sample of the block.
  • component prediction or CCLM prediction
  • the final prediction block generation unit 1002 generates final prediction samples of the current color difference block using the reconstruction samples and the first prediction samples of the other color difference blocks corresponding to the current color difference block.
  • the final prediction block generator 1002 may generate a second prediction sample by adding an offset value to a value obtained by scaling reconstruction samples of color difference blocks other than the current color difference block.
  • the final prediction block generation unit 1002 can generate the final prediction sample by adding the second prediction sample to the first prediction sample.
  • Embodiments in accordance with the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs) field programmable gate arrays, processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, a procedure, a function, or the like for performing the functions or operations described above.
  • the software code can be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory is located inside or outside the processor and can exchange data with the processor by various means already known.

Abstract

본 발명에서는 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반 영상 처리 방법 및 장치가 개시된다. 구체적으로, 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, 현재 색차 블록에 대응되는 휘도 블록의 복원 샘플(reconstructed sample)을 이용하는 제1 컴포넌트 예측을 수행하여 상기 현재 색차 블록의 사전 예측 샘플(pre-prediction sample)을 생성하는 단계; 상기 현재 색차 블록에 제2 컴포넌트 예측이 적용되는지 여부를 결정하는 단계; 및 상기 제2 컴포넌트 예측이 적용되는 경우, 상기 현재 색차 블록에 대응되는 다른 색차 블록의 잔차 신호(residual signal) 및 상기 사전 예측 샘플을 이용하여 상기 현재 색차 블록의 최종 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 정지 영상 또는 동영상 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 인트라 예측 모드(intra prediction mode) 기반으로 정지 영상 또는 동영상을 인코딩/디코딩하는 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
압축 부호화란 디지털화한 정보를 통신 회선을 통해 전송하거나, 저장 매체에 적합한 형태로 저장하기 위한 일련의 신호 처리 기술을 의미한다. 영상, 이미지, 음성 등의 미디어가 압축 부호화의 대상이 될 수 있으며, 특히 영상을 대상으로 압축 부호화를 수행하는 기술을 비디오 영상 압축이라고 일컫는다.
차세대 비디오 컨텐츠는 고해상도(high spatial resolution), 고프레임율(high frame rate) 및 영상 표현의 고차원화(high dimensionality of scene representation)라는 특징을 갖게 될 것이다. 그러한 컨텐츠를 처리하기 위해서는 메모리 저장(memory storage), 메모리 액세스율(memory access rate) 및 처리 전력(processing power) 측면에서 엄청난 증가를 가져올 것이다.
따라서, 차세대 비디오 컨텐츠를 보다 효율적으로 처리하기 위한 코딩 툴을 디자인할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 색차 영상에 대한 인트라 예측(또는 화면 내 예측)을 수행함에 있어서 교차-컴포넌트 선형 모델(Cross-Component Linear Model) 예측의 효율을 향상시키는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 휘도 컴포넌트뿐만 아니라 색차 컴포넌트의 샘플들을 이용하여 교차-컴포넌트 선형 모델(Cross-Component Linear Model) 예측을 수행하는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 색차 컴포넌트간 복원된 샘플을 이용하여 교차-컴포넌트 선형 모델(Cross-Component Linear Model) 예측을 수행하는 방법을 제안한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상은, 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, 현재 색차 블록에 대응되는 휘도 블록의 복원 샘플(reconstructed sample)을 이용하는 제1 컴포넌트 예측을 수행하여 상기 현재 색차 블록의 사전 예측 샘플(pre-prediction sample)을 생성하는 단계; 상기 현재 색차 블록에 제2 컴포넌트 예측이 적용되는지 여부를 결정하는 단계; 및 상기 제2 컴포넌트 예측이 적용되는 경우, 상기 현재 색차 블록에 대응되는 다른 색차 블록의 잔차 신호(residual signal) 및 상기 사전 예측 샘플을 이용하여 상기 현재 색차 블록의 최종 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 사전 예측 샘플을 생성하는 단계는, 하나의 선형 모델을 이용하는 컴포넌트 예측 모드 또는 복수 개의 선형 모델을 이용하는 컴포넌트 예측 모드 중에서 상기 제1 컴포넌트 예측에 이용되는 예측 모드를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제2 컴포넌트 예측이 적용되는지 여부를 결정하는 단계는, 상기 현재 색차 블록이 미리 설정된 크기 이상인 경우 상기 제2 컴포넌트 예측이 적용되는 것으로 결정될 수 있다.
바람직하게, 상기 제2 컴포넌트 예측이 적용되는지 여부를 결정하는 단계는, 상기 현재 색차 블록의 주변 영역과 상기 다른 색차 블록의 주변 영역간의 상관도(correlation)을 계산하는 단계를 포함하고, 상기 계산된 상관도가 특정 임계값 이상인 경우 상기 제2 컴포넌트 예측이 적용되는 것으로 결정될 수 있다.
바람직하게, 상기 최종 예측 샘플은 상기 다른 색차 블록의 잔차 신호를 스케일링한 값을 상기 사전 예측 샘플에 가산함으로써 생성될 수 있다.
바람직하게, 상기 최종 예측 샘플은 상기 다른 색차 블록의 잔차 신호를 스케일링한 값 및 오프셋 값을 상기 사전 예측 샘플에 가산함으로써 생성될 수 있다.
바람직하게, 상기 오프셋 값은 상기 현재 색차 블록의 주변 영역과 상기 다른 색차 블록의 주변 영역간의 평균값의 차이에 기초하여 유도될 수 있다.
본 발명의 다른 일 양상은, 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, 현재 색차 블록에 대응되는 휘도 블록의 복원 샘플(reconstructed sample)을 이용하는 컴포넌트 예측 또는 상기 현재 블록에 이웃하는 참조 샘플(reference sample)을 이용하는 공간 예측 중 적어도 하나를 적용하여 상기 현재 색차 블록의 제1 예측 샘플을 생성하는 단계; 및 상기 현재 색차 블록에 대응되는 다른 색차 블록의 복원 샘플 및 상기 제1 예측 샘플을 이용하여 상기 현재 색차 블록의 최종 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 최종 예측 샘플을 생성하는 단계는, 상기 다른 색차 블록의 복원 샘플을 스케일링한 값에 오프셋 값을 가산하여 제2 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 최종 예측 샘플은 상기 제1 예측 샘플에 상기 제2 예측 샘플을 가산함으로써 생성될 수 있다.
바람직하게, 상기 최종 예측 샘플은 상기 제1 예측 샘플 및 상기 제2 예측 샘플을 가중합함으로써 생성될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 예측 샘플 또는 상기 제2 예측 샘플에 적용되는 가중치는 미리 설정되거나, 상기 현재 색차 블록의 주변 영역과 상기 다른 색차 블록의 주변 영역간의 상관도(correlation)에 기초하여 유도될 수 있다.
바람직하게, 상기 제2 예측 샘플이 제1 임계값(threshold) 보다 크고 제2 임계값 보다 작은 경우, 상기 최종 예측 샘플은 상기 제1 예측 샘플에 상기 제2 예측 샘플을 가산함으로써 생성될 수 있다.
바람직하게, 상기 제2 예측 샘플이 상기 제1 임계값 보다 크지 않은 경우, 상기 최종 예측 샘플은 상기 제1 예측 샘플에 상기 제1 임계값을 가산함으로써 생성되고, 상기 제2 예측 샘플이 상기 제2 임계값 보다 작지 않은 경우, 상기 최종 예측 샘플은 상기 제1 예측 샘플에 상기 제2 임계값을 가산함으로써 생성될 수 있다.
본 발명의 다른 일 양상은, 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서, 현재 색차 블록에 대응되는 휘도 블록의 복원 샘플(reconstructed sample)을 이용하는 컴포넌트 예측 또는 상기 현재 블록에 이웃하는 참조 샘플(reference sample)을 이용하는 공간 예측 중 적어도 하나를 적용하여 상기 현재 색차 블록의 제1 예측 샘플을 생성하는 제1 예측 샘플 생성부; 및 상기 현재 색차 블록에 대응되는 다른 색차 블록의 복원 샘플 및 상기 제1 예측 샘플을 이용하여 상기 현재 색차 블록의 최종 예측 샘플을 생성하는 최종 예측 샘플 생성부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 교차-컴포넌트 선형 모델(Cross-Component Linear Model)을 효율적으로 개선함으로써, 색차 영상에 대한 예측의 정확도를 높이고 부호화 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 색차 영상에 대한 인트라 예측을 수행함에 있어서 색차 컴포넌트간 상관도(correlation)를 반영함으로써 예측의 정확도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 색차 컴포넌트간 예측을 수행함에 있어서 복원된 화소의 값을 직접적으로 예측에 이용함으로써 보다 정교하게 색차 컴포넌트간 예측을 수행할 수 있고, 이를 통해 압축 효율을 높일 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인트라 예측 방법을 예시하는 도면이다.
