WO2019235891A1 - 비디오 신호 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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    • H04N19/96—Tree coding, e.g. quad-tree coding

Definitions

  • the present invention relates to a video signal processing method and apparatus.
  • High efficiency image compression techniques can be used to solve these problems caused by high resolution and high quality image data.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for encoding / decoding residual data based on a plurality of transforms in encoding / decoding a video signal.
  • a video signal decoding method and apparatus obtains residual coefficients of a current block, inverse quantizes the residual coefficients, performs a second inverse transform on the inverse quantized residual coefficients, The first inverse transform can be performed on the result.
  • the second inverse transform may be performed on a part of the current block.
  • the video signal encoding method and apparatus perform a first order transform on a residual sample, perform a second order transform on the first order transform coefficients generated as a result of the first order transform, and the second order transform. Secondary transform coefficients generated as a result of quantization may be quantized, and the quantized transform coefficients may be encoded. In this case, the second transform may be performed on a partial region of the current block.
  • the secondary transform / inverse transform may be performed using a one-dimensional matrix generated by arranging a transform matrix and residual data in one dimension.
  • the number of rows or columns of the transform matrix may be smaller than the number of samples included in the partial region.
  • the size or shape of the partial region may be determined based on the size or shape of the current block.
  • a transform type for the primary transform / inverse transform may be determined based on index information signaled through a bitstream.
  • the index information specifies any one of a plurality of transform sets
  • the first transform type candidate included in the transform set is a horizontal transform of the current block.
  • the second transform type candidate included in the transform set and included in the transform set may be determined as a vertical transform type of the current block.
  • the transform type for the first transform / inverse transform may be determined based on a result of comparing the width of the current block with the height of the current block.
  • the encoding / decoding efficiency of the residual data can be improved by performing a plurality of transforms on the residual data.
  • the encoding / decoding efficiency can be improved by performing the secondary transform on a partial region of the block on which the primary transform is performed.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an image encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an image decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a partition mode candidate that can be applied to a coding block when the coding block is encoded by inter-screen prediction.
  • FIG. 4 illustrates an example in which coding blocks are hierarchically divided based on a tree structure according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a partition form in which binary tree based partitioning is allowed as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 7 illustrates an example in which only a specific type of binary tree based partitioning is allowed.
  • FIG. 8 is a diagram for describing an example in which information related to a binary tree split permission count is encoded / decoded according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a process of encoding a residual sample according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the reordering unit 215 may reorder the entropy decoded bitstream by the entropy decoding unit 210 based on a method of rearranging the bitstream. Coefficients expressed in the form of a one-dimensional vector may be reconstructed by reconstructing the coefficients in a two-dimensional block form.
  • the reordering unit 215 may be realigned by receiving information related to coefficient scanning performed by the encoder and performing reverse scanning based on the scanning order performed by the corresponding encoder.
  • One picture may be divided into square or non-square basic blocks and encoded / decoded.
  • the basic block may be referred to as a coding tree unit.
  • a coding tree unit may be defined as a coding unit of the largest size allowed in a sequence or slice.
  • Information indicating whether the coding tree unit is square or non-square or information related to the size of the coding tree unit may be signaled through a sequence parameter set, a picture parameter set or a slice header.
  • the coding tree unit may be divided into smaller sized partitions.
  • the partition generated by dividing the coding tree unit is called depth 1
  • the partition generated by dividing the partition having depth 1 may be defined as depth 2. That is, a partition generated by dividing a partition that is a depth k in a coding tree unit may be defined as having a depth k + 1.
  • a prediction block having the same size as that of the coding block or a size smaller than the coding block may be determined through prediction division of the coding block.
  • Part_mode partition mode
  • Information for determining a partition index indicating any one of the partition mode candidates may be signaled through the bitstream.
  • the partition index of the coding block may be determined based on at least one of the size, shape, or coding mode of the coding block. The size or shape of the predictive block may be determined based on the partition mode specified by the partition index.
  • the partition mode candidates available to the coding block may be determined differently according to at least one of the size or shape of the coding block.
  • the number or type of partition mode candidates that a coding block may use may be differently determined according to at least one of the size or shape of the coding block.
  • the type or number of asymmetric partition mode candidates that the coding block may use may be determined based on the size or shape of the coding block.
  • the number or type of asymmetric partition mode candidates that a coding block may use may be determined differently according to at least one of the size or shape of the coding block. For example, when a coding block has a non-square shape whose width is larger than a height, at least one of PART_2NxN, PART_2NxnU, or PART_2NxnD may not be used as a partition mode candidate of the coding block.
  • PART_Nx2N When the coding block has a non-square shape whose height is greater than the width, at least one of PART_Nx2N, PART_nLx2N, and PART_nRx2N may not be used as a partition mode candidate of the coding block.
  • a coding unit may mean a coding tree unit or a coding unit included in a coding tree unit.
  • 'partition' generated as the coding block is divided may mean 'coding block'.
  • the division method described below may be applied to dividing a coding block into a plurality of prediction blocks or a plurality of transform blocks.
  • the coding unit may be divided by at least one line.
  • the angle of the line dividing the coding unit may be a value within a range of 0 degrees to 360 degrees.
  • the angle of the horizontal line may be 0 degrees
  • the angle of the vertical line may be 90 degrees
  • the angle of the diagonal line in the upper right direction may be 45 degrees
  • the angle of the upper left diagonal line may be 135 degrees.
  • Information about a line dividing the coding unit may be determined by the partition mode. Alternatively, information about at least one of the number, direction, angle, or position of a line in a block may be encoded.
  • the number of vertical or horizontal lines partitioning the coding unit may be at least one.
  • a coding unit may be divided into two partitions by using one vertical line or one horizontal line.
  • the coding unit may be divided into three partitions by using two vertical lines or two horizontal lines.
  • one vertical line and one horizontal line may be used to divide the coding unit into four partitions that are 1/2 smaller in width and height than the coding unit.
  • the partitions may have a uniform size.
  • either partition may have a different size than the remaining partitions, or each partition may have a different size.
  • the coding unit may be divided into three partitions.
  • the width ratio or height ratio of the three partitions may be n: 2n: n, 2n: n: n, or n: n: 2n.
  • Partitions created due to binary tree based partitioning may be symmetrical or asymmetrical.
  • the coding block divided based on the binary tree may be a square block or a non-square block (eg, a rectangle).
  • the triple tree splitting form may include at least one of splitting a coding block into two vertical lines or splitting the coding block into two horizontal lines. Three non-square partitions can be created by triple tree partitioning.
  • Triple tree splitting may include splitting a coding block into two horizontal lines or splitting a coding block into two vertical lines.
  • the width ratio or height ratio of the partitions resulting from the splitting of the coding block may be n: 2n: n, 2n: n: n or n: n: 2n.
  • the location of the partition having the largest width or height among the three partitions may be predefined in the encoder and the decoder. Alternatively, information indicating a partition having the largest width or height among the three partitions may be signaled through the bitstream.
  • dividing the coding unit into square partitions may constitute quad-tree CU partitioning, and dividing the coding unit into symmetric non-square partitions may correspond to binary tree partitioning. have. Dividing the coding tree unit into square partitions and symmetric non-square partitions may correspond to quad and binary tree CU partitioning (QTBT).
  • QTBT quad and binary tree CU partitioning
  • Binary tree or triple tree based splitting may be performed on coding blocks in which quadtree based splitting is no longer performed.
  • the coding block generated as a result of the binary tree or triple tree based splitting may be split into smaller coding blocks.
  • at least one of quad tree division, triple tree division, or binary tree division may not be applied to the coding block.
  • binary tree splitting in a predetermined direction or triple tree splitting in a predetermined direction may not be allowed in the coding block.
  • quad-tree splitting and triple-tree splitting may not be allowed in a coding block generated as a result of binary tree or triple tree based splitting. Only binary tree splitting may be allowed in the coding block.
  • only the coding block having the largest size among the three coding blocks generated as a result of the triple tree based splitting may be divided into smaller coding blocks.
  • binary tree based splitting or triple tree based splitting may be allowed only to a coding block having the largest size among three coding blocks generated as a result of triple tree based splitting.
  • the divided form of the lower depth partition may be determined depending on the divided form of the upper depth partition. For example, when the upper partition and the lower partition are partitioned based on the binary tree, only the partition based on the binary tree of the same type as the binary tree partition of the upper depth partition may be allowed in the lower depth partition. For example, when the binary tree splitting shape of the upper depth partition is 2NxN type, the binary tree splitting shape of the lower depth partition may also be set to 2NxN shape. Alternatively, when the binary tree partition type of the upper depth partition is Nx2N type, the partition shape of the lower depth partition may also be set to Nx2N type.
  • the split type of the lower depth partition may be determined in consideration of the split type of the upper depth partition and the split type of the neighboring lower depth partition. Specifically, when the upper depth partition is partitioned based on the binary tree, the partition type of the lower depth partition may be determined so that the same result as that of partitioning the upper depth partition based on the quad tree does not occur. For example, when the partition type of the upper depth partition is 2NxN and the partition type of the neighboring lower depth partition is Nx2N, the partition type of the current lower depth partition cannot be set to Nx2N. This is because, when the partition type of the current lower depth partition has Nx2N, the same result as that of the quadtree partition of the upper depth partition of the NxN type is caused.
  • the allowed binary tree splitting forms may be determined.
  • the binary tree splitting type allowed for a coding tree unit may be limited to 2NxN or Nx2N type.
  • the allowed partition type may be predefined in the encoder or the decoder.
  • information about an allowed split type or a not allowed split type may be encoded and signaled through a bitstream.
  • FIG. 7A illustrates an example in which only Nx2N type binary tree based partitioning is allowed
  • FIG. 7B illustrates an example in which only 2NxN type binary tree based partitioning is allowed.
  • information about quad tree splitting, information about binary tree splitting, or information about triple tree splitting may be used.
  • the information about quad tree splitting may include at least one of information indicating whether quadtree-based splitting is performed or information on the size / depth of a coding block allowing quadtree-based splitting.
  • the information about the binary tree splitting includes information indicating whether a binary tree-based split is performed, information indicating whether the binary tree-based split is vertical or horizontal, and a coding block allowing binary-tree based split. It may include at least one of information about the size / depth of the information or the size / depth of the coding block that is not allowed to be divided based on the binary tree.
  • the information on triple tree splitting includes information indicating whether tripletree-based splitting is performed, information indicating whether tripletree-based splitting is vertical or horizontal, coding blocks that allow tripletree-based splitting. It may include at least one of information about the size / depth of the information or the size / depth of the coding block that is not allowed to split based on the triple tree.
  • the information about the size of the coding block may indicate a minimum or maximum value of at least one of the width, the height, the product of the width and the height, or the width and the height ratio of the coding block.
  • the binary tree-based Partitioning may not be allowed.
  • Partitioning may not be allowed when the width or height of the coding block is less than or equal to the minimum size allowed for triple tree splitting, or when the split depth of the coding block is larger than the maximum depth allowed for triple tree splitting.
  • Information about a binary tree or triple tree based splitting permission condition may be signaled through a bitstream.
  • the information may be encoded in a sequence, picture or fragment image unit.
  • the fragment image may mean at least one of a slice, a tile group, a tile, a brick, a coding block, a prediction block, or a transform block.
  • a syntax 'max_mtt_depth_idx_minus1' indicating a maximum depth that allows binary tree / triple tree splitting may be encoded / decoded through the bitstream.
  • max_mtt_depth_idx_minus1 + 1 may indicate the maximum depth allowed for binary tree / triple tree splitting.