도 6은 인트라 예측 모드에 따른 예측 방향을 예시한다.
도 7은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 휘도 블록의 복원 샘플을 이용하여 색차 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 휘도 컴포넌트의 복원 샘플을 이용하는 교차-컴포넌트 선형 모델(Cross-Component Linear Model) 모드에서 색차 컴포넌트간 예측을 수행하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 이전에 부호화 또는 복호화된 색차 컴포넌트의 복원 샘플을 이용하여 색차 컴포넌트간 예측을 수행하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측부를 보다 구체적으로 예시하는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용하여 설명한다. 그러한 경우에는 해당 부분의 상세 설명에서 그 의미를 명확히 기재하므로, 본 발명의 설명에서 사용된 용어의 명칭만으로 단순 해석되어서는 안 될 것이며 그 해당 용어의 의미까지 파악하여 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다. 예를 들어, 신호, 데이터, 샘플, 픽쳐, 프레임, 블록 등의 경우 각 코딩 과정에서 적절하게 대체되어 해석될 수 있을 것이다.
이하 본 명세서에서 '블록' 또는 '유닛'은 예측, 변환 및/또는 양자화 등과 같은 인코딩/디코딩의 과정이 수행되는 단위를 의미하며, 샘플(또는 화소, 픽셀)의 다차원 배열로 구성될 수 있다.
'블록' 또는 '유닛'은 휘도(luma) 성분에 대한 샘플의 다차원 배열을 의미할 수도 있으며, 색차(chroma) 성분에 대한 샘플의 다차원 배열을 의미할 수도 있다. 또한, 휘도(luma) 성분에 대한 샘플의 다차원 배열과 색차(chroma) 성분에 대한 샘플의 다차원 배열을 모두 포함하여 통칭할 수도 있다.
예를 들어, '블록' 또는 '유닛'은 인코딩/디코딩의 수행 대상이 되는 샘플의 배열을 의미하는 코딩 블록(CB: Conding Block), 복수의 코딩 블록으로 구성되는 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block), 동일한 예측이 적용되는 샘플의 배열을 의미하는 예측 블록(PB: Prediction Block)(또는 예측 유닛(PU: Prediction Unit)), 동일한 변환이 적용되는 샘플의 배열을 의미하는 변환 블록(TB: Transform Block)(또는 변환 유닛(TU: Transform Unit))을 모두 포함하는 의미로 해석될 수 있다.
또한, 본 명세서 별도의 언급이 없는 한, '블록' 또는 '유닛'은 휘도(luma) 성분 및/또는 색차(chroma) 성분에 대한 샘플의 배열을 인코딩/디코딩하는 과정에서 이용되는 신택스 구조(syntax sturcture)를 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 여기서, 신택스 구조는 특정한 순서로 비트스트림 내 존재하는 0 또는 그 이상의 신택스 요소(syntax element)를 의미하며, 신택스 요소는 비트스트림 내에서 표현되는 데이터의 요소를 의미한다.
예를 들어, '블록' 또는 '유닛'은 코딩 블록(CB)과 해당 코딩 블록(CB)의 인코딩을 위해 이용되는 신택스 구조를 포함하는 코딩 유닛(CU: Coding Unit), 복수의 코딩 유닛으로 구성되는 코딩 트리 유닛(CU: Coding Tree Unit), 예측 블록(PB)과 해당 예측 블록(PB)의 예측을 위해 이용되는 신택스 구조를 포함하는 예측 유닛(PU: Prediction Unit), 변환 블록(TB)와 해당 변환 블록(TB)의 변환을 위해 이용되는 신택스 구조를 포함하는 변환 유닛(TU: Transform Unit)을 모두 포함하는 의미로 해석될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 '블록' 또는 '유닛'은 반드시 정사각형 또는 직사각형 형태의 샘플(또는 화소, 픽셀)의 배열로 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 꼭지점을 가지는 다각형 형태의 샘플(또는 화소, 픽셀)의 배열을 의미할 수도 있다. 이 경우, 폴리곤(Polygon) 블록 또는 폴리곤 유닛으로 지칭될 수도 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 인코더(100)는 영상 분할부(110), 감산기(115), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 필터링부(160), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer)(170), 예측부(180) 및 엔트로피 인코딩부(190)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 예측부(180)는 인터 예측부(181), 인트라 예측부(182)을 포함하여 구성될 수 있다.
영상 분할부(110)는 인코더(100)에 입력된 입력 영상 신호(Input video signal)(또는, 픽쳐, 프레임)를 하나 이상의 처리 유닛으로 분할한다.
감산기(115)는 입력 영상 신호에서 예측부(180)로부터(즉, 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182))로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)를 감산하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 생성한다. 생성된 차분 신호(또는 차분 블록)는 변환부(120)로 전송된다.
변환부(120)는 차분 신호(또는 차분 블록)에 변환 기법(예를 들어, DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), GBT(Graph-Based Transform), KLT(Karhunen-Loeve transform) 등)을 적용하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성한다. 이때, 변환부(120)는 차분 블록에 적용된 예측 모드와 차분 블록의 크기에 따라서 결정된 변환 기법을 이용하여 변환을 수행함으로써 변환 계수들을 생성할 수 있다.　
양자화부(130)는 변환 계수를 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송하고, 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(quantized signal)를 엔트로피 코딩하여 비트 스트림으로 출력한다.
한편, 양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 신호(quantized signal)는 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 신호(quantized signal)는 루프 내의 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 차분 신호를 복원할 수 있다. 복원된 차분 신호를 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)가 생성될 수 있다.
한편, 위와 같은 압축 과정에서 인접한 블록들이 서로 다른 양자화 파라미터에 의해 양자화됨으로써 블록 경계가 보이는 열화가 발생될 수 있다. 이러한 현상을 블록킹 열화(blocking artifacts)라고 하며, 이는 화질을 평가하는 중요한 요소 중의 하나이다. 이러한 열화를 줄이기 위해 필터링 과정을 수행할 수 있다. 이러한 필터링 과정을 통해 블록킹 열화를 제거함과 동시에 현재 픽쳐에 대한 오차를 줄임으로써 화질을 향상시킬 수 있게 된다.
필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(181)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 이처럼, 필터링된 픽쳐를 화면간 예측 모드에서 참조 픽쳐로 이용함으로써 화질 뿐만 아니라 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
복호 픽쳐 버퍼(170)는 필터링된 픽쳐를 인터 예측부(181)에서의 참조 픽쳐으로 사용하기 위해 저장할 수 있다.
인터 예측부(181)는 복원 픽쳐(reconstructed picture)를 참조하여 시간적 중복성 및/또는 공간적 중복성을 제거하기 위해 시간적 예측 및/또는 공간적 예측을 수행한다. 여기서, 예측을 수행하기 위해 이용되는 참조 픽쳐는 이전 시간에 부호화/복호화 시 블록 단위로 양자화와 역양자화를 거친 변환된 신호이기 때문에, 블로킹 아티팩트(blocking artifact)나 링잉 아티팩트(ringing artifact)가 존재할 수 있다.
따라서, 인터 예측부(181)는 이러한 신호의 불연속이나 양자화로 인한 성능 저하를 해결하기 위해, 로우패스 필터(lowpass filter)를 적용함으로써 픽셀들 사이의 신호를 서브 픽셀 단위로 보간할 수 있다. 여기서, 서브 픽셀은 보간 필터를 적용하여 생성된 가상의 화소를 의미하고, 정수 픽셀은 복원된 픽쳐에 존재하는 실제 화소를 의미한다. 보간 방법으로는 선형 보간, 양선형 보간(bi-linear interpolation), 위너 필터(wiener filter) 등이 적용될 수 있다.
보간 필터는 복원 픽쳐(reconstructed picture)에 적용되어 예측의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(181)는 정수 픽셀에 보간 필터를 적용하여 보간 픽셀을 생성하고, 보간 픽셀들(interpolated pixels)로 구성된 보간 블록(interpolated block)을 예측 블록(prediction block)으로 사용하여 예측을 수행할 수 있다.
인트라 예측부(182)는 현재 부호화를 진행하려고 하는 블록의 주변에 있는 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측한다. 인트라 예측부(182)는, 인트라 예측을 수행하기 위해 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다. 먼저, 예측 신호를 생성하기 위해 필요한 참조 샘플을 준비할 수 있다. 그리고, 준비된 참조 샘플을 이용하여 예측 신호를 생성할 수 있다. 또한, 예측 모드를 부호화하게 된다. 이때, 참조 샘플은 참조 샘플 패딩 및/또는 참조 샘플 필터링을 통해 준비될 수 있다. 참조 샘플은 예측 및 복원 과정을 거쳤기 때문에 양자화 에러가 존재할 수 있다. 따라서, 이러한 에러를 줄이기 위해 인트라 예측에 이용되는 각 예측 모드에 대해 참조 샘플 필터링 과정이 수행될 수 있다.
인터 예측부(181) 또는 상기 인트라 예측부(182)를 통해 생성된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)는 복원 신호(또는 복원 블록)를 생성하기 위해 이용되거나 차분 신호(또는 차분 블록)를 생성하기 위해 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 디코더(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산기(235), 필터링부(240), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer Unit)(250), 예측부(260)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 예측부(260)는 인터 예측부(261) 및 인트라 예측부(262)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 디코더(200)를 통해 출력된 복원 영상 신호(reconstructed video signal)는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.
디코더(200)는 도 1의 인코더(100)로부터 출력된 신호(즉, 비트 스트림)을 수신하고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 엔트로피 디코딩된다.
역양자화부(220)에서는 양자화 스텝 사이즈 정보를 이용하여 엔트로피 디코딩된 신호로부터 변환 계수(transform coefficient)를 획득한다.
역변환부(230)에서는 역변환 기법을 적용하여 변환 계수를 역변환하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 획득하게 된다.
가산기(235)는 획득된 차분 신호(또는 차분 블록)를 예측부(260)(즉, 인터 예측부(261) 또는 인트라 예측부(262))로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)가 생성된다.
필터링부(240)는 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(261)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다.
본 명세서에서, 인코더(100)의 필터링부(160), 인터 예측부(181) 및 인트라 예측부(182)에서 설명된 실시예들은 각각 디코더의 필터링부(240), 인터 예측부(261) 및 인트라 예측부(262)에도 동일하게 적용될 수 있다.
일반적으로 정지 영상 또는 동영상 압축 기술(예를 들어, HEVC)에서는 블록 기반의 영상 압축 방법을 이용한다. 블록 기반의 영상 압축 방법은 영상을 특정 블록 단위로 나누어서 처리하는 방법으로서, 메모리 사용과 연산량을 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.
인코더는 하나의 영상(또는 픽쳐)을 사각형 형태의 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit) 단위로 분할한다. 그리고, 래스터 스캔 순서(raster scan order)에 따라 하나의 CTU 씩 순차적으로 인코딩한다.
HEVC에서 CTU의 크기는 64×64, 32×32, 16×16 중 어느 하나로 정해질 수 있다. 인코더는 입력된 영상의 해상도 또는 입력된 영상의 특성 등에 따라 CTU의 크기를 선택하여 사용할 수 있다. CTU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 CTB를 포함한다.
하나의 CTU은 쿼드-트리(Quad-tree) 구조로 분할될 수 있다. 즉, 하나의 CTU은 정사각형 형태를 가지면서 절반의 수평 크기(half horizontal size) 및 절반의 수직 크기(half vertical size)를 가지는 4개의 유닛으로 분할되어 코딩 유닛(CU: Coding Unit)이 생성될 수 있다. 이러한 쿼드-트리 구조의 분할은 재귀적으로 수행될 수 있다. 즉, CU은 하나의 CTU로부터 쿼드-트리 구조로 계층적으로 분할된다.
CU은 입력 영상의 처리 과정, 예컨대 인트라(intra)/인터(inter) 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위를 의미한다. CU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 블록(CB: Coding Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 CB를 포함한다. HEVC에서 CU의 크기는 64×64, 32×32, 16×16, 8×8 중 어느 하나로 정해질 수 있다.
도 3을 참조하면, 쿼드-트리의 루트 노드(root node)는 CTU와 관련된다. 쿼드-트리는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할되고, 리프 노드는 CU에 해당한다.
보다 구체적으로 살펴보면, CTU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, depth=0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CTU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CTU은 CU에 해당한다.
CTU은 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(depth=1)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 CU(a), CU(b), CU(j)는 CTU에서 한 번 분할되었으며, 1의 깊이를 가진다.
1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 퀴드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(즉, depth=2)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 CU(c), CU(h), CU(i)는 CTU에서 두 번 분할되었으며, 2의 깊이를 가진다.
또한, 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 3(즉, depth=3)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 CU(d), CU(e), CU(f), CU(g)는 CTU에서 3번 분할되었으며, 3의 깊이를 가진다.
인코더에서는 비디오 영상의 특성(예를 들어, 해상도)에 따라서 혹은 부호화의 효율을 고려하여 CU의 최대 크기 또는 최소 크기를 결정할 수 있다. 그리고, 이에 대한 정보 또는 이를 유도할 수 있는 정보가 비트스트림에 포함될 수 있다. 최대 크기를 가지는 CU를 최대 코딩 유닛(LCU: Largest Coding Unit)이라고 지칭하며, 최소 크기를 가지는 CU를 최소 코딩 유닛(SCU: Smallest Coding Unit)이라고 지칭할 수 있다.
또한, 트리 구조를 갖는 CU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 CU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 CU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, CU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
LCU가 쿼드 트리 형태로 분할되므로, LCU의 크기 및 최대 깊이 정보를 이용하면 SCU의 크기를 구할 수 있다. 또는 역으로, SCU의 크기 및 트리의 최대 깊이 정보를 이용하면, LCU의 크기를 구할 수 있다.
하나의 CU에 대하여, 해당 CU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 분할 CU 플래그(split_cu_flag))가 디코더에 전달될 수 있다. 이 분할 정보는 SCU을 제외한 모든 CU에 포함되어 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '1'이면 해당 CU은 다시 4개의 CU으로 나누어지고, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '0'이면 해당 CU은 더 이상 나누어지지 않고 해당 CU에 대한 처리 과정이 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, CU는 인트라 예측 또는 인터 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위이다. HEVC는 입력 영상을 보다 효과적으로 코딩하기 위하여 CU를 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 단위로 분할한다.
PU는 예측 블록을 생성하는 기본 단위로서, 하나의 CU 내에서도 PU 단위로 서로 다르게 예측 블록을 생성할 수 있다. 다만, 하나의 CU 내에 속한 PU들은 인트라 예측과 인터 예측이 혼합되어 사용되지 않으며, 하나의 CU 내에 속한 PU들은 동일한 예측 방법(즉, 인트라 예측 혹은 인터 예측)으로 코딩된다.
PU는 쿼드-트리 구조로 분할되지 않으며, 하나의 CU에서 미리 정해진 형태로 한번 분할된다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
PU는 PU가 속하는 CU의 코딩 모드로 인트라 예측 모드가 사용되는지 인터 예측 모드가 사용되는지에 따라 상이하게 분할된다.
도 4(a)는 인트라 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시하고, 도 4(b)는 인터 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시한다.
도 4(a)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2N×2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 2가지 타입(즉, 2N×2N 또는 N×N)으로 분할될 수 있다.
여기서, 2N×2N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU 내에 하나의 PU만이 존재하는 것을 의미한다.
반면, N×N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU는 4개의 PU로 분할되고, 각 PU 단위 별로 서로 다른 예측 블록이 생성된다. 다만, 이러한 PU의 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다.
도 4(b)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2N×2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 8가지의 PU 타입(즉, 2N×2N, N×N, 2N×N, N×2N, nL×2N, nR×2N, 2N×nU, 2N×nD)으로 분할될 수 있다.
인트라 예측과 유사하게, N×N 형태의 PU 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다.
인터 예측에서는 가로 방향으로 분할되는 2N×N 형태 및 세로 방향으로 분할되는 N×2N 형태의 PU 분할을 지원한다.
또한, 비대칭 움직임 분할(AMP: Asymmetric Motion Partition) 형태인 nL×2N, nR×2N, 2N×nU, 2N×nD 형태의 PU 분할을 지원한다. 여기서, 'n'은 2N의 1/4 값을 의미한다. 다만, AMP는 PU가 속한 CU가 최소 크기의 CU인 경우 사용될 수 없다.
하나의 CTU 내의 입력 영상을 효율적으로 부호화하기 위해 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU), 변환 유닛(TU)의 최적의 분할 구조는 아래와 같은 수행 과정을 거쳐 최소 율-왜곡(Rate-Distortion) 값을 기반으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 64×64 CTU 내 최적의 CU 분할 과정을 살펴보면, 64×64 크기의 CU에서 8×8 크기의 CU까지의 분할 과정을 거치면서 율-왜곡 비용을 계산할 수 있다. 구체적인 과정은 다음과 같다.