  • binary tree splitting is performed on a coding unit having a depth of 2 and a coding unit having a depth of 3. Accordingly, information indicating the number of times binary tree splitting has been performed in the coding tree unit (2 times), information indicating the maximum depth (depth 3) of the partition generated by the binary tree splitting in the coding tree unit, or the binary tree in the coding tree unit. At least one of information indicating the number of partition depths (2, depth 2, and depth 3) to which division is applied may be encoded / decoded through a bitstream.
  • the number of times that binary tree / triple tree splitting is allowed, the depth of which binary tree / triple tree splitting is allowed or the number of depths that allow binary tree / triple tree splitting may be predefined in the encoder and the decoder. Or, based on at least one of the index or the size / type of the coding unit or the index of the sequence or slice, the number of times binary tree / triple tree splitting is allowed, or the depth or binary tree / triple tree splitting allowed The number of depths allowed can be determined. For example, in the first slice, binary tree / triple tree splitting may be allowed at one depth, and in the second slice, binary tree / triple tree splitting may be allowed at two depths.
  • the temporal level identifier TemporalID may be used to identify each of a plurality of layers of an image having at least one scalability among a view, a spatial, a temporal, or a quality. will be.
  • the first coding block 300 having a split depth of k may be divided into a plurality of second coding blocks based on a quad tree.
  • the second coding blocks 310 to 340 are square blocks having half the width and the height of the first coding block, and the split depth of the second coding block may be increased to k + 1.
  • the second coding block 310 having the division depth k + 1 may be divided into a plurality of third coding blocks having the division depth k + 2. Partitioning of the second coding block 310 may be selectively performed using either a quart tree or a binary tree according to a partitioning scheme.
  • the splitting scheme may be determined based on at least one of information indicating splitting based on the quad tree or information indicating splitting based on the binary tree.
  • the second coding block 310 When the second coding block 310 is divided on the basis of the quart tree, the second coding block 310 is divided into four third coding blocks 310a having half the width and the height of the second coding block, The split depth can be increased to k + 2.
  • the second coding block 310 when the second coding block 310 is divided on a binary tree basis, the second coding block 310 may be split into two third coding blocks. In this case, each of the two third coding blocks is a non-square block having one half of the width and the height of the second coding block, and the split depth may be increased to k + 2.
  • the second coding block may be determined as a non-square block in the horizontal direction or the vertical direction according to the division direction, and the division direction may be determined based on information about whether the binary tree-based division is the vertical direction or the horizontal direction.
  • the second coding block 310 may be determined as an end coding block that is no longer split based on the quad tree or the binary tree, and in this case, the corresponding coding block may be used as a prediction block or a transform block.
  • the third coding block 310a may be determined as an end coding block or may be further divided based on a quad tree or a binary tree.
  • the third coding block 310b split based on the binary tree may be further divided into a vertical coding block 310b-2 or a horizontal coding block 310b-3 based on the binary tree, and corresponding coding
  • the partition depth of the block can be increased to k + 3.
  • the third coding block 310b may be determined as an end coding block 310b-1 that is no longer split based on the binary tree, in which case the coding block 310b-1 may be used as a prediction block or a transform block. Can be.
  • the above-described partitioning process allows information about the size / depth of a coding block that allows quad-tree based partitioning, information about the size / depth of the coding block that allows binary tree-based partitioning, or binary-tree based partitioning. It may be limitedly performed based on at least one of information about the size / depth of the coding block that is not.
  • a size candidate that a coding block may have is limited to a predetermined number, or the size of a coding block in a predetermined unit may have a fixed value.
  • the size of the coding block in the sequence or the size of the coding block in the picture may be limited to have any one of 256x256, 128x128, or 32x32.
  • Information representing the size of a coding block in a sequence or picture may be signaled through a sequence header or picture header.
  • the coding unit may take a square or a rectangle of any size.
  • the first coding block 300 having a split depth of k may be divided into a plurality of second coding blocks based on a quad tree.
  • the second coding blocks 310 to 340 are square blocks having half the width and the height of the first coding block, and the split depth of the second coding block may be increased to k + 1.
  • the second coding block 310 having the division depth k + 1 may be divided into a plurality of third coding blocks having the division depth k + 2. Partitioning of the second coding block 310 may be selectively performed using either a quart tree or a binary tree according to a partitioning scheme.
  • the splitting scheme may be determined based on at least one of information indicating splitting based on the quad tree or information indicating splitting based on the binary tree.
  • the second coding block 310 When the second coding block 310 is divided on the basis of the quart tree, the second coding block 310 is divided into four third coding blocks 310a having half the width and the height of the second coding block, The split depth can be increased to k + 2.
  • the second coding block 310 when the second coding block 310 is divided on a binary tree basis, the second coding block 310 may be split into two third coding blocks. In this case, each of the two third coding blocks is a non-square block having one half of the width and the height of the second coding block, and the split depth may be increased to k + 2.
  • the second coding block may be determined as a non-square block in the horizontal direction or the vertical direction according to the division direction, and the division direction may be determined based on information about whether the binary tree-based division is the vertical direction or the horizontal direction.
  • the above-described partitioning process allows information about the size / depth of a coding block that allows quad-tree based partitioning, information about the size / depth of the coding block that allows binary tree-based partitioning, or binary-tree based partitioning. It may be limitedly performed based on at least one of the information about the size / depth of the coding block that is not.
  • a size candidate that a coding block may have is limited to a predetermined number, or the size of a coding block in a predetermined unit may have a fixed value.
  • the size of the coding block in the sequence or the size of the coding block in the picture may be limited to have any one of 256x256, 128x128, or 32x32.
  • Information representing the size of a coding block in a sequence or picture may be signaled through a sequence header or picture header.
  • the coding unit may take a square or a rectangle of any size.
  • coding blocks that are no longer divided may be used as prediction blocks or transform blocks. That is, it can be used as a coding block, prediction block, or transform block generated as a result of quad tree partitioning or binary tree partitioning.
  • a prediction image may be generated in units of coding blocks, and a residual signal that is a difference between the original image and the prediction image may be converted in units of coding blocks.
  • motion information may be determined based on a coding block, or an intra prediction mode may be determined based on a coding block.
  • the coding block may be encoded using at least one of a skip mode, an intra prediction or an inter prediction.
  • the plurality of coding blocks generated by dividing the coding blocks may be configured to share at least one of motion information, merge candidates, reference samples, reference sample lines, or intra prediction modes.
  • partitions generated by dividing the coding block may include at least one of motion information, merge candidate, reference sample, reference sample line, or intra prediction mode according to the size or shape of the coding block.
  • Can share Alternatively, only some of the plurality of coding blocks may share the information, and the remaining coding blocks may be configured not to share the information.
  • the current block may represent a transform block or a coding block in basic units on which transform and quantization are performed.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a process of encoding a residual sample according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the residual sample can be obtained by subtracting the prediction sample from the original sample.
  • the encoder may encode information indicating whether the transform for the current block is skipped. For example, 'transform_skip_flag' indicates whether transform for the current block is skipped. A value of 1 for transform_skip_flag indicates that the transform for the current block is skipped, and a value for 0 for transform_skip_flag indicates that the transform for the current block is not skipped.
  • the encoder may encode information for determining a size of a block in which transform skip is allowed.
  • 'log2_transform_skip_max_size_minus2' represents a maximum size of a block that is allowed for transform skip.
  • the encoder may encode the transform_skip_flag only when the current block is smaller than or equal to the maximum size that the transform skip is allowed.
  • whether to skip the transformation may be determined for each of the horizontal direction and the vertical direction.
  • the encoder may encode at least one of information on whether to skip transform in the horizontal direction or information indicating whether to skip transform in the vertical direction. For example, at least one of 'hor_transform_skip_flag' indicating whether to skip transform in the horizontal direction or 'ver_transform_skip_flag' indicating whether to skip transform in the vertical direction may be encoded.
  • the first transform may be performed on the current block (S920).
  • the primary transform may be performed based on a transform core such as DCT or DST.
  • the transform core may be determined based on the transform type of the current block.
  • the encoder may encode information for determining a transform type of the current block.
  • the encoder and the decoder may implicitly derive the transform type of the current block according to a predetermined rule.
  • the transformation type of the current block may be determined based on at least one of the size of the current block, the shape of the current block, the encoding mode of the current block, or the intra prediction mode of the current block.
  • a second transformation may be performed on the first transformed transform coefficients (S930). Only when the primary transform is performed on the current block, the secondary transform may be selectively performed. Whether to perform the secondary transform may be determined based on at least one of the size, shape, transform type, encoding mode, or intra prediction mode of the current block. Alternatively, the encoder may encode information indicating whether to perform the quadratic transformation.
  • Secondary transformation may be performed on some regions of the current block.
  • the location and / or size of the region in which the quadratic transformation is performed may be predefined in the encoder and the decoder.
  • information indicating an execution region of the quadratic transformation may be encoded in the bitstream.
  • an execution region of the secondary transform may be determined based on at least one of the size, shape, encoding mode, or intra prediction mode of the current block.
  • the residual sample of the current block may be scaled (S940).
  • the scaling may be performed using scaling parameters.
  • the scaling parameter may be determined based on the width, height or size of the current block.
  • the transformed coefficient generated by transforming the residual coefficient or the scaled residual coefficient generated by scaling the residual coefficient may be quantized (S950).
  • the residual coefficients generated as a result of the quantization may be arranged in one dimension and the residual coefficients may be encoded (S960).
  • the order of arranging the residual coefficients may be at least one of diagonal scan, zigzag scan, up-right scan, vertical scan, or horizontal scan.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a decoding process of a residual sample according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • a residual coefficient of the current block may be obtained (S1010).
  • the decoder may obtain residual coefficients through coefficient scanning.
  • the coefficient scanning may be performed based on at least one of diagonal scan, zigzag scan, up-right scan, vertical scan, or horizontal scan.
  • the scan order of the current block may be determined based on at least one of the size, shape, encoding mode, or intra prediction mode of the current block.
  • a residual coefficient in the form of a two-dimensional block may be obtained.
  • Inverse quantization may be performed on the residual coefficient of the current block (S1020).
  • Information indicating whether an inverse transform for the current block is skipped may be signaled through the bitstream. For example, 'transform_skip_flag' indicates whether an inverse transform for the current block is skipped. A value of 1 for transform_skip_flag indicates that an inverse transform for the current block is skipped, and a value for 0 for transform_skip_flag indicates that an inverse transform for the current block is not skipped.
  • 'log2_transform_skip_max_size_minus2' represents the maximum size of a block that is allowed to skip the inverse transform.
  • the transform_skip_flag may be encoded only when the current block is smaller than or equal to a maximum size that allows inverse transform skip.
  • the value of transform_skip_flag may be derived to a predefined value. It may be 0, which is a predefined value. Accordingly, when the size of the current block is larger than the maximum size that allows inverse transform skip, an inverse transform may be performed on the current block.
  • the hor_transform_skip_flag and the ver_transform_skip_flag may be encoded only when the current block is smaller than the maximum size allowed for inverse transform skip.
  • hor_transform_skip_flag may be encoded only when the width of the current block is smaller than the maximum size that allows inverse transform skip.
  • ver_transform_skip_flag may be encoded only when the height of the current block is smaller than the maximum size that allows inverse transform skip.
  • whether to encode the hor_transform_skip_flag and the ver_transform_skip_flag may be determined based on the shape of the current block. For example, hor_transform_skip_flag may be encoded only when the current block is a non-square block having a width greater than the height. The ver_transform_skip_flag may be encoded only when the height of the current block is a non-square block having a width larger than that of the current block.