1) 64×64 크기의 CU에 대해 인터/인트라 예측, 변환/양자화, 역양자화/역변환 및 엔트로피 인코딩 수행을 통해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
2) 64×64 CU를 32×32 크기의 CU 4개로 분할하고 각 32×32 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
3) 32×32 CU를 16×16 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 16×16 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
4) 16×16 CU를 8×8 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 8×8 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
5) 위의 3)의 과정에서 산출한 16×16 CU의 율-왜곡 값과 위의 4)의 과정에서 산출한 4개 8×8 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 16×16 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 16×16 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.
6) 위의 2)의 과정에서 계산된 32×32 CU의 율-왜곡 값과 위의 5)의 과정에서 획득한 4개 16×16 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 32×32 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 32×32 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.
7) 마지막으로, 위의 1)의 과정에서 계산된 64×64 CU의 율-왜곡 값과 위의 6)의 과정에서 획득한 4개 32×32 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 64×64 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다.
인트라 예측 모드에서, PU 단위로 예측 모드가 선택되고, 선택된 예측 모드에 대해 실제 TU 단위로 예측과 재구성이 수행된다.
TU는 실제 예측과 재구성이 수행되는 기본 단위를 의미한다. TU는 휘도(luma) 성분에 대한 변환 블록(TB: Transform Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 TB를 포함한다.
앞서 도 3의 예시에서 하나의 CTU가 쿼드-트리 구조로 분할되어 CU가 생성되는 것과 같이, TU는 코딩하려는 하나의 CU로부터 쿼드-트리 구조로 계층적으로 분할된다.
TU는 쿼드-트리 구조로 분할되므로 CU로부터 분할된 TU는 다시 더 작은 하위 TU로 분할될 수 있다. HEVC에서는 TU의 크기는 32×32, 16×16, 8×8, 4×4 중 어느 하나로 정해질 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 쿼드-트리의 루트 노드(root node)는 CU와 관련된다고 가정한다. 쿼드-트리는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할되고, 리프 노드는 TU에 해당한다.
보다 구체적으로 살펴보면, CU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, depth=0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CU은 TU에 해당한다.
CU은 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(depth=1)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 TU(a), TU(b), TU(j)는 CU에서 한 번 분할되었으며, 1의 깊이를 가진다.
1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 퀴드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(즉, depth=2)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 TU(c), TU(h), TU(i)는 CU에서 두 번 분할되었으며, 2의 깊이를 가진다.
또한, 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 3(즉, depth=3)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 TU(d), TU(e), TU(f), TU(g)는 CU에서 3번 분할되었으며, 3의 깊이를 가진다.
트리 구조를 갖는 TU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 TU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 TU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, TU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
하나의 TU에 대하여, 해당 TU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 분할 TU 플래그(split_transform_flag))가 디코더에 전달될 수 있다. 이 분할 정보는 최소 크기의 TU을 제외한 모든 TU에 포함되어 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '1'이면 해당 TU은 다시 4개의 TU으로 나누어지고, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '0'이면 해당 TU은 더 이상 나누어지지 않는다.
예측(prediction)
디코딩이 수행되는 현재 처리 유닛을 복원하기 위해서 현재 처리 유닛이 포함된 현재 픽쳐 또는 다른 픽쳐들의 디코딩된 부분을 이용할 수 있다.
복원에 현재 픽쳐만을 이용하는, 즉 화면내 예측만을 수행하는 픽쳐(슬라이스)를 인트라 픽쳐 또는 I 픽쳐(슬라이스), 각 유닛을 예측하기 위하여 최대 하나의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를　예측　픽쳐(predictive picture) 또는 P 픽쳐(슬라이스), 최대 두 개의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 쌍예측 픽쳐(Bi-predictive picture) 또는 B 픽쳐(슬라이스)라고 지칭할 수 있다.
인트라 예측은 동일한 디코딩된 픽쳐(또는 슬라이스)의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 등)으로부터 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽쳐 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다.
인터 예측은 현재 픽쳐 이외의 픽쳐의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 또는 움직임 벡터 등)의 기반하여 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽쳐 이외의 복원된 다른 픽쳐 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다.
이하, 인트라 예측에 대하여 보다 상세히 살펴본다.
인트라 예측( Intra prediction)(또는 화면 내 예측)
도 5는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인트라 예측 방법을 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 디코더는 현재 처리 블록의 인트라 예측 모드를 도출(derivation)한다(S501).
인트라 예측에서는 예측 모드에 따라 예측에 사용되는 참조 샘플의 위치에 대한 예측 방향을 가질 수 있다. 예측 방향을 가지는 인트라 예측 모드를 인트라 방향성 예측 모드(Intra_Angular prediction mode)라고 지칭한다. 반면, 예측 방향을 가지지 않는 인트라 예측 모드로서, 인트라 플래너(INTRA_PLANAR) 예측 모드, 인트라 DC(INTRA_DC) 예측 모드가 있다.
표 1은 인트라 예측 모드와 관련 명칭에 대하여 예시하고, 도 6은 인트라 예측 모드에 따른 예측 방향을 예시한다.
Figure PCTKR2018003781-appb-T000001
인트라 예측에서는 도출되는 예측 모드에 기반하여 현재 처리 블록에 대한 예측을 수행한다. 예측 모드에 따라 예측에 사용되는 참조 샘풀과 구체적인 예측 방법이 달라지므로, 현재 블록이 인트라 예측 모드로 인코딩된 경우, 디코더는 예측을 수행하기 위해 현재 블록의 예측 모드를 도출한다.
디코더는 현재 처리 블록의 주변 샘플들(neighboring samples)이 예측에 사용될 수 있는지 확인하고, 예측에 사용할 참조 샘플들을 구성한다(S502).
인트라 예측에서 현재 처리 블록의 주변 샘플들은 nS×nS 크기의 현재 처리 블록의 좌측(left) 경계에 이웃한 샘플 및 좌하측(bottom-left)에 이웃하는 총 2×nS 개의 샘플들, 현재 처리 블록의 상측(top) 경계에 이웃한 샘플 및 우상측(top-right)에 이웃하는 총 2×nS 개의 샘플들 및 현재 처리 블록의 좌상측(top-left)에 이웃하는 1개의 샘플을 의미한다.
그러나, 현재 처리 블록의 주변 샘플들 중 일부는 아직 디코딩되지 않았거나, 이용 가능하지 않을 수 있다. 이 경우, 디코더는 이용 가능한 샘플들로 이용 가능하지 않은 샘플들을 대체(substitution)하여 예측에 사용할 참조 샘플들을 구성할 수 있다.
디코더는 인트라 예측 모드에 기반하여 참조 샘플의 필터링을 수행할 수 있다(S503).
참조 샘플의 필터링 수행 여부는 현재 처리 블록의 크기에 기반하여 결정될 수 있다. 또한, 참조 샘플의 필터링 방법은 인코더로부터 전달되는 필터링 플래그에 의해 결정될 수 있다.
디코더는 인트라 예측 모드와 참조 샘플들에 기반하여 현재 처리 블록에 대한 예측 블록을 생성한다(S504). 즉, 디코더는 인트라 예측 모드 도출 단계(S501)에서 도출된 인트라 예측 모드와 참조 샘플 구성 단계(S502)와 참조 샘플 필터링 단계(S503)를 통해 획득한 참조 샘플들에 기반하여 현재 처리 블록에 대한 예측 블록을 생성(즉, 현재 처리 블록 내 예측 샘플 생성)한다.
현재 처리 블록이 INTRA_DC 모드로 인코딩된 경우 처리 블록 간의 경계의 불연속성(discontinuity)를 최소화하기 위해, S504 단계에서 예측 블록의 좌측(left) 경계 샘플(즉, 좌측 경계에 이웃한 예측 블록 내 샘플)과 상측(top) 경계 샘플(즉, 상측 경계에 이웃한 예측 블록 내 샘플)을 필터링할 수 있다.
또한, S504 단계에서 인트라 방향성 예측 모드들 중 수직 방향 모드(vertical mode) 및 수평 방향 모드(horizontal mode)에 대해서도 INTRA_DC 모드와 유사하게 좌측 경계 샘플 또는 상측 경계 샘플에 필터링을 적용할 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 현재 처리 블록이 수직 방향 모드(vertical mode) 또는 수평 방향 모드(horizontal mode)로 인코딩된 경우, 예측 방향에 위치하는 참조 샘플에 기반하여 예측 샘플의 값을 도출할 수 있다. 이때, 예측 블록의 좌측 경계 샘플 또는 상측 경계 샘플 중 예측 방향에 위치하지 않는 경계 샘플이 예측에 사용되지 않는 참조 샘플과 이웃할 수 있다. 즉, 예측에 사용되는 참조 샘플과의 거리보다 예측에 사용되지 않는 참조 샘플과의 거리가 훨씬 가까울 수 있다.