  • the value of the information may be derived to a predefined value. It may be 0, which is a predefined value.
  • the inverse quantized residual coefficients of the current block may be inverse transformed (S1040 and S1050).
  • the inverse transform may be performed in the order of the second inverse transform and the first inverse transform. Secondary inverse transform may be performed for some regions of the current block.
  • the transformation matrix for the second inverse transform may be determined based on the size of the region to which the second inverse transform is applied.
  • Secondary inverse transform may optionally be performed. That is, the first inverse transform may be performed while the second inverse transform is omitted. Whether the second inverse transform is performed may be determined based on at least one of the size, shape, transform type encoding mode, or intra prediction mode of the current block. Alternatively, information indicating whether the second inverse transform is performed may be signaled through the bitstream.
  • the first inverse transform may be performed based on a transform core such as DCT or DST.
  • the transform core may be determined based on the transform type of the current block.
  • the encoder may encode information for determining a transform type of the current block.
  • the encoder and the decoder may determine the transform type of the current block according to a predetermined rule.
  • the transformation type of the current block may be determined based on at least one of the size of the current block, the shape of the current block, the encoding mode of the current block, or the intra prediction mode of the current block.
  • a residual sample of the current block may be obtained.
  • the inverse quantized residual coefficient of the current block may be scaled (S1060).
  • the scaling may be performed using scaling parameters.
  • the scaling parameter may be determined based on the width, height or size of the current block.
  • the residual coefficient of the current block can be obtained by scaling the dequantized residual coefficient based on the scaling parameter.
  • the transformation may be skipped for at least one of the vertical direction and the horizontal direction.
  • the transform skip When the transform skip is applied only to the horizontal direction, the transform may not be performed in the horizontal direction, and the transform may be performed in the vertical direction.
  • the transform skip When the transform skip is applied only in the vertical direction, the transformation may not be performed in the vertical direction, and the transformation may be performed in the horizontal direction.
  • a transform skip technique for the current block it may be determined whether a transform skip technique for the current block is available. For example, when the current block is generated through binary tree based partitioning, a transform skip technique may not be allowed for the current block. That is, when the current block is generated through binary tree based partitioning, the residual sample of the current block may be obtained by converting the dequantized residual coefficient.
  • encoding / decoding of information eg, at least one of transform_skip_flag, hor_transform_skip_flag, or ver_transform_skip_flag
  • the first transform set index and the second transform set index may represent the same transform set.
  • the second transform set index may specify one of the remaining transform sets except for the transform set specified by the first transform set index.
  • the horizontal direction transform set and the vertical direction transform set are shown to be different from each other.
  • the intra prediction mode of the current block is a directional mode not included in the range, the horizontal direction transform set and the vertical direction transform set are shown to be the same.
  • a transform set index value may not be signaled in the newly scanned transform block. Instead, the transform set of the newly scanned transform block may be applied with the transform set of the transform block having the intra prediction mode in the vertical direction. That is, the horizontal direction transform set and the vertical direction transform set of the newly scanned transform block may be determined as index 2 and index 0, respectively.
  • the second transform after performing the first transform on the current block, the second transform may be performed.
  • the decoder may perform the first inverse transform after performing the second inverse transform on the current block.
  • the position and / or size of the region in which the quadratic transformation is performed may be predefined in the encoder and the decoder.
  • the region may have a size of M ⁇ N, and the location of the upper left corner may coincide with the upper left corner of the current block.
  • M and N may be 2, 4, 8 or 16.
  • M and N may have the same value or different values.
  • quadratic transformation may be applied to a 4 ⁇ 4 block.
  • the location and / or size of the region where the secondary transform is performed may be determined based on at least one of the size, shape, transform type, quantization parameter size, or whether residual flipping is performed. .
  • a quadratic transformation may be performed on the 4 ⁇ 4 block. If the height and width of the current block is larger than the threshold, quadratic transformation may be performed on the 8x8 block.
  • the threshold value may be a natural number such as 4, 8, or 16.
  • information for determining the position and / or size of the region where the secondary transformation is performed may be signaled through the bitstream.
  • the information can be signaled through slices, pictures or sequences.
  • the secondary transform may be a separable transform or a non-separable transform.
  • the separable transform and the non-separable transform may be classified according to whether the transform for the horizontal direction and the transform for the vertical direction are performed separately when performing the secondary transform.
  • the transformation matrix T may be determined based on the quadratic transformation type.
  • Information for determining the secondary transform type may be signaled through the bitstream.
  • the secondary transform type may be determined based on at least one of the size, width, encoding mode, or intra prediction mode of the current block.
  • Matrix of 16x1 size by arranging transform coefficients contained in 4x4 block in a line can be obtained.
  • the arrangement order of the transform coefficients may follow the scan order of the current block. That is, the arrangement order of the transform coefficients may follow at least one of vertical scan, horizontal scan, raster scan, zigzag scan, or diagonal scan.
  • Equation 5 is a one-dimensional matrix And an example in which the second order transformation is performed based on the transformation matrix T.
  • the matrix of size 16x1 as a result of the quadratic transformation can be generated.
  • Equation 6 shows a sub-non-separable transform.
  • T ' represents a transform matrix and Xi' represents a matrix in which transform coefficients included in a subblock are arranged in one dimension.
  • Fi ' represents a non-separable transform coefficient generated as a result of performing a non-separable transform.
  • the non-separable transform coefficient in the region where the non-separable transform is not performed may be set to a predefined value.
  • the predefined value may be an integer including zero.
  • each matrix may be determined based on the size of the sub block in which the non-separable transform is performed. For example, it is assumed that a non-separable transform is performed only on a region corresponding to a 2 ⁇ 2 subblock among 4 ⁇ 4 transform blocks.
  • Xi ' represents a 4x1 matrix having one-dimensional array of transform coefficients included in a 2x2 subblock
  • T' represents a 16x4 transform matrix.
  • Fi ' represents a 16x1 matrix of transform coefficients generated as a result of performing a non-separable transform.
  • the non-separable transform may be composed of a plurality of sub-non-separable transforms. Equation 7 shows a plurality of non-separable transforms.
  • Equation 7 X'n represents a matrix in which the transform coefficients included in the N-th subblock are arranged in one dimension.
  • the non-separable transform coefficient Fn 'for the Nth sub-block may be generated through the sub-non-separable transform.
  • a set of non-separable transform coefficients of each subblock may be set as non-separable transform coefficients of the current block. Equation 8 shows the non-separable transform coefficient F of the current block.
  • the size of T of the transformation matrix may be determined based on the size of the region to which the secondary transformation is applied. For example, when a quadratic transform is applied to a 4x4 block, a 16x16 transform matrix may be used, and when a quadratic transform is applied to an 8x8 block, a 64x64 transform matrix may be used.
  • Information for determining the size of the reduced transform matrix may be signaled through the bitstream.
  • the information may indicate a reducing parameter.
  • the number of columns or rows of the reduced transform matrix may be determined by scaling the number of samples included in the performing region of the secondary transform by using a reduction factor.
  • Whether the reduced transform matrix is applied may be determined based on at least one of the size, shape, encoding mode, intra prediction mode, or transform mode of the current block. As an example, when at least one condition of the current block and / or the height is greater than or equal to a threshold value or the current block is encoded by intra prediction is satisfied, a second order transformation based on a reduced transform matrix may be allowed.
  • information indicating whether to allow the reduced transformation matrix may be signaled through the bitstream.
  • the residual coefficients are encoded in the order of the first order transform, the second order transform, and the quantization.
  • the residual coefficients may be coded in the order of linear transformation, quantization, and quadratic transformation.
  • each component for example, a unit, a module, etc. constituting the block diagram may be implemented as a hardware device or software, and a plurality of components are combined into one hardware device or software It may be implemented.
  • the above-described embodiments can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer components, and recorded in a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the present invention can be applied to an electronic device capable of encoding / decoding an image.

Abstract

본 발명에 따른 영상 복호화 방법은, 현재 블록의 잔차 계수들을 획득하는 단계, 상기 잔차 계수들을 역양자화하는 단계, 상기 역양자화된 잔차 계수들에 대해 2차 역변환을 수행하는 단계, 및 상기 2차 역변환의 수행 결과에 1차 역변환을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 2차 역변환은 상기 현재 블록의 일부 영역을 대상으로 수행될 수 있다.

Description

비디오 신호 처리 방법 및 장치
본 발명은 비디오 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 영상 및 UHD(Ultra High Definition) 영상과 같은 고해상도, 고품질의 영상에 대한 수요가 다양한 응용 분야에서 증가하고 있다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상 데이터에 비해 상대적으로 데이터량이 증가하기 때문에 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 데이터를 전송하거나 기존의 저장 매체를 이용해 저장하는 경우, 전송 비용과 저장 비용이 증가하게 된다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질화 됨에 따라 발생하는 이러한 문제들을 해결하기 위해서는 고효율의 영상 압축 기술들이 활용될 수 있다.
영상 압축 기술로 현재 픽쳐의 이전 또는 이후 픽쳐로부터 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 화면 간 예측 기술, 현재 픽쳐 내의 화소 정보를 이용하여 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 화면 내 예측 기술, 출현 빈도가 높은 값에 짧은 부호를 할당하고 출현 빈도가 낮은 값에 긴 부호를 할당하는 엔트로피 부호화 기술 등 다양한 기술이 존재하고 이러한 영상 압축 기술을 이용해 영상 데이터를 효과적으로 압축하여 전송 또는 저장할 수 있다.
한편, 고해상도 영상에 대한 수요가 증가함과 함께, 새로운 영상 서비스로서 입체 영상 컨텐츠에 대한 수요도 함께 증가하고 있다. 고해상도 및 초고해상도의 입체 영상 콘텐츠를 효과적으로 제공하기 위한 비디오 압축 기술에 대하여 논의가 진행되고 있다.
본 발명은 비디오 신호를 부호화/복호화함에 있어서, 복수 변환에 기초하여 잔차 데이터를 부호화/복호화 하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 1차 변환이 수행된 블록의 일부 영역에 2차 변환을 수행하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 비디오 신호 복호화 방법 및 장치는, 현재 블록의 잔차 계수들을 획득하고, 상기 잔차 계수들을 역양자화하고, 상기 역양자화된 잔차 계수들에 대해 2차 역변환을 수행하고, 상기 2차 역변환의 수행 결과에 1차 역변환을 수행할 수 있다. 이때, 상기 2차 역변환은 상기 현재 블록의 일부 영역을 대상으로 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 부호화 방법 및 장치는, 잔차 샘플에 대해 1차 변환을 수행하고, 상기 1차 변환의 결과로 생성된 1차 변환 계수들에 대해 2차 변환을 수행하고, 상기 2차 변환의 결과로 생성된 2차 변환 계수들을 양자화하고, 양자화된 변환 계수들을 부호화할 수 있다. 이때, 상기 2차 변환은 상기 현재 블록의 일부 영역을 대상으로 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 부호화/복호화 방법 및 장치에 있어서, 상기 2차 변환/역변환은 변환 매트릭스 및 잔차 데이터들을 1차원으로 배열함으로써 생성된 1차원 매트릭스를 이용하여 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 부호화/복호화 방법 및 장치에 있어서, 상기 변환 매트릭스는 행 또는 열의 개수가 상기 일부 영역이 포함하는 샘플 개수보다 작을 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 부호화/복호화 방법 및 장치에 있어서, 상기 일부 영역의 크기 또는 형태는 상기 현재 블록의 크기 또는 형태에 기초하여 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 부호화/복호화 방법 및 장치에 있어서, 상기 1차 변환/역변환에 대한 변환 타입은 비트스트림을 통해 시그날링되는 인덱스 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 부호화/복호화 방법 및 장치에 있어서, 상기 인덱스 정보는 복수의 변환 세트들 중 어느 하나를 특정하고, 상기 변환 세트에 포함된 제1 변환 타입 후보는 상기 현재 블록의 수평 방향 변환 타입으로 결정되고, 상기 변환 세트에 포함된 제2 변환 타입 후보는 상기 현재 블록의 수직 방향 변환 타입으로 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 부호화/복호화 방법 및 장치에 있어서, 상기 1차 변환/역변환에 대한 변환 타입은 상기 현재 블록의 너비와 상기 현재 블록의 높이의 비교 결과에 기초하여 결정될 수 있다.