따라서, 디코더는 인트라 예측 방향이 수직 방향인지 수평 방향인지에 따라 적응적으로 좌측 경계 샘플들 또는 상측 경계 샘플들에 필터링을 적용할 수 있다. 즉, 인트라 예측 방향이 수직 방향인 경우, 좌측 경계 샘플들에 필터링을 적용하고, 인트라 예측 방향이 수평 방향인 경우, 상측 경계 샘플들에 필터링을 적용할 수 있다.
앞서 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같이, 인코더/디코더는 인터 예측(또는 화면 간 예측) 또는 인트라 예측(또는 화면 내 예측)을 통해 예측 블록을 생성하고, 원 블록(또는 원 영상)에서 예측 블록을 감산하여 잔차 신호을 생성한다. 이 경우, 인코더는 예측 모드를 지시하는 추가 정보를 디코더로 전송하며, 디코더는 인코더로부터 수신된 예측 모드를 이용하여 인토더와 동일하게 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하고, 잔차 신호와 합산함으로써 복원 블록을 생성한다.
이때, 색차 영상에 대하여 인트라 예측을 수행함에 있어서, 인코더/디코더는 인트라 예측 모드의 하나로서 교차 컴포넌트 선형 모델(CCLM: Cross-Component Linear Model)을 이용할 수 있다. 여기서, CCLM은 휘도 또는 다른 색차 컴포넌트의 복원된 샘플(또는 복원 신호) 또는 잔차 샘플(또는 잔차 신호)을 이용하여 색차 예측 샘플을 생성하는 방법으로서, 휘도 영상과 색차 영상간 또는 색차 영상 상호간의 상관도(correlation)가 높다는 특성에 기반한 방법이다.
즉, 휘도 영상과 색차 영상간의 상관도가 높은 일반적인 경우, 인코더/디코더는 CCLM 모드를 적용함으로써 종래 영상 부호화 기술에서 이용되는 색차 인트라 예측 모드 대비 예측의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 휘도 블록의 복원 샘플을 이용하여 색차 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 인코더/디코더는 휘도 블록(701)의 복원 샘플(reconstructed sample)을 이용하여 Cb 색차 블록(702) 또는 Cr 색차 블록(703)의 예측 블록을 생성할 수 있다. 4:2:0 컬러 포맷(color format)에서 휘도 블록(701)은 색차 블록(702, 703)의 2배 크기를 가질 수 있다. 따라서, 색차 블록(702, 703)의 예측 샘플을 생성하기에 앞서, 인코더/디코더는 휘도 블록(701)에 대한 다운 샘플링을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 인코더/디코더는 다음의 수학식 1를 이용하여 Cb 색차 블록(702) 또는 Cr 색차 블록(703)의 예측 블록을 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2018003781-appb-M000001
여기서, pred_C(i,j)는 Cb 또는 Cr 색차 컴포넌트의 예측 샘플을 나타내며, recon_L(2i,2j)은 복원된 휘도 샘플을 나타낸다. 수학식 1을 참조하면, 색차 컴포넌트의 예측 샘플 pred_C(i,j)를 결정함에 있어서, 인코더/디코더는 색차 블록(702, 703)에 대응되는 휘도 블록(701)의 복원 샘플 recon_L(2i,2j) 및 대응 휘도 블록에 이웃하는 샘플(neighboring sample)을 이용하여 CCLM 예측을 수행할 수 있다.
인코더/디코더는 색차 블록의 예측 샘플을 생성하기 위하여 수학식 1의 스케일링 팩터(scaling factor)를 나타내는 α 파라미터 및 보상 오프셋을 나타내는 β 파라미터를 이용할 수 있다. 예를 들어, α 및 β 파라미터는 다음의 수학식 2를 이용하여 유도될 수 있다.
Figure PCTKR2018003781-appb-M000002
여기서, t_L은 현재 색차 블록에 대응되는 휘도 블록의 주변 템플릿 픽셀(template pixel)을 나타낸다. t_C는 현재 색차 블록의 주변 템플릿 픽셀(template pixel)을 나타낸다. 또한, M(A)는 A 주변의 템플릿 영역 내 화소들의 평균값을 의미한다.
수학식 2를 참조하면, α 파라미터는 현재 색차 블록의 주변 템플릿(template)과 휘도 블록의 주변 템플릿간의 교차-상관도(cross-correlation)를 이용하여 계산될 수 있다. β 파라미터는 현재 색차 블록의 주변 템플릿과 휘도 블록의 주변 템플릿간의 평균값의 차이를 이용하여 계산될 수 있다.
최근 논의되는 색차 영상의 부호화 기술에서, 인코더/디코더는 Cr 색차 영상의 인트라 예측 모드가 CCLM 모드가 아닌 경우에는 CCLM 모드 이외의 나머지 모드로 예측을 수행한 후, Cb 색차 영상과 Cr 색차 영상간 CCLM을 수행한다. 구체적으로, 인코더/디코더는 다음의 수학식 3과 같이 색차 컴포넌트간 예측 결과를 기존 예측 블록에 반영할 수 있다.
Figure PCTKR2018003781-appb-M000003
수학식 3을 참조하면, pred_Cr은 최종 예측된 Cr 컴포넌트의 예측 샘플을 나타낸다. 그리고, pre_pred_Cr은 CCLM 이외의 나머지 예측 모드를 이용하여 Cr 컴포넌트의 예측 샘플을 나타낸다. residual_Cb은 부호화/복호화가 완료된 Cb 색차 컴포넌트의 잔차 샘플를 나타낸다. 또한, α는 Cb 색차 컴포넌트의 잔차 샘플에 적용되는 스케일링 팩터로서, 앞서 수학식 1 및 2에서 설명한 방법과 동일하게 Cb와 Cr 블록의 주변 템플릿간 교차-상관도를 이용하여 계산될 수 있다.
즉, 인코더/디코더는 CCLM 이외의 나머지 예측 모드를 이용하여 Cr 컴포넌트에 대한 예측을 수행한 후, Cb와 Cr 블록의 주변 템플릿간 상관도에 따라 Cb 컴포넌트의 잔차 신호를 이용하여 최종 예측 샘플을 생성할 수 있다.
본 발명에서는, Cb 및 Cr 색차 컴포넌트 중에서 Cr 색차 컴포넌트가 Cb 색차 컴포넌트 이후에 부호화/복호화되는 경우를 위주로 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 인코더/디코더는 Cb 및 Cr 색차 컴포넌트 중 어느 하나의 컴포넌트를 이용하여 다른 컴포넌트에 대한 예측을 수행할 수 있다. 일례로, 인코더/디코더는 상술한 수학식 3에서와 같이, Cr 색차 컴포넌트의 잔차 샘플을 사용하여 Cb 색차 컴포넌트에 대한 예측을 수행할 수 있다. 이 경우, 수학식 3에서 Cb와 Cr이 서로 교체될 수 있다.
본 발명에서 CCLM 예측 방법을 설명함에 있어서 설명의 편의를 위해, CCLM 모드 이외의 나머지 모드, 즉, 컴포넌트간 예측을 수행하는 모드가 아닌 이외의 모드를 방향성 예측 모드, 색차 인트라 예측 모드, 공간(spatial) 예측 모드 또는 색차 공간 예측 모드 등으로 지칭한다. 예를 들어, CCLM 이외의 나머지 모드를 방향성 예측 모드로 지칭하는 경우, 상기 방향성 예측 모드는 예측의 방향이 특정되는 방향성 모드뿐만 아니라, 종래의 색차 영상 부호화 기술에 적용되는 모드인 플래너 모드, DC 모드, DM 모드 등을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 최근 논의되는 색차 영상의 부호화 기술에서, Cb 및 Cr 컴포넌트간 예측은 CCLM 모드 이외의 모드에서만 사용된다. 그러나, CCLM 모드의 거듭된 개선으로 인해 CCLM 모드의 선택률이 높아지고 있기 때문에, CCLM 모드가 적용되는 경우에도, Cb 및 Cr 컴포넌트간 예측을 수행할 필요성이 있다. 따라서, 본 발명에서는 Cb 및 Cr 컴포넌트간 효율적으로 예측을 수행하는 방법을 제안한다.
실시예 1
본 발명의 실시예에서, 인코더/디코더는 휘도 컴포넌트의 복원 샘플을 이용하는 교차 컴포넌트 선형 모델(CCLM: Cross-Component Linear Model) 모드에서 색차 컴포넌트간 예측을 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 휘도 컴포넌트의 복원 샘플을 이용하는 CCLM 모드에서 색차 컴포넌트간 예측을 수행하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 인코더/디코더는 현재 색차 블록에 대응되는 휘도 블록의 복원 샘플을 이용하는 제1 컴포넌트 예측을 수행하여 현재 색차 블록의 사전 예측 샘플(pre-prediction sample)을 생성한다(S801). 즉, 여기서 제1 컴포넌트 예측은 휘도 블록의 복원 샘플을 이용하는 CCLM 모드를 나타낸다.