본 발명에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 발명의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 발명에 의해면, 잔차 데이터에 대해 복수회 변환을 수행함으로써 잔차 데이터의 부호화/복호화 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 1차 변환이 수행된 블록의 일부 영역에 2차 변환을 수행함으로써 부호화/복호화 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 코딩 블록이 화면 간 예측으로 부호화되었을 때, 코딩 블록에 적용될 수 있는 파티션 모드 후보를 예시한 도면이다.
도 4는 발명이 적용되는 일실시예로서, 트리 구조(tree structure)에 기반하여 코딩 블록을 계층적으로 분할하는 일예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되는 파티션 형태를 나타낸 도면이다.
도 6은 트리플 트리 분할 형태를 나타낸 것이다.
도 7은 특정 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만이 허용되는 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 바이너리 트리 분할 허용 횟수와 관련된 정보가 부호화/복호화되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 잔차 샘플의 부호화 과정을 도시한 흐름도이다.
도 11은 33개의 인트라 예측 모드에 대해, 수직 방향 변환 세트 및 수평 방향 변환 세트의 동일 여부를 나타낸 도면이다.
도 12는 2차 변환의 수행 영역을 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 영상 부호화 장치(100)는 픽쳐 분할부(110), 예측부(120, 125), 변환부(130), 양자화부(135), 재정렬부(160), 엔트로피 부호화부(165), 역양자화부(140), 역변환부(145), 필터부(150) 및 메모리(155)를 포함할 수 있다.
도 1에 나타난 각 구성부들은 영상 부호화 장치에서 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시한 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
또한, 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리범위에 포함된다.
픽쳐 분할부(110)는 입력된 픽쳐를 적어도 하나의 처리 단위로 분할할 수 있다. 이때, 처리 단위는 예측 단위(Prediction Unit: PU)일 수도 있고, 변환 단위(Transform Unit: TU)일 수도 있으며, 부호화 단위(Coding Unit: CU)일 수도 있다. 픽쳐 분할부(110)에서는 하나의 픽쳐에 대해 복수의 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 조합으로 분할하고 소정의 기준(예를 들어, 비용 함수)으로 하나의 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위 조합을 선택하여 픽쳐를 부호화 할 수 있다.
예를 들어, 하나의 픽쳐는 복수개의 부호화 단위로 분할될 수 있다. 픽쳐에서 부호화 단위를 분할하기 위해서는 쿼드 트리 구조(Quad Tree Structure)와 같은 재귀적인 트리 구조를 사용할 수 있는데 하나의 영상 또는 최대 크기 부호화 단위(largest coding unit)를 루트로 하여 다른 부호화 단위로 분할되는 부호화 유닛은 분할된 부호화 단위의 개수만큼의 자식 노드를 가지고 분할될 수 있다. 일정한 제한에 따라 더 이상 분할되지 않는 부호화 단위는 리프 노드가 된다. 즉, 하나의 코딩 유닛에 대하여 정방형 분할만이 가능하다고 가정하는 경우, 하나의 부호화 단위는 최대 4개의 다른 부호화 단위로 분할될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 부호화 단위는 부호화를 수행하는 단위의 의미로 사용할 수도 있고, 복호화를 수행하는 단위의 의미로 사용할 수도 있다.
예측 단위는 하나의 부호화 단위 내에서 동일한 크기의 적어도 하나의 정사각형 또는 직사각형 등의 형태를 가지고 분할된 것일 수도 있고, 하나의 부호화 단위 내에서 분할된 예측 단위 중 어느 하나의 예측 단위가 다른 하나의 예측 단위와 상이한 형태 및/또는 크기를 가지도록 분할된 것일 수도 있다.
부호화 단위를 기초로 인트라 예측을 수행하는 예측 단위를 생성시 최소 부호화 단위가 아닌 경우, 복수의 예측 단위 NxN 으로 분할하지 않고 인트라 예측을 수행할 수 있다.
예측부(120, 125)는 인터 예측을 수행하는 인터 예측부(120)와 인트라 예측을 수행하는 인트라 예측부(125)를 포함할 수 있다. 예측 단위에 대해 인터 예측을 사용할 것인지 또는 인트라 예측을 수행할 것인지를 결정하고, 각 예측 방법에 따른 구체적인 정보(예컨대, 인트라 예측 모드, 모션 벡터, 참조 픽쳐 등)를 결정할 수 있다. 이때, 예측이 수행되는 처리 단위와 예측 방법 및 구체적인 내용이 정해지는 처리 단위는 다를 수 있다. 예컨대, 예측의 방법과 예측 모드 등은 예측 단위로 결정되고, 예측의 수행은 변환 단위로 수행될 수도 있다. 생성된 예측 블록과 원본 블록 사이의 잔차값(잔차 블록)은 변환부(130)로 입력될 수 있다. 또한, 예측을 위해 사용한 예측 모드 정보, 모션 벡터 정보 등은 잔차값과 함께 엔트로피 부호화부(165)에서 부호화되어 복호화기에 전달될 수 있다. 특정한 부호화 모드를 사용할 경우, 예측부(120, 125)를 통해 예측 블록을 생성하지 않고, 원본 블록을 그대로 부호화하여 복호화부에 전송하는 것도 가능하다.
인터 예측부(120)는 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐의 정보를 기초로 예측 단위를 예측할 수도 있고, 경우에 따라서는 현재 픽쳐 내의 부호화가 완료된 일부 영역의 정보를 기초로 예측 단위를 예측할 수도 있다. 인터 예측부(120)는 참조 픽쳐 보간부, 모션 예측부, 움직임 보상부를 포함할 수 있다.
참조 픽쳐 보간부에서는 메모리(155)로부터 참조 픽쳐 정보를 제공받고 참조 픽쳐에서 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성할 수 있다. 휘도 화소의 경우, 1/4 화소 단위로 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성하기 위해 필터 계수를 달리하는 DCT 기반의 8탭 보간 필터(DCT-based Interpolation Filter)가 사용될 수 있다. 색차 신호의 경우 1/8 화소 단위로 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성하기 위해 필터 계수를 달리하는 DCT 기반의 4탭 보간 필터(DCT-based Interpolation Filter)가 사용될 수 있다.
모션 예측부는 참조 픽쳐 보간부에 의해 보간된 참조 픽쳐를 기초로 모션 예측을 수행할 수 있다. 모션 벡터를 산출하기 위한 방법으로 FBMA(Full search-based Block Matching Algorithm), TSS(Three Step Search), NTS(New Three-Step Search Algorithm) 등 다양한 방법이 사용될 수 있다. 모션 벡터는 보간된 화소를 기초로 1/2 또는 1/4 화소 단위의 모션 벡터값을 가질 수 있다. 모션 예측부에서는 모션 예측 방법을 다르게 하여 현재 예측 단위를 예측할 수 있다. 모션 예측 방법으로 스킵(Skip) 방법, 머지(Merge) 방법, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 방법, 인트라 블록 카피(Intra Block Copy) 방법 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.
인트라 예측부(125)는 현재 픽쳐 내의 화소 정보인 현재 블록 주변의 참조 픽셀 정보를 기초로 예측 단위를 생성할 수 있다. 현재 예측 단위의 주변 블록이 인터 예측을 수행한 블록이어서, 참조 픽셀이 인터 예측을 수행한 픽셀일 경우, 인터 예측을 수행한 블록에 포함되는 참조 픽셀을 주변의 인트라 예측을 수행한 블록의 참조 픽셀 정보로 대체하여 사용할 수 있다. 즉, 참조 픽셀이 가용하지 않는 경우, 가용하지 않은 참조 픽셀 정보를 가용한 참조 픽셀 중 적어도 하나의 참조 픽셀로 대체하여 사용할 수 있다.
인트라 예측에서 예측 모드는 참조 픽셀 정보를 예측 방향에 따라 사용하는 방향성 예측 모드와 예측을 수행시 방향성 정보를 사용하지 않는 비방향성 모드를 가질 수 있다. 휘도 정보를 예측하기 위한 모드와 색차 정보를 예측하기 위한 모드가 상이할 수 있고, 색차 정보를 예측하기 위해 휘도 정보를 예측하기 위해 사용된 인트라 예측 모드 정보 또는 예측된 휘도 신호 정보를 활용할 수 있다.
인트라 예측을 수행할 때 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 동일할 경우, 예측 단위의 좌측에 존재하는 픽셀, 좌측 상단에 존재하는 픽셀, 상단에 존재하는 픽셀을 기초로 예측 단위에 대한 인트라 예측을 수행할 수 있다. 그러나 인트라 예측을 수행할 때 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 상이할 경우, 변환 단위를 기초로 한 참조 픽셀을 이용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 또한, 최소 부호화 단위에 대해서만 NxN 분할을 사용하는 인트라 예측을 사용할 수 있다.
인트라 예측 방법은 예측 모드에 따라 참조 화소에 AIS(Adaptive Intra Smoothing) 필터를 적용한 후 예측 블록을 생성할 수 있다. 참조 화소에 적용되는 AIS 필터의 종류는 상이할 수 있다. 인트라 예측 방법을 수행하기 위해 현재 예측 단위의 인트라 예측 모드는 현재 예측 단위의 주변에 존재하는 예측 단위의 인트라 예측 모드로부터 예측할 수 있다. 주변 예측 단위로부터 예측된 모드 정보를 이용하여 현재 예측 단위의 예측 모드를 예측하는 경우, 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 인트라 예측 모드가 동일하면 소정의 플래그 정보를 이용하여 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 예측 모드가 동일하다는 정보를 전송할 수 있고, 만약 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 예측 모드가 상이하면 엔트로피 부호화를 수행하여 현재 블록의 예측 모드 정보를 부호화할 수 있다.
또한, 예측부(120, 125)에서 생성된 예측 단위를 기초로 예측을 수행한 예측 단위와 예측 단위의 원본 블록과 차이값인 잔차값(Residual) 정보를 포함하는 잔차 블록이 생성될 수 있다. 생성된 잔차 블록은 변환부(130)로 입력될 수 있다.
변환부(130)에서는 원본 블록과 예측부(120, 125)를 통해 생성된 예측 단위의 잔차값(residual)정보를 포함한 잔차 블록을 DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), KLT와 같은 변환 방법을 사용하여 변환시킬 수 있다. 잔차 블록을 변환하기 위해 DCT를 적용할지, DST를 적용할지 또는 KLT를 적용할지는 잔차 블록을 생성하기 위해 사용된 예측 단위의 인트라 예측 모드 정보를 기초로 결정할 수 있다.
양자화부(135)는 변환부(130)에서 주파수 영역으로 변환된 값들을 양자화할 수 있다. 블록에 따라 또는 영상의 중요도에 따라 양자화 계수는 변할 수 있다. 양자화부(135)에서 산출된 값은 역양자화부(140)와 재정렬부(160)에 제공될 수 있다.
재정렬부(160)는 양자화된 잔차값에 대해 계수값의 재정렬을 수행할 수 있다.
재정렬부(160)는 계수 스캐닝(Coefficient Scanning) 방법을 통해 2차원의 블록 형태 계수를 1차원의 벡터 형태로 변경할 수 있다. 예를 들어, 재정렬부(160)에서는 지그-재그 스캔(Zig-Zag Scan)방법을 이용하여 DC 계수부터 고주파수 영역의 계수까지 스캔하여 1차원 벡터 형태로 변경시킬 수 있다. 변환 단위의 크기 및 인트라 예측 모드에 따라 지그-재그 스캔 대신 2차원의 블록 형태 계수를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 단위의 크기 및 인트라 예측 모드에 따라 지그-재그 스캔, 수직 방향 스캔 및 수평 방향 스캔 중 어떠한 스캔 방법이 사용될지 여부를 결정할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)는 재정렬부(160)에 의해 산출된 값들을 기초로 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 엔트로피 부호화는 예를 들어, 지수 골롬(Exponential Golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 다양한 부호화 방법을 사용할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)는 재정렬부(160) 및 예측부(120, 125)로부터 부호화 단위의 잔차값 계수 정보 및 블록 타입 정보, 예측 모드 정보, 분할 단위 정보, 예측 단위 정보 및 전송 단위 정보, 모션 벡터 정보, 참조 프레임 정보, 블록의 보간 정보, 필터링 정보 등 다양한 정보를 부호화할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)에서는 재정렬부(160)에서 입력된 부호화 단위의 계수값을 엔트로피 부호화할 수 있다.
역양자화부(140) 및 역변환부(145)에서는 양자화부(135)에서 양자화된 값들을 역양자화하고 변환부(130)에서 변환된 값들을 역변환한다. 역양자화부(140) 및 역변환부(145)에서 생성된 잔차값(Residual)은 예측부(120, 125)에 포함된 움직임 추정부, 움직임 보상부 및 인트라 예측부를 통해서 예측된 예측 단위와 합쳐져 복원 블록(Reconstructed Block)을 생성할 수 있다.
필터부(150)는 디블록킹 필터, 오프셋 보정부, ALF(Adaptive Loop Filter)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
디블록킹 필터는 복원된 픽쳐에서 블록간의 경계로 인해 생긴 블록 왜곡을 제거할 수 있다. 디블록킹을 수행할지 여부를 판단하기 위해 블록에 포함된 몇 개의 열 또는 행에 포함된 픽셀을 기초로 현재 블록에 디블록킹 필터 적용할지 여부를 판단할 수 있다. 블록에 디블록킹 필터를 적용하는 경우 필요한 디블록킹 필터링 강도에 따라 강한 필터(Strong Filter) 또는 약한 필터(Weak Filter)를 적용할 수 있다. 또한 디블록킹 필터를 적용함에 있어 수직 필터링 및 수평 필터링 수행시 수평 방향 필터링 및 수직 방향 필터링이 병행 처리되도록 할 수 있다.
오프셋 보정부는 디블록킹을 수행한 영상에 대해 픽셀 단위로 원본 영상과의 오프셋을 보정할 수 있다. 특정 픽쳐에 대한 오프셋 보정을 수행하기 위해 영상에 포함된 픽셀을 일정한 수의 영역으로 구분한 후 오프셋을 수행할 영역을 결정하고 해당 영역에 오프셋을 적용하는 방법 또는 각 픽셀의 에지 정보를 고려하여 오프셋을 적용하는 방법을 사용할 수 있다.
ALF(Adaptive Loop Filtering)는 필터링한 복원 영상과 원래의 영상을 비교한 값을 기초로 수행될 수 있다. 영상에 포함된 픽셀을 소정의 그룹으로 나눈 후 해당 그룹에 적용될 하나의 필터를 결정하여 그룹마다 차별적으로 필터링을 수행할 수 있다. ALF를 적용할지 여부에 관련된 정보는 휘도 신호는 부호화 단위(Coding Unit, CU) 별로 전송될 수 있고, 각각의 블록에 따라 적용될 ALF 필터의 모양 및 필터 계수는 달라질 수 있다. 또한, 적용 대상 블록의 특성에 상관없이 동일한 형태(고정된 형태)의 ALF 필터가 적용될 수도 있다.
메모리(155)는 필터부(150)를 통해 산출된 복원 블록 또는 픽쳐를 저장할 수 있고, 저장된 복원 블록 또는 픽쳐는 인터 예측을 수행 시 예측부(120, 125)에 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 영상 복호화기(200)는 엔트로피 복호화부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230, 235), 필터부(240), 메모리(245)가 포함될 수 있다.
영상 부호화기에서 영상 비트스트림이 입력된 경우, 입력된 비트스트림은 영상 부호화기와 반대의 절차로 복호화될 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)는 영상 부호화기의 엔트로피 부호화부에서 엔트로피 부호화를 수행한 것과 반대의 절차로 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다. 예를 들어, 영상 부호화기에서 수행된 방법에 대응하여 지수 골롬(Exponential Golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 다양한 방법이 적용될 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)에서는 부호화기에서 수행된 인트라 예측 및 인터 예측에 관련된 정보를 복호화할 수 있다.
재정렬부(215)는 엔트로피 복호화부(210)에서 엔트로피 복호화된 비트스트림을 부호화부에서 재정렬한 방법을 기초로 재정렬을 수행할 수 있다. 1차원 벡터 형태로 표현된 계수들을 다시 2차원의 블록 형태의 계수로 복원하여 재정렬할 수 있다. 재정렬부(215)에서는 부호화부에서 수행된 계수 스캐닝에 관련된 정보를 제공받고 해당 부호화부에서 수행된 스캐닝 순서에 기초하여 역으로 스캐닝하는 방법을 통해 재정렬을 수행할 수 있다.
역양자화부(220)는 부호화기에서 제공된 양자화 파라미터와 재정렬된 블록의 계수값을 기초로 역양자화를 수행할 수 있다.
역변환부(225)는 영상 부호화기에서 수행한 양자화 결과에 대해 변환부에서 수행한 변환 즉, DCT, DST, 및 KLT에 대해 역변환 즉, 역 DCT, 역 DST 및 역 KLT를 수행할 수 있다. 역변환은 영상 부호화기에서 결정된 전송 단위를 기초로 수행될 수 있다. 영상 복호화기의 역변환부(225)에서는 예측 방법, 현재 블록의 크기 및 예측 방향 등 복수의 정보에 따라 변환 기법(예를 들어, DCT, DST, KLT)이 선택적으로 수행될 수 있다.
예측부(230, 235)는 엔트로피 복호화부(210)에서 제공된 예측 블록 생성 관련 정보와 메모리(245)에서 제공된 이전에 복호화된 블록 또는 픽쳐 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다.
전술한 바와 같이 영상 부호화기에서의 동작과 동일하게 인트라 예측을 수행시 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 동일할 경우, 예측 단위의 좌측에 존재하는 픽셀, 좌측 상단에 존재하는 픽셀, 상단에 존재하는 픽셀을 기초로 예측 단위에 대한 인트라 예측을 수행하지만, 인트라 예측을 수행시 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 상이할 경우, 변환 단위를 기초로 한 참조 픽셀을 이용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 또한, 최소 부호화 단위에 대해서만 NxN 분할을 사용하는 인트라 예측을 사용할 수도 있다.
예측부(230, 235)는 예측 단위 판별부, 인터 예측부 및 인트라 예측부를 포함할 수 있다. 예측 단위 판별부는 엔트로피 복호화부(210)에서 입력되는 예측 단위 정보, 인트라 예측 방법의 예측 모드 정보, 인터 예측 방법의 모션 예측 관련 정보 등 다양한 정보를 입력 받고 현재 부호화 단위에서 예측 단위를 구분하고, 예측 단위가 인터 예측을 수행하는지 아니면 인트라 예측을 수행하는지 여부를 판별할 수 있다. 인터 예측부(230)는 영상 부호화기에서 제공된 현재 예측 단위의 인터 예측에 필요한 정보를 이용해 현재 예측 단위가 포함된 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐에 포함된 정보를 기초로 현재 예측 단위에 대한 인터 예측을 수행할 수 있다. 또는, 현재 예측 단위가 포함된 현재 픽쳐 내에서 기-복원된 일부 영역의 정보를 기초로 인터 예측을 수행할 수도 있다.
인터 예측을 수행하기 위해 부호화 단위를 기준으로 해당 부호화 단위에 포함된 예측 단위의 모션 예측 방법이 스킵 모드(Skip Mode), 머지 모드(Merge 모드), AMVP 모드(AMVP Mode), 인트라 블록 카피 모드 중 어떠한 방법인지 여부를 판단할 수 있다.
인트라 예측부(235)는 현재 픽쳐 내의 화소 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다. 예측 단위가 인트라 예측을 수행한 예측 단위인 경우, 영상 부호화기에서 제공된 예측 단위의 인트라 예측 모드 정보를 기초로 인트라 예측을 수행할 수 있다. 인트라 예측부(235)에는 AIS(Adaptive Intra Smoothing) 필터, 참조 화소 보간부, DC 필터를 포함할 수 있다. AIS 필터는 현재 블록의 참조 화소에 필터링을 수행하는 부분으로써 현재 예측 단위의 예측 모드에 따라 필터의 적용 여부를 결정하여 적용할 수 있다. 영상 부호화기에서 제공된 예측 단위의 예측 모드 및 AIS 필터 정보를 이용하여 현재 블록의 참조 화소에 AIS 필터링을 수행할 수 있다. 현재 블록의 예측 모드가 AIS 필터링을 수행하지 않는 모드일 경우, AIS 필터는 적용되지 않을 수 있다.
참조 화소 보간부는 예측 단위의 예측 모드가 참조 화소를 보간한 화소값을 기초로 인트라 예측을 수행하는 예측 단위일 경우, 참조 화소를 보간하여 정수값 이하의 화소 단위의 참조 화소를 생성할 수 있다. 현재 예측 단위의 예측 모드가 참조 화소를 보간하지 않고 예측 블록을 생성하는 예측 모드일 경우 참조 화소는 보간되지 않을 수 있다. DC 필터는 현재 블록의 예측 모드가 DC 모드일 경우 필터링을 통해서 예측 블록을 생성할 수 있다.
복원된 블록 또는 픽쳐는 필터부(240)로 제공될 수 있다. 필터부(240)는 디블록킹 필터, 오프셋 보정부, ALF를 포함할 수 있다.
영상 부호화기로부터 해당 블록 또는 픽쳐에 디블록킹 필터를 적용하였는지 여부에 대한 정보 및 디블록킹 필터를 적용하였을 경우, 강한 필터를 적용하였는지 또는 약한 필터를 적용하였는지에 대한 정보를 제공받을 수 있다. 영상 복호화기의 디블록킹 필터에서는 영상 부호화기에서 제공된 디블록킹 필터 관련 정보를 제공받고 영상 복호화기에서 해당 블록에 대한 디블록킹 필터링을 수행할 수 있다.
오프셋 보정부는 부호화시 영상에 적용된 오프셋 보정의 종류 및 오프셋 값 정보 등을 기초로 복원된 영상에 오프셋 보정을 수행할 수 있다.