이 경우, 제1 컴포넌트 예측 모드는 하나의 선형 모델을 이용하는 선형 모델(LM: Linear Model) 모드, 복수의 선형 모델을 이용하는 멀티 모델 선형 모델(MMLM: multi-model Linear Model) 모드 또는 복수의 다운 샘플링 필터를 이용하는 멀티 필터 선형 모델(MFLM: Multi-Filter Linear Model) 모드 중 적어도 하나일 수 있다.
인코더/디코더는 현재 색차 블록에 제2 컴포넌트 예측이 적용되는지 여부를 결정한다(S802). 여기서, 제2 컴포넌트 예측은 Cb 및 Cr 색차 컴포넌트간 예측을 수행하는 모드를 말한다.
구체적으로, 인코더/디코더는 현재 색차 블록이 미리 설정된 크기 이상인 경우 상기 제2 컴포넌트 예측이 적용되는 것으로 결정할 수 있다.
예를 들어, 인코더/디코더는 색차 블록 크기가 16x16 이상인 경우, CCLM 모드에서 제2 컴포넌트 예측을 수행할 수 있다.
또한, 인코더/디코더는 현재 색차 블록의 주변 영역과 다른 색차 블록의 주변 영역간의 상관도(correlation)에 따라 제2 컴포넌트 예측의 적용 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 인코더/디코더는 현재 색차 블록의 템플릿 영역과 다른 색차 블록의 템플릿 영역간 상관도를 계산하고, 상기 계산된 상관도가 특정 임계값 이상인 경우, 제2 컴포넌트 예측이 적용되는 것으로 결정할 수 있다.
예를 들어, 인코더/디코더는 앞서 수학식 2에서 설명한 방법과 동일한 방법으로 현재 색차 블록의 템플릿 영역과 다른 색차 블록의 템플릿 영역간 상관도를 계산할 수 있다. 그리고, 계산된 값이 0.5 이상인 경우에 제2 컴포넌트 예측을 적용하고, 0.5 미만인 경우 제2 컴포넌트 예측을 적용하지 않을 수 있다.
또한, 일 실시예에서 인코더/디코더는 현재 색차 블록에 적용되는 예측 모드가 특정 예측 모드인 경우에 한하여 제2 컴포넌트 예측을 적용할 수 있다. 예를 들어, 인코더/디코더는 현재 예측 모드가 플래너 모드, DC 모드, LM 모드 또는 MMLM 모드 중 어느 하나인 경우, 현재 색차 블록에 제2 컴포넌트 예측을 적용할 수 있다.
현재 색차 블록에 제2 컴포넌트 예측이 적용되는 경우, 인코더/디코더는 현재 색차 블록에 대응되는 다른 색차 블록의 잔차 신호(또는 잔차 샘플) 및 S801 단계에서 생성된 사전 예측 샘플을 이용하여 현재 색차 블록의 최종 예측 샘플을 생성한다(S803).
이때, 인코더/디코더는 앞서 설명한 수학식 3을 이용하여 최종 예측 샘플을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 인코더/디코더는 다음의 수학식 4를 이용하여 최종 예측 샘플을 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2018003781-appb-M000004
여기서, pred_Cr은 최종 예측된 Cr 컴포넌트의 예측 샘플을 나타내고, pre_pred_Cr은 Cr 컴포넌트의 색차 인트라 예측 모드를 통해 예측된 사전 예측 샘플을 나타낸다. 그리고, residual_Cb은 이미 부호화/복호화된 Cb 컴포넌트의 잔차 샘플(또는 잔차 신호)를 나타낸다. 그리고, α는 전술한 수학식 2를 이용하여 계산되는 스케일링 팩터를 나타낸다. 수학식 4를 참조하면, 인코더/디코더는 α 값에 관계없이 항상 Cb/Cr 컴포넌트간 예측을 수행할 수 있다.
즉, 인코더/디코더는 전술한 수학식 3 또는 4과 같이, 사전 예측 샘플과 현재 색차 블록 이외의 다른 색차 블록의 잔차 신호를 스케일링한 값을 합산하여 최종 예측 샘플을 생성할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 인코더/디코더는 CCLM 모드에서는 상술한 수학식 4를 이용하여 최종 예측 샘플을 생성하고, CCLM 이외의 나머지 모드에서는 상술한 수학식 3을 이용하여 최종 예측 샘플을 생성할 수 있다. 또는, 이와 반대로, 인코더/디코더는 CCLM 모드에서는 상술한 수학식 3을 이용하여 최종 예측 샘플을 생성하고, CCLM 이외의 나머지 모드에서는 상술한 수학식 4를 이용하여 최종 예측 샘플을 생성할 수 있다.
실시예 2
본 발명의 실시예에서, 인코더/디코더는 CCLM 모드에서 색차 컴포넌트간 예측을 수행함에 있어서 보다 정교한 예측을 위하여 오프셋을 적용할 수 있다.
일반적으로 Cb 및 Cr 색차 컴포넌트간 상관도는 크지만 그 평균값은 동일하지 않을 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 이와 같이 Cb 및 Cr 색차 컴포넌트간 평균값의 차이가 존재하는 경우 색차 컴포넌트간 평균값의 차이를 보상해줌으로써 예측의 정확도를 더욱 높일 수 있다.
일 실시예에서, 인코더/디코더는 다음의 수학식 5를 이용하여 최종 예측 샘플을 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2018003781-appb-M000005
여기서, pred_Cr은 최종 예측된 Cr 컴포넌트의 예측 샘플을 나타내고, pre_pred_Cr은 Cr 컴포넌트의 색차 인트라 예측 모드를 통해 예측된 사전 예측 샘플을 나타낸다. 그리고, residual_Cb은 이미 부호화/복호화된 Cb 컴포넌트의 잔차 샘플을 나타낸다. 그리고, α 및 β 파라미터는 전술한 수학식 2를 이용하여 계산될 수 있다. 즉, β 파라미터는 현재 색차 블록의 주변 영역과 다른 색차 블록의 주변 영역간의 평균값의 차이에 기초하여 유도될 수 있다.
수학식 5를 참조하면, 인코더/디코더는 휘도 영상과 색차 영상간의 CCLM 방법과 같이 α 및 β 파라미터를 이용하여 Cb 및 Cr 색차 컴포넌트간 예측을 수행할 수 있다. 인코더/디코더는 α 파라미터가 음수인 경우에만 Cb 및 Cr 색차 컴포넌트간 예측을 수행할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 인코더/디코더는 다음의 수학식 6을 이용하여 최종 예측 샘플을 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2018003781-appb-M000006
여기서, pred_Cr은 최종 예측된 Cr 컴포넌트의 예측 샘플을 나타내고, pre_pred_Cr은 Cr 컴포넌트의 색차 인트라 예측 모드를 통해 예측된 사전 예측 샘플을 나타낸다. 그리고, residual_Cb은 이미 부호화/복호화된 Cb 컴포넌트의 잔차 샘플을 나타낸다. 그리고, α 및 β 파라미터는 전술한 수학식 2를 이용하여 계산될 수 있다. 즉, β 파라미터는 현재 색차 블록의 주변 영역과 다른 색차 블록의 주변 영역간의 평균값의 차이에 기초하여 유도될 수 있다.
수학식 6을 참조하면, 인코더/디코더는 휘도 영상과 색차 영상간의 CCLM 방법과 같이 α 및 β 파라미터를 이용하여 Cb 및 Cr 색차 컴포넌트간 예측을 수행할 수 있다. 이때, 앞서 설명한 수학식 5와 달리, 인코더/디코더는 α 파라미터 값에 관계없이 항상 Cb 및 Cr 색차 컴포넌트간 예측을 수행할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 인코더/디코더는 색차 인트라 예측 모드에 따라 다음의 예시와 같이 앞서 설명한 수학식을 적응적으로 선택하여 적용할 수 있다. 예를 들어, 인코더/디코더는 현재 색차 블록에 적용되는 인트라 예측 모드가 방향성 모드인 경우, 상술한 수학식 3 또는 4를 이용하여 Cb/Cr 컴포넌트간 예측을 수행할 수 있고, 현재 색차 블록에 적용되는 인트라 예측 모드가 CCLM 모드인 경우, 상술한 수학식 5 또는 6를 이용하여 Cb/Cr 컴포넌트간 예측을 수행할 수 있다.
실시예 3
본 발명의 실시예에서, 인코더/디코더는 다른 색차 블록의 복원 샘플을 이용하여 현재 색차 블록의 예측 샘플을 생성할 수 있다.
여기서, 다른 색차 블록은 부호화/복호화 순서상 이전에 부호화/복호화된 색차 블록을 나타낸다.