ALF는 부호화기로부터 제공된 ALF 적용 여부 정보, ALF 계수 정보 등을 기초로 부호화 단위에 적용될 수 있다. 이러한 ALF 정보는 특정한 파라메터 셋에 포함되어 제공될 수 있다.
메모리(245)는 복원된 픽쳐 또는 블록을 저장하여 참조 픽쳐 또는 참조 블록으로 사용할 수 있도록 할 수 있고 또한 복원된 픽쳐를 출력부로 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이 이하, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 코딩 유닛(Coding Unit)을 부호화 단위라는 용어로 사용하지만, 부호화뿐만 아니라 복호화를 수행하는 단위가 될 수도 있다.
또한, 현재 블록은, 부호화/복호화 대상 블록을 나타내는 것으로, 부호화/복호화 단계에 따라, 코딩 트리 블록(또는 코딩 트리 유닛), 부호화 블록(또는 부호화 유닛), 변환 블록(또는 변환 유닛) 또는 예측 블록(또는 예측 유닛) 등을 나타내는 것일 수 있다. 본 명세서에서, '유닛'은 특정 부호화/복호화 프로세스를 수행하기 위한 기본 단위를 나타내고, '블록'은 소정 크기의 샘플 어레이를 나타낼 수 있다. 별도의 구분이 없는 한, '블록'과 '유닛'은 동등한 의미로 사용될 수 있다. 예컨대, 후술되는 실시예에서, 부호화 블록(코딩 블록) 및 부호화 유닛(코딩 유닛)은 상호 동등한 의미인 것으로 이해될 수 있다.
하나의 픽쳐는 정방형 또는 비정방형의 기본 블록으로 분할되어 부호화/복호화될 수 있다. 이때, 기본 블록은, 코딩 트리 유닛(Coding Tree Unit)이라 호칭될 수 있다. 코딩 트리 유닛은, 시퀀스 또는 슬라이스에서 허용하는 가장 큰 크기의 코딩 유닛으로 정의될 수 있다. 코딩 트리 유닛이 정방형 또는 비정방형인지 여부를 나타내는 정보 또는 코딩 트리 유닛의 크기와 관련한 정보가 시퀀스 파라미터 셋트, 픽처 파라미터 셋트 또는 슬라이스 헤더 등을 통해 시그널링될 수 있다. 코딩 트리 유닛은 더 작은 크기의 파티션으로 분할될 수 있다. 이때, 코딩 트리 유닛을 분할함으로써 생성된 파티션을 뎁스 1이라 할 경우, 뎁스 1인 파티션을 분할함으로써 생성된 파티션은 뎁스 2로 정의될 수 있다. 즉, 코딩 트리 유닛 내 뎁스 k인 파티션을 분할함으로써 생성된 파티션은 뎁스 k+1을 갖는 것으로 정의될 수 있다.
코딩 트리 유닛이 분할됨에 따라 생성된 임의 크기의 파티션을 코딩 유닛이라 정의할 수 있다. 코딩 유닛은 재귀적으로 분할되거나, 예측, 양자화, 변환 또는 인루프 필터링 등을 수행하기 위한 기본 단위로 분할될 수 있다. 일 예로, 코딩 유닛이 분할됨에 따라 생성된 임의 크기의 파티션은 코딩 유닛으로 정의되거나, 예측, 양자화, 변환 또는 인루프 필터링 등을 수행하기 위한 기본 단위인 변환 유닛 또는 예측 유닛으로 정의될 수 있다.
또는, 코딩 블록의 예측 분할을 통해 코딩 블록과 동일한 크기 또는 코딩 블록보다 작은 크기를 갖는 예측 블록(Prediction Block)을 결정할 수 있다. 코딩 블록의 예측 분할을 위해, 코딩 블록의 분할 형태를 나타내는 파티션 모드(Part_mode) 후보들 중 어느 하나를 특정할 수 있다. 파티션 모드 후보들 중 어느 하나를 가리키는 파티션 인덱스를 결정하기 위한 정보가 비트스트림을 통해 시그날링될 수 있다. 또는, 코딩 블록의 크기, 형태 또는 부호화 모드 중 적어도 하나에 기초하여, 코딩 블록의 파티션 인덱스를 결정할 수 있다. 예측 블록의 크기 또는 형태는 파티션 인덱스에 의해 특정되는 파티션 모드에 기초하여 결정될 수 있다. 파티션 모드 후보는 비대칭 파티션 형태(예컨대, nLx2N, nRx2N, 2NxnU, 2NxnD)를 포함할 수 있다. 코딩 블록이 이용할 수 있는 비대칭 파티션 모드 후보의 개수 또는 종류는, 코딩 블록의 크기, 형태 또는 부호화 모드 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.
도 3은 코딩 블록이 화면 간 예측으로 부호화되었을 때, 코딩 블록에 적용될 수 있는 파티션 모드 후보를 예시한 도면이다.
코딩 블록이 화면 간 예측으로 부호화된 경우, 도 3에 도시된 8개의 파티션 모드 후보 중 어느 하나가 코딩 블록에 적용될 수 있다.
반면, 코딩 블록이 화면 내 예측으로 부호화된 경우, 정방형 파티션 분할만이 코딩 블록에 적용될 수 있다. 즉, 코딩 블록이 화면 내 예측으로 부호화된 경우, 파티션 모드 PART_2Nx2N 또는 PART_NxN 이 코딩 블록에 적용될 수 있다.
PART_NxN은 코딩 블록이 최소 크기를 갖는 경우 적용될 수 있다. 여기서, 코딩 블록의 최소 크기는 부호화기 및 복호화기에서 기 정의된 것일 수 있다. 또는, 코딩 블록의 최소 크기에 관한 정보가 비트스트림을 통해 시그날링될 수 있다. 일 예로, 코딩 블록의 최소 크기는 슬라이스 헤더를 통해 시그날링될 수 있다. 이에 따라, 슬라이스별로 코딩 블록의 최소 크기가 상이하게 결정될 수 있다.
다른 예로, 코딩 블록이 이용할 수 있는 파티션 모드 후보는 코딩 블록의 크기 또는 형태 중 적어도 하나에 따라 상이하게 결정될 수 있다. 일 예로, 코딩 블록이 이용할 수 있는 파티션 모드 후보의 개수 또는 종류는 코딩 블록의 크기 또는 형태 중 적어도 하나에 따라 상이하게 결정될 수 있다.
또는, 코딩 블록의 크기 또는 형태에 기초하여, 코딩 블록이 이용할 수 있는 비대칭 파티션 모드 후보들의 종류 또는 개수가 결정될 수 있다. 코딩 블록이 이용할 수 있는 비대칭 파티션 모드 후보들의 개수 또는 종류는 코딩 블록의 크기 또는 형태 중 적어도 하나에 따라 상이하게 결정될 수 있다. 일 예로, 코딩 블록이 너비가 높이보다 큰 비정방 형태를 가질 경우, PART_2NxN, PART_2NxnU 또는 PART_2NxnD 중 적어도 하나가 코딩 블록의 파티션 모드 후보로 사용되지 않을 수 있다. 코딩 블록이 높이가 너비보다 큰 비정방 형태를 가질 경우, PART_Nx2N, PART_nLx2N, PART_nRx2N 중 적어도 하나가 코딩 블록의 파티션 모드 후보로 사용되지 않을 수 있다.
일반적으로, 예측 블록의 크기는 64x64 부터 4x4의 크기를 가질 수 있다. 단, 코딩 블록이 화면 간 예측으로 부호화된 경우, 움직임 보상을 수행할 때, 메모리 대역폭(memory bandwidth)을 줄이기 위해, 예측 블록이 4x4 크기를 갖지 않도록 할 수 있다.
파티션 모드를 기초로, 코딩 블록을 재귀적으로 분할하는 것도 가능하다. 즉, 파티션 인덱스에 의해 결정된 파티션 모드에 기초하여, 코딩 블록을 분할하고, 코딩 블록의 분할 결과로 생성된 각 파티션을 코딩 블록으로 정의할 수 있다.
이하, 코딩 유닛의 분할 방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 후술되는 실시예에서, 코딩 유닛은, 코딩 트리 유닛 또는 코딩 트리 유닛에 포함되는 코딩 유닛을 의미할 수 있다. 또한, 코딩 블록이 분할됨에 따라 생성되는 '파티션'은 '코딩 블록'을 의미할 수 있다. 후술되는 분할 방법은, 코딩 블록을 복수의 예측 블록들 또는 복수의 변환 블록들로 분할하는 것에 적용될 수도 있다.
코딩 유닛은 적어도 하나의 라인에 의해 분할될 수 있다. 이때, 코딩 유닛을 분할하는 라인의 각도는 0도 내지 360도 범위 내의 값일 수 있다. 예컨대, 수평선의 각도는 0도, 수직선의 각도는 90도, 우상단 방향의 대각선의 각도는 45도, 좌상단 대각선의 각도는 135도일 수 있다.
코딩 유닛이 복수의 라인에 의해 분할되는 경우, 복수의 라인은 모두 동일한 각도를 가질 수 있다. 또는, 복수의 라인 중 적어도 하나는 다른 라인과 상이한 각도를 가질 수 있다. 또는, 코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛을 분할하는 복수의 라인은 기 정의된 각도 차(예컨대, 90도)를 가질 수 있다.
코딩 유닛을 분할하는 라인에 관한 정보는, 파티션 모드에 의해 결정될 수 있다. 또는, 라인의 개수, 방향, 각도 또는 블록 내 라인의 위치 중 적어도 하나에 대한 정보가 부호화될 수도 있다.
설명의 편의를 위해, 후술되는 실시예에서는, 수직선 또는 수평선 중 적어도 하나를 이용하여, 코딩 유닛이 복수의 코딩 유닛으로 분할되는 것으로 가정한다.
코딩 유닛을 파티셔닝하는 수직선 또는 수평선의 개수는 적어도 하나 이상일 수 있다. 일 예로, 하나의 수직선 또는 하나의 수평선을 이용하여, 코딩 유닛을 2개의 파티션으로 분할할 수 있다. 또는, 두개의 수직선 또는 두개의 수평선을 이용하여, 코딩 유닛을 3개의 파티션으로 분할할 수 있다. 또는, 하나의 수직선 및 하나의 수평선을 이용하여, 코딩 유닛을 코딩 유닛 보다 너비 및 높이가 1/2 작은 4개의 파티션으로 분할할 수 있다.
코딩 유닛을 적어도 하나의 수직선 또는 적어도 하나의 수평선을 이용하여 복수의 파티션으로 분할하는 경우, 파티션들은 균일한 크기를 가질 수 있다. 또는, 어느 하나의 파티션이 나머지 파티션과 다른 크기를 갖거나, 각 파티션이 상이한 크기를 가질 수도 있다. 일 예로, 두개의 수평선 또는 두개의 수직선으로 코딩 유닛을 분할하는 경우, 코딩 유닛은 3개의 파티션들로 분할될 수 있다. 이때, 3개 파티션들의 너비비 또는 높이비는 n:2n:n, 2n:n:n, 또는 n:n:2n일 수 있다.
후술되는 실시예들에서는, 코딩 유닛이 4개의 파티션으로 분할되는 것을, 쿼드 트리 기반의 분할이라 호칭하기로 한다. 그리고, 코딩 유닛이 2개의 파티션으로 분할되는 것을 바이너리 트리 기반의 분할이라 호칭하기로 한다. 또한, 코딩 유닛이 3개의 파티션으로 분할되는 것을 트리플 트리 기반의 분할이라 호칭하기로 한다.
후술되는 도면에서는, 코딩 유닛을 분할하기 위해, 하나의 수직선 및/또는 하나의 수평선이 이용되는 것으로 도시할 것이나, 도시된 것보다 더 많은 수의 수직선 및/또는 더 많은 수의 수평선을 이용하여, 코딩 유닛을 도시된 것보다 더 많은 수의 파티션 또는 도시된 것보다 더 적은 수의 파티션으로 분할하는 것 역시 본 발명의 범주에 포함된다고 할 것이다.
도 4는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 트리 구조(tree structure)에 기반하여 코딩 블록을 계층적으로 분할하는 일예를 도시한 것이다.
입력 영상 신호는 소정의 블록 단위로 복호화되며, 이와 같이 입력 영상 신호를 복호화하기 위한 기본 단위를 코딩 블록이라 한다. 코딩 블록은 인트라/인터 예측, 변환, 양자화를 수행하는 단위가 될 수 있다. 또한, 코딩 블록 단위로 예측 모드(예컨대, 화면 내 예측 모드 또는 화면 간 예측 모드)가 결정되고, 코딩 블록에 포함된 예측 블록들은, 결정된 예측 모드를 공유할 수 있다. 코딩 블록은 8x8 내지 64x64 범위에 속하는 임의의 크기를 가진 정방형 또는 비정방형 블록일 수 있고, 128x128, 256x256 또는 그 이상의 크기를 가진 정방형 또는 비정방형 블록일 수 있다.
구체적으로, 코딩 블록은 쿼드 트리(quad tree) 분할 방법, 바이너리 트리(binary tree) 분할 방법 또는 트리플 트리(triple tree) 분할 방법 중 적어도 하나에 기초하여 계층적으로 분할될 수 있다. 쿼드 트리 기반의 분할은 2Nx2N 코딩 블록이 4개의 NxN 코딩 블록으로 분할되는 방식을 의미할 수 있다. 바이너리 트리 기반의 분할은 하나의 코딩 블록이 2개의 코딩 블록으로 분할되는 방식을 의미할 수 있다. 트리플 트리 기반의 분할은 하나의 코딩 블록이 3개의 코딩 블록으로 분할되는 방식을 의미할 수 있다. 바이너리 트리 또는 트리플 트리 기반의 분할이 수행되었다 하더라도, 하위 뎁스에서는 정방형인 코딩 블록이 존재할 수 있다.
바이너리 트리 기반의 분할로 인해 생성된 파티션들은 대칭 형태 또는 비대칭형태일 수 있다. 또한, 바이너리 트리 기반으로 분할된 코딩 블록은 정방형 블록 또는 비정방형 블록(예컨대, 직사각형)일 수 있다.
도 5는 바이너리 트리 분할에 기반한 코딩 블록의 분할 형태를 나타낸 도면이다. 바이너리 트리 분할에 기반한 코딩 블록의 파티션 형태는 2NxN (수평 방향 비 정방 코딩 유닛) 또는 Nx2N (수직 방향 비정방 코딩 유닛) 등의 대 대칭형(symmetric) 타입 또는 nLx2N, nRx2N, 2NxnU 또는 2NxnD 등의 비대칭형(asymmetric) 타입을 포함할 수 있다. 대칭 타입 또는 비대칭 타입 중 어느 하나만 코딩 블록의 분할 형태로 허용할 수도 있다.
트리플 트리 분할 형태는 코딩 블록을 2개의 수직선으로 분할하는 형태 또는 코딩 블록을 2개의 수평선으로 분할하는 형태 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 트리플 트리 분할에 의해 3개의 비정방형 파티션들이 생성될 수 있다.
도 6은 트리플 트리 분할 형태를 나타낸 것이다.
트리플 트리 분할 형태는 코딩 블록을 2개의 수평선으로 분할하는 형태 또는 코딩 블록을 2개의 수직선으로 분할하는 형태를 포함할 수 있다. 코딩 블록의 분할 결과로 생성되는 파티션들의 너비비 또는 높이비는, n:2n:n, 2n:n:n 또는 n:n:2n일 수 있다.
3개의 파티션들 중 너비 또는 높이가 가장 큰 파티션의 위치가 부호화기 및 복호화기에 기 정의될 수 있다. 또는, 3개의 파티션들 중 너비 또는 높이가 가장 큰 파티션을 가리키는 정보가 비트스트림을 통해 시그날링될 수 있다.
코딩 유닛에 대해 정방 형태 또는 비정방 대칭 형태의 분할만을 허용할 수 있다. 이 경우, 코딩 유닛을 정방 형태의 파티션들로 분할하는 것은 블록으로 구성하는 것은 쿼드 트리 CU 파티셔닝에 해당하고, 코딩 유닛을, 대칭 형태의 비정방형 파티션들로 분할하는 것은 바이너리 트리 파티셔닝에 해당할 수 있다. 코딩 트리 유닛을 정방형 파티션들과 대칭 형태의 비정방형의 파티션들로 분할하는 것은 쿼드 및 바이너리 트리 CU 파티셔닝(Quad Tree and Binary Tree CU Partitioning, QTBT)에 해당할 수 있다.
바이너리 트리 또는 트리플 트리 기반의 분할은 쿼드 트리 기반의 분할이 더 이상 수행되지 않는 코딩 블록에 대해서 수행될 수 있다. 바이너리 트리 또는 트리플 트리 기반의 분할 결과로 생성된 코딩 블록은 더 작은 코딩 블록들로 분할될 수 있다. 이때, 상기 코딩 블록에는 코딩 블록에는 쿼드 트리 분할, 트리플 트리 분할 또는 바이너리 트리 분할 중 적어도 하나가 적용되지 않도록 설정될 수 있다. 또는, 상기 코딩 블록에는 소정 방향의 바이너리 트리 분할 또는 소정 방향의 트리플 트리 분할이 허용되지 않을 수 있다. 일 예로, 바이너리 트리 또는 트리플 트리 기반의 분할 결과로 생성된 코딩 블록에는 쿼드 트리 분할 및 트리플 트리 분할이 허용되지 않도록 설정될 수 있다. 상기 코딩 블록에는 바이너리 트리 분할만이 허용될 수 있다.
또는, 트리플 트리 기반의 분할 결과로 생성된 3개의 코딩 블록들 중 크기가 가장 큰 코딩 블록만이 더 작은 크기의 코딩 블록들로 분할될 수 있다. 또는 트리플 트리 기반의 분할 결과로 생성된 3개의 코딩 블록들 중 크기가 가장 큰 코딩 블록에만 바이너리 트리 기반의 분할 또는 트리플 트리 기반의 분할이 허용될 수 있다.
하위 뎁스 파티션의 분할 형태는 상위 뎁스 파티션의 분할 형태에 종속적으로 결정될 수 있다. 일 예로, 상위 파티션 및 하위 파티션이 바이너리 트리에 기반하여 분할되는 경우, 하위 뎁스 파티션에서는 상위 뎁스 파티션의 바이너리 트리 분할 형태와 동일한 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만이 허용될 수 있다. 예컨대, 상위 뎁스 파티션의 바이너리 트리 분할 형태가 2NxN 형태인 경우, 하위 뎁스 파티션의 바이너리 트리 분할 형태도 2NxN 형태로 설정될 수 있다. 또는, 상위 뎁스 파티션의 바이너리 트리 분할 형태가 Nx2N 형태인 경우, 하위 뎁스 파티션의 분할 형태도 Nx2N 형태로 설정될 수 있다.
또는, 트리플 트리 기반의 분할 결과로 생성된 파티션들 중 크기가 가장 큰 파티션에는 상위 뎁스 파티션의 분할 방향과 동일한 바이너리 트리 분할 또는 상위 뎁스 파티션의 분할 방향과 동일한 트리플 트리 분할이 허용되지 않도록 설정될 수 있다.
또는, 상위 뎁스 파티션의 분할 형태와 이웃 하위 뎁스 파티션의 분할 형태를 고려하여, 하위 뎁스 파티션의 분할 형태가 결정될 수 있다. 구체적으로, 상위 뎁스 파티션이 바이너리 트리에 기반하여 분할되었다면, 상위 뎁스 파티션을 쿼드 트리에 기반하여 분할한 것과 동일한 결과가 발생하지 않도록, 하위 뎁스 파티션의 분할 형태를 결정할 수 있다. 일 예로, 상위 뎁스 파티션의 분할 형태가 2NxN이고, 이웃 하위 뎁스 파티션의 분할 형태가 Nx2N인 경우, 현재 하위 뎁스 파티션의 분할 형태는 Nx2N으로 설정될 수 없다. 이는, 현재 하위 뎁스 파티션의 분할 형태가 Nx2N를 가질 경우, 상위 뎁스 파티션을 NxN 형태의 쿼드 트리 분할한 것과 동일한 결과가 야기되기 때문이다. 상위 뎁스 파티션의 분할 형태가 Nx2N이고, 이웃 하위 뎁스 파티션의 분할 형태가 2NxN인 경우, 현재 하위 뎁스 파티션의 분할 형태는 2NxN으로 설정될 수 없다. 즉, 상위 뎁스 파티션의 바이너리 트리 분할 형태와 이웃 하위 뎁스 파티션의 바이너리 트리 분할 형태가 상이한 경우, 현재 하위 뎁스 파티션의 바이너리 트리 분할 형태는 상위 뎁스 파티션의 바이너리 트리 분할 형태와 동일하게 설정될 수 있다.
또는, 하위 뎁스 파티션의 바이너리 트리 분할 형태를 상위 뎁스 파티션의 바이너리 트리 분할 형태와 상이하게 설정할 수 있다.
시퀀스, 슬라이스, 또는 코딩 유닛 단위로, 허용되는 바이너리 트리 분할 형태를 결정할 수 있다. 일 예로, 코딩 트리 유닛에 대해 허용되는 바이너리 트리 분할 형태를 2NxN 또는 Nx2N 형태로 제한할 수 있다. 허용되는 분할 형태는 부호화기 또는 복호화기에 기 정의되어 있을 수도 있다. 또는, 허용되는 분할 형태 또는 허용되지 않는 분할 형태에 관한 정보를 부호화하여 비트스트림을 통해 시그날링할 수 있다.
도 7은 특정 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만이 허용되는 예를 나타낸 도면이다.
도 7의 (a)는 Nx2N 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만이 허용된 예를 나타내고, 도 7의 (b)는 2NxN 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만이 허용된 예를 나타낸다.
다양한 분할 형태를 나타내기 위해, 쿼드 트리 분할에 관한 정보, 바이너리 트리 분할에 관한 정보 또는 트리플 트리 분할에 관한 정보가 이용될 수 있다. 쿼드 트리 분할에 관한 정보는, 쿼드 트리 기반의 분할이 수행되는지 여부를 지시하는 정보 또는 쿼드 트리 기반의 분할이 허용되는 코딩 블록의 크기/깊이에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 바이너리 트리 분할에 관한 정보는, 바이너리 트리 기반의 분할이 수행되는지 여부를 지시하는 정보, 바이너리 트리 기반의 분할이 세로 방향인지 또는 가로 방향인지 여부를 나타내는 정보, 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보 또는 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되지 않는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 트리플 트리 분할에 관한 정보는, 트리플 트리 기반의 분할이 수행되는지 여부를 지시하는 정보, 트리플 트리 기반의 분할이 세로 방향인지 또는 가로 방향인지 여부를 나타내는 정보, 트리플 트리 기반의 분할이 허용되는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보 또는 트리플 트리 기반의 분할이 허용되지 않는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 코딩 블록의 크기에 대한 정보는, 코딩 블록의 너비, 높이, 너비와 높이의 곱 또는 너비와 높이비 중 적어도 하나의 최소값 또는 최대값을 나타낼 수 있다.