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 이전에 부호화 또는 복호화된 색차 컴포넌트의 복원 샘플을 이용하여 색차 컴포넌트간 예측을 수행하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 인코더/디코더는 현재 색차 블록에 대응되는 휘도 블록의 복원 샘플을 이용하는 컴포넌트 예측(또는 CCLM 예측) 또는 현재 블록에 이웃하는 참조 샘플을 이용하는 공간 예측 중 적어도 하나를 적용하여 현재 색차 블록의 제1 예측 샘플을 생성한다(S901).
인코더/디코더는 현재 색차 블록에 대응되는 다른 색차 블록의 복원 샘플 및 제1 예측 샘플을 이용하여 현재 색차 블록의 최종 예측 샘플을 생성한다(S902).
이때, 인코더/디코더는 현재 색차 블록 이외의 다른 색차 블록의 복원 샘플을 스케일링한 값에 오프셋 값을 가산하여 제2 예측 샘플을 생성할 수 있다. 그리고, 인코더/디코더는 제1 예측 샘플에 제2 예측 샘플을 가산함으로써 최종 예측 샘플을 생성할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 인코더/디코더는 제1 예측 샘플 및 제2 예측 샘플을 가중합함으로써 최종 예측 샘플을 생성할 수 있다. 이 경우, 다음의 수학식 7이 이용될 수 있다.
Figure PCTKR2018003781-appb-M000007
여기서, recon_Cb는 Cb 색차 블록의 복원 샘플을 나타낸다. 그리고, weight_Cr은 제1 예측 샘플에 적용되는 가중치(이하, ‘제1 가중치’라 지칭함)를 나타내고, weight_Cb은 제2 예측 샘플에 적용되는 가중치(이하, ‘제2 가중치’라 지칭함)를 나타낸다. 또한, 그리고, α 및 β 파라미터는 전술한 수학식 2를 이용하여 계산될 수 있다. 수학식 7을 참조하면, 인코더/디코더는 Cb 색차 블록의 잔차 신호가 아닌 복원 신호를 컴포넌트간 예측에 이용할 수 있다.
인코더/디코더는 휘도 영상과 색차 영상간의 CCLM 방법과 같이 α 및 β 파라미터를 이용하여 Cb 및 Cr 색차 컴포넌트간 예측을 수행할 수 있다.
Cb 색차 블록의 잔차 신호를 이용하는 앞서 실시예 1 및 2에서 설명한 방법과 달리, 본 실시예에서 제안하는 방법에 따르면, 복원된 Cr 색차 블록의 화소의 값을 직접적으로 예측에 이용하기 때문에 보다 정교한 Cb/Cr 컴포넌트간 예측을 수행할 수 있다. 또한, 제1 가중치와 제2 가중치의 합은 항상 1을 유지할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 예측 샘플에 적용되는 제1 가중치 및 제2 예측 샘플에 적용되는 제2 가중치는 미리 설정될 수 있다. 그리고, 율-왜곡 최적화를 통해 인코더에서 결정된 예측 모드에 따라 생성된 제1 예측 샘플이 제2 예측 샘플보다 상대적으로 예측의 정확도가 높을 확률이 크기 때문에 제1 가중치는 제2 가중치보다 큰 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 가중치는 3/4, 제2 가중치는 1/4로 설정될 수 있다. 또는 예를 들어, 제1 가중치는 7/8, 제2 가중치는 1/8로 설정될 수 있다.
다른 일 실시예에서, 제1 예측 샘플에 적용되는 제1 가중치 및 제2 예측 샘플에 적용되는 제2 가중치는 현재 색차 블록의 주변 영역과 다른 색차 블록의 주변 영역간의 상관도에 기초하여 유도될 수 있다. 예를 들어, α 파라미터 값이 0보다 작은 경우, 제1 가중치는 7/8, 제2 가중치는 1/8로 설정될 수 있다. 그리고, α 파라미터 값이 0보다 크거나 같은 경우, 제1 가중치는 3/4, 제2 가중치는 1/4로 설정될 수 있다. 이때, α 파라미터는 전술한 수학식 2를 이용하여 계산될 수 있다.
α 파라미터 값이 클수록 Cb/Cr 컴포넌트간 상관도가 높기 때문에, Cb/Cr 컴포넌트간 예측을 통해 예측된 화소의 정확도가 높다고 볼 수 있다. 따라서, α 파라미터 값이 큰 경우 제2 예측 샘플에 상대적으로 큰 가중치를 부여하고, α 파라미터 값이 작은 경우는 반대로 상대적으로 작은 가중치를 부여함으로써, 보다 정교하게 색차 예측 샘플을 생성할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 인코더/디코더는 색차 인트라 예측 모드에 따라 다음의 예시와 같이 앞서 설명한 수학식을 적응적으로 선택하여 적용할 수 있다. 예를 들어, 인코더/디코더는 현재 색차 블록에 적용되는 인트라 예측 모드가 플래너 모드, DC 모드, 방향성 모드, CCLM 모드 또는 MMLM 모드 중 어느 하나인 경우, 상술한 수학식 7을 이용하여 색차 컴포넌트간 예측을 수행하고, 현재 색차 블록에 적용되는 인트라 예측 모드가 MFLM 모드인 경우, 상술한 수학식 3을 이용하여 색차 컴포넌트간 예측을 수행할 수 있다.
실시예 4
본 발명의 실시예에서, 인코더/디코더는 색차 컴포넌트간 예측을 수행함에 있어서, 최종 예측 샘플을 생성하기 위하여 이용되는 가중치의 범위를 제한할 수 있다. 여기서, 가중치는 사전 예측 샘플을 보간(즉, 최종 예측 샘플을 생성)하기 위하여 사전 예측 샘플에 가산되는 값을 통칭한다.
예를 들어, 인코더/디코더는 다음의 수학식 8과 같이, 가중치의 범위를 제한할 수 있다.
Figure PCTKR2018003781-appb-M000008
수학식 8을 참조하면, 앞서 실시예 2에서 설명한 방법에 따라 최종 예측 샘플을 생성하는 경우를 가정한다. 여기서, Clip3 함수는 출력 값의 범위를 조절하는 함수로서, 인코더/디코더는 Clip3 함수를 통해 가중치(즉, α?residual_Cb(i,j)+β) 값을 제1 임계값과 제2 임계값 사이로 제한할 수 있다. 그리고, α 및 β 파라미터는 전술한 수학식 2를 이용하여 계산될 수 있다.
즉, 가중치 값이 제1 임계값(threshold) 보다 크고 제2 임계값 보다 작은 경우, 최종 예측 샘플은 사전 예측 샘플(또는 제1 예측 샘플)에 상기 가중치 값을 가산함으로써 생성될 수 있다. 만약, 가중치 값이 제1 임계값 보다 크지 않은 경우, 최종 예측 샘플은 사전 예측 샘플에 제1 임계값을 가산함으로써 생성되고, 가중치 값이 제2 임계값 보다 작지 않은 경우, 최종 예측 샘플은 사전 예측 샘플에 제2 임계값을 가산함으로써 생성될 수 있다.
수학식 8의 예시에서의 가중치 범위 제한은 앞서 실시예 1 내지 3에서 설명한 수학식 1 내지 7에 모두 적용될 수 있다.
이때, 임계값은 아래의 예시와 같이, 다양한 여러 방법으로 설정 또는 유도될 수 있다. 예를 들어, 가중치 범위 제한에 이용되는 임계값은 사전 예측 샘플 값에 따라 적응적으로 결정될 수 있다.
예를 들어, 제1 임계값은 -(0.1*사전 예측 샘플 값)으로 결정되고, 제2 임계값은 (0.1*사전 예측 샘플 값)으로 결정될 수 있다.
또는, 예를 들어, 실험을 통해 최적의 제1 임계값 및 제2 임계값을 도출하고, 인코더와 디코더에서 고정된 값으로 설정할 수 있다.
또는, 예를 들어, 인코더/디코더는 현재 색차 블록에 적용되는 예측 모드에 따라 적응적으로 임계값을 설정할 수 있다. 예를 들어, 인코더/디코더는 다음의 표 2의 예시와 같이 예측 모드에 따라 임계값을 설정할 수 있다.
Figure PCTKR2018003781-appb-T000002
표 2에서 예측 모드는 현재 색차 블록(즉, Cr 색차 블록)의 예측 모드를 나타내고, pre_pred_Cr은 사전 예측 샘플을 나타낸다. 표 2를 참조하면, 인코더/디코더는 현재 색차 블록의 예측 모드에 따라 사전 예측 샘플의 샘플 값을 이용하여 제1 임계값 및 제2 임계값을 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 인코더/디코더는 색차 인트라 예측 모드에 따라 다음의 예시와 같이 가중치 범위 제한을 적응적으로 선택할 수 있다.
1. 인코더/디코더는 CCLM 모드들에 대해서만 가중치 범위 제한을 적용할 수 있다.
2. 인코더/디코더는 방향성 예측 모드들에 대해서만 가중치 범위 제한을 적용할 수 있다.
3. 인코더/디코더는 색차 컴포넌트간 예측을 수행할 때 항상 가중치 범위 제한을 적용할 수 있다.
4. 인코더/디코더는 특정 예측 모드에 대하여 적응적으로 가중치 범위 제한을 적용할 수 있다. 예를 들어, 인코더/디코더는 플래서 모드, DC 모드, LM 모드 및 MMLM 모드 이외의 모드에 대해서만 가중치 범위 제한을 적용할 수 있다.
실시예 5
본 발명의 실시예에서, 인코더/디코더는 복수개의 선형 모델을 이용하여 색차 컴포넌트간 예측을 수행할 수 있다.
구체적으로, 인코더/디코더는 2개의 선형 모델 및 각각 구분되는 α 파라미터를 이용하여 Cb/Cr 색차 컴포넌트간 예측을 수행할 수 있다. 이 경우, 인코더/디코더는 다음의 수학식 9를 이용하여 Cr 색차 블록의 예측 블록을 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2018003781-appb-M000009
수학식 9를 참조하면, 인코더/디코더는 색차 블록에 대응되는 휘도 블록의 주변 템플릿의 샘플 값에 기초하여 Cb 색차 샘플들을 2개의 그룹으로 분류하기 위한 임계값(threshold)을 획득할 수 있다. 이후, 인코더/디코더는 획득된 임계값을 기준으로 휘도 샘플들을 2개의 그룹으로 분류하고, 해당 그룹 화소만을 이용하여 각 그룹 별로 2 종류의 α 파라미터 값(즉, α_1, α_2)을 계산할 수 있다. 즉, 인코더/디코더는 Cr 색차 블록에 대응되는 Cb 색차 샘플의 값을 획득된 임계값을 기준으로 분류하고, 각 그룹 별로 결정되는 α 값을 이용하여 컴포넌트간 예측을 수행할 수 있다.
α_1, α_2 계산은 각각 전술한 수학식 2를 통해 계산할 수 있다. 또한, 본 실시예에서 제안하는 방법은 전술한 실시예 1 내지 4에 동일하게 적용할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측부를 보다 구체적으로 예시하는 도면이다.
도 10에서는 설명의 편의를 위해 인트라 예측부(182; 도 1 참조, 262; 도 2 참조)를 하나의 블록으로 도시하였으나, 인트라 예측부(182, 262)는 인코더 및/또는 디코더에 포함되는 구성으로 구현될 수 있다.
도 10을 참조하면, 인트라 예측부(182, 262)는 앞서 도 5 내지 도 17에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 구체적으로, 인트라 예측부(182, 262)는 제1 예측 샘플 생성부(1001) 및 최종 예측 블록 생성부(1002)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 예측 샘플 생성부(1001)는 현재 색차 블록에 대응되는 휘도 블록의 복원 샘플을 이용하는 컴포넌트 예측(또는 CCLM 예측) 또는 현재 블록에 이웃하는 참조 샘플을 이용하는 공간 예측 중 적어도 하나를 적용하여 현재 색차 블록의 제1 예측 샘플을 생성한다.
최종 예측 블록 생성부(1002)는 현재 색차 블록에 대응되는 다른 색차 블록의 복원 샘플 및 제1 예측 샘플을 이용하여 현재 색차 블록의 최종 예측 샘플을 생성한다.
이때, 최종 예측 블록 생성부(1002)는 현재 색차 블록 이외의 다른 색차 블록의 복원 샘플을 스케일링한 값에 오프셋 값을 가산하여 제2 예측 샘플을 생성할 수 있다. 그리고, 최종 예측 블록 생성부(1002)는 제1 예측 샘플에 제2 예측 샘플을 가산함으로써 최종 예측 샘플을 생성할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서,
    현재 색차 블록에 대응되는 휘도 블록의 복원 샘플(reconstructed sample)을 이용하는 제1 컴포넌트 예측을 수행하여 상기 현재 색차 블록의 사전 예측 샘플(pre-prediction sample)을 생성하는 단계;
    상기 현재 색차 블록에 제2 컴포넌트 예측이 적용되는지 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 제2 컴포넌트 예측이 적용되는 경우, 상기 현재 색차 블록에 대응되는 다른 색차 블록의 잔차 신호(residual signal) 및 상기 사전 예측 샘플을 이용하여 상기 현재 색차 블록의 최종 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함하는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 사전 예측 샘플을 생성하는 단계는,
    하나의 선형 모델을 이용하는 컴포넌트 예측 모드 또는 복수 개의 선형 모델을 이용하는 컴포넌트 예측 모드 중에서 상기 제1 컴포넌트 예측에 이용되는 예측 모드를 결정하는 단계를 포함하는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 컴포넌트 예측이 적용되는지 여부를 결정하는 단계는,
    상기 현재 색차 블록이 미리 설정된 크기 이상인 경우 상기 제2 컴포넌트 예측이 적용되는 것으로 결정되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 컴포넌트 예측이 적용되는지 여부를 결정하는 단계는,
    상기 현재 색차 블록의 주변 영역과 상기 다른 색차 블록의 주변 영역간의 상관도(correlation)을 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 계산된 상관도가 특정 임계값 이상인 경우 상기 제2 컴포넌트 예측이 적용되는 것으로 결정되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 최종 예측 샘플은 상기 다른 색차 블록의 잔차 신호를 스케일링한 값을 상기 사전 예측 샘플에 가산함으로써 생성되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 최종 예측 샘플은 상기 다른 색차 블록의 잔차 신호를 스케일링한 값 및 오프셋 값을 상기 사전 예측 샘플에 가산함으로써 생성되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 오프셋 값은 상기 현재 색차 블록의 주변 영역과 상기 다른 색차 블록의 주변 영역간의 평균값의 차이에 기초하여 유도되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  8. 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서,
    현재 색차 블록에 대응되는 휘도 블록의 복원 샘플(reconstructed sample)을 이용하는 컴포넌트 예측 또는 상기 현재 블록에 이웃하는 참조 샘플(reference sample)을 이용하는 공간 예측 중 적어도 하나를 적용하여 상기 현재 색차 블록의 제1 예측 샘플을 생성하는 단계; 및
    상기 현재 색차 블록에 대응되는 다른 색차 블록의 복원 샘플 및 상기 제1 예측 샘플을 이용하여 상기 현재 색차 블록의 최종 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함하는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 최종 예측 샘플을 생성하는 단계는,
    상기 다른 색차 블록의 복원 샘플을 스케일링한 값에 오프셋 값을 가산하여 제2 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함하는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 최종 예측 샘플은 상기 제1 예측 샘플에 상기 제2 예측 샘플을 가산함으로써 생성되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 최종 예측 샘플은 상기 제1 예측 샘플 및 상기 제2 예측 샘플을 가중합함으로써 생성되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 예측 샘플 또는 상기 제2 예측 샘플에 적용되는 가중치는 미리 설정되거나, 상기 현재 색차 블록의 주변 영역과 상기 다른 색차 블록의 주변 영역간의 상관도(correlation)에 기초하여 유도되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 예측 샘플이 제1 임계값(threshold) 보다 크고 제2 임계값 보다 작은 경우, 상기 최종 예측 샘플은 상기 제1 예측 샘플에 상기 제2 예측 샘플을 가산함으로써 생성되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제2 예측 샘플이 상기 제1 임계값 보다 크지 않은 경우, 상기 최종 예측 샘플은 상기 제1 예측 샘플에 상기 제1 임계값을 가산함으로써 생성되고,
    상기 제2 예측 샘플이 상기 제2 임계값 보다 작지 않은 경우, 상기 최종 예측 샘플은 상기 제1 예측 샘플에 상기 제2 임계값을 가산함으로써 생성되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  15. 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서,
    현재 색차 블록에 대응되는 휘도 블록의 복원 샘플(reconstructed sample)을 이용하는 컴포넌트 예측 또는 상기 현재 블록에 이웃하는 참조 샘플(reference sample)을 이용하는 공간 예측 중 적어도 하나를 적용하여 상기 현재 색차 블록의 제1 예측 샘플을 생성하는 제1 예측 샘플 생성부; 및
    상기 현재 색차 블록에 대응되는 다른 색차 블록의 복원 샘플 및 상기 제1 예측 샘플을 이용하여 상기 현재 색차 블록의 최종 예측 샘플을 생성하는 최종 예측 샘플 생성부를 포함하는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 장치.
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