일 예로, 코딩 블록의 너비 또는 높이가 바이너리 트리 분할이 허용되는 최소 크기 이하인 경우, 또는, 코딩 블록의 분할 깊이가 바이너리 트리 분할이 허용되는 최대 깊이보다 큰 경우, 상기 코딩 블록에 대해 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되지 않을 수 있다.
일 예로, 코딩 블록의 너비 또는 높이가 트리플 트리 분할이 허용되는 최소 크기 이하인 경우, 또는, 코딩 블록의 분할 깊이가 트리플 트리 분할이 허용되는 최대 깊이보다 큰 경우, 상기 코딩 블록에 대해 트리플 트리 기반의 분할이 허용되지 않을 수 있다.
바이너리 트리 또는 트리플 트리 기반의 분할 허용 조건에 관한 정보가 비트스트림을 통해 시그날링될 수 있다. 상기 정보는 시퀀스, 픽처 또는 조각 영상 단위로 부호화될 수 있다. 상기 조각 영상은, 슬라이스, 타일 그룹, 타일, 브릭, 코딩 블록, 예측 블록 또는 변환 블록 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
일 예로, 비트스트림을 통해, 바이너리 트리/트리플 트리 분할이 허용되는 최대 뎁스를 나타내는 신택스 'max_mtt_depth_idx_minus1'가 비트스트림을 통해 부호화/복호화될 수 있다. 이 경우, max_mtt_depth_idx_minus1+1이 바이너리 트리/트리플 트리 분할이 허용되는 최대 뎁스를 가리킬 수 있다.
일 예로, 바이너리 트리/트리플 트리 분할이 허용되는 횟수, 바이너리 트리/트리플 트리 분할이 허용되는 최대 깊이 또는 바이너리 트리/트리플 트리 분할이 허용된 뎁스의 개수 중 적어도 하나는 시퀀스 또는 슬라이스 레벨에서 시그날링될 수 있다. 이에 따라, 제1 슬라이스 및 제2 슬라이스의, 바이너리 트리/트리플 트리 분할 횟수, 바이너리 트리/트리플 트리 분할이 허용되는 최대 뎁스 또는 바이너리 트리/트리플 트리 분할이 허용되는 뎁스의 개수 중 적어도 하나가 상이할 수 있다. 일 예로, 제1 슬라이스에서는, 하나의 뎁스에서만 바이너리 트리/트리플 트리 분할이 허용되는 반면, 제2 슬라이스에서는, 두개의 뎁스에서 바이너리 트리/트리플 트리 분할이 허용될 수 있다.
도 8에 도시된 예를 살펴보면, 도 8에서는, 뎁스 2인 코딩 유닛 및 뎁스 3인 코딩 유닛에 대해 바이너리 트리 분할이 수행된 것으로 도시되었다. 이에 따라, 코딩 트리 유닛 내 바이너리 트리 분할이 수행된 횟수(2회)를 나타내는 정보, 코딩 트리 유닛 내 바이너리 트리 분할로 생성된 파티션의 최대 뎁스(뎁스 3)를 나타내는 정보 또는 코딩 트리 유닛 내 바이너리 트리 분할이 적용된 파티션 뎁스의 개수(2개, 뎁스 2 및 뎁스 3)를 나타내는 정보 중 적어도 하나가 비트스트림을 통해 부호화/복호화될 수 있다.
또는, 부호화기 및 복호화기에서 바이너리 트리/트리플 트리 분할이 허용되는 횟수, 바이너리 트리/트리플 트리 분할이 허용되는 깊이 또는 바이너리 트리/트리플 트리 분할이 허용되는 뎁스의 개수가 기 정의되어 있을 수 있다. 또는, 시퀀스 또는 슬라이스의 인덱스 또는 코딩 유닛의 크기/형태 중 적어도 하나에 기초하여, 바이너리 트리/트리플 트리 분할이 허용되는 횟수, 바이너리 트리/트리플 트리 분할이 허용되는 깊이 또는 바이너리 트리/트리플 트리 분할이 허용되는 뎁스의 개수가 결정될 수 있다. 일 예로, 제1 슬라이스에서는, 하나의 뎁스에서 바이너리 트리/트리플 트리 분할이 허용되고, 제2 슬라이스에서는 두개의 뎁스에서 바이너리 트리/트리플 트리 분할이 허용될 수 있다.
다른 예로, 슬라이스 또는 픽쳐의 시간레벨 식별자(TemporalID)에 따라 바이너리 트리 분할이 허용되는 횟수, 바이너리 트리 분할이 허용되는 깊이 또는 바이너리 트리 분할이 허용되는 뎁스의 개수 중 적어도 하나를 상이하게 설정할 수도 있다. 여기서, 시간레벨 식별자(TemporalID)는, 시점(view), 공간(spatial), 시간(temporal) 또는 화질(quality) 중 적어도 하나 이상의 스케일러빌리티(Scalability)를 갖는 영상의 복수개의 레이어 각각을 식별하기 위한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 분할 깊이(split depth)가 k인 제1 코딩 블록 300은 쿼드 트리(quad tree)에 기반하여 복수의 제2 코딩 블록으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 제2 코딩 블록 310 내지 340은 제1 코딩 블록의 너비와 높이의 절반 크기를 가진 정방형 블록이며, 제2 코딩 블록의 분할 깊이는 k+1로 증가될 수 있다.
분할 깊이가 k+1인 제2 코딩 블록 310은 분할 깊이가 k+2인 복수의 제3 코딩 블록으로 분할될 수 있다. 제2 코딩 블록 310의 분할은 분할 방식에 따라 쿼트 트리 또는 바이너리 트리 중 어느 하나를 선택적으로 이용하여 수행될 수 있다. 여기서, 분할 방식은 쿼드 트리 기반으로의 분할을 지시하는 정보 또는 바이너리 트리 기반의 분할을 지시하는 정보 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.
제2 코딩 블록 310이 쿼트 트리 기반으로 분할되는 경우, 제2 코딩 블록 310은 제2 코딩 블록의 너비와 높이의 절반 크기를 가진 4개의 제3 코딩 블록 310a으로 분할되며, 제3 코딩 블록 310a의 분할 깊이는 k+2로 증가될 수 있다. 반면, 제2 코딩 블록 310이 바이너리 트리 기반으로 분할되는 경우, 제2 코딩 블록 310은 2개의 제3 코딩 블록으로 분할될 수 있다. 이때, 2개의 제3 코딩 블록 각각은 제2 코딩 블록의 너비와 높이 중 어느 하나가 절반 크기인 비정방형 블록이며, 분할 깊이는 k+2로 증가될 수 있다. 제2 코딩 블록은 분할 방향에 따라 가로 방향 또는 세로 방향의 비정방형 블록으로 결정될 수 있고, 분할 방향은 바이너리 트리 기반의 분할이 세로 방향인지 또는 가로 방향인지에 관한 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
한편, 제2 코딩 블록 310은 쿼드 트리 또는 바이너리 트리에 기반하여 더 이상 분할되지 않는 말단 코딩 블록으로 결정될 수도 있고, 이 경우 해당 코딩 블록은 예측 블록 또는 변환 블록으로 이용될 수 있다.
제3 코딩 블록 310a은 제2 코딩 블록 310의 분할과 마찬가지로 말단 코딩 블록으로 결정되거나, 쿼드 트리 또는 바이너리 트리에 기반하여 추가적으로 분할될 수 있다.
한편, 바이너리 트리 기반으로 분할된 제3 코딩 블록 310b은 추가적으로 바이너리 트리에 기반하여 세로 방향의 코딩 블록(310b-2) 또는 가로 방향의 코딩 블록(310b-3)으로 더 분할될 수도 있고, 해당 코딩 블록의 분할 깊이는 k+3으로 증가될 수 있다. 또는, 제3 코딩 블록 310b는 바이너리 트리에 기반하여 더 이상 분할되지 않는 말단 코딩 블록(310b-1)으로 결정될 수 있고, 이 경우 해당 코딩 블록(310b-1)은 예측 블록 또는 변환 블록으로 이용될 수 있다. 다만, 상술한 분할 과정은 쿼드 트리 기반의 분할이 허용되는 코딩 블록의 크기/깊이에 관한 정보, 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보 또는 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되지 않는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보 중 적어도 하나에 기초하여 제한적으로 수행될 수 있다.
코딩 블록이 가질 수 있는 크기 후보는 소정 개수로 제한되거나, 소정 단위 내 코딩 블록의 크기는 고정된 값을 가질 수도 있다. 일 예로, 시퀀스 내 코딩 블록의 크기 또는 픽처 내 코딩 블록의 크기가, 256x256, 128x128 또는 32x32 중 어느 하나를 갖도록 제한할 수 있다. 시퀀스 또는 픽처 내 코딩 블록의 크기를 나타내는 정보가 시퀀스 헤더 또는 픽처 헤더를 통해 시그널링 될 수 있다.
쿼드 트리 및 바이너리 트리에 기반한 분할 결과, 코딩 유닛은, 정방형 또는 임의 크기의 직사각형을 띨 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 분할 깊이(split depth)가 k인 제1 코딩 블록 300은 쿼드 트리(quad tree)에 기반하여 복수의 제2 코딩 블록으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 제2 코딩 블록 310 내지 340은 제1 코딩 블록의 너비와 높이의 절반 크기를 가진 정방형 블록이며, 제2 코딩 블록의 분할 깊이는 k+1로 증가될 수 있다.
분할 깊이가 k+1인 제2 코딩 블록 310은 분할 깊이가 k+2인 복수의 제3 코딩 블록으로 분할될 수 있다. 제2 코딩 블록 310의 분할은 분할 방식에 따라 쿼트 트리 또는 바이너리 트리 중 어느 하나를 선택적으로 이용하여 수행될 수 있다. 여기서, 분할 방식은 쿼드 트리 기반으로의 분할을 지시하는 정보 또는 바이너리 트리 기반의 분할을 지시하는 정보 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.
제2 코딩 블록 310이 쿼트 트리 기반으로 분할되는 경우, 제2 코딩 블록 310은 제2 코딩 블록의 너비와 높이의 절반 크기를 가진 4개의 제3 코딩 블록 310a으로 분할되며, 제3 코딩 블록 310a의 분할 깊이는 k+2로 증가될 수 있다. 반면, 제2 코딩 블록 310이 바이너리 트리 기반으로 분할되는 경우, 제2 코딩 블록 310은 2개의 제3 코딩 블록으로 분할될 수 있다. 이때, 2개의 제3 코딩 블록 각각은 제2 코딩 블록의 너비와 높이 중 어느 하나가 절반 크기인 비정방형 블록이며, 분할 깊이는 k+2로 증가될 수 있다. 제2 코딩 블록은 분할 방향에 따라 가로 방향 또는 세로 방향의 비정방형 블록으로 결정될 수 있고, 분할 방향은 바이너리 트리 기반의 분할이 세로 방향인지 또는 가로 방향인지에 관한 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
한편, 제2 코딩 블록 310은 쿼드 트리 또는 바이너리 트리에 기반하여 더 이상 분할되지 않는 말단 코딩 블록으로 결정될 수도 있고, 이 경우 해당 코딩 블록은 예측 블록 또는 변환 블록으로 이용될 수 있다.
제3 코딩 블록 310a은 제2 코딩 블록 310의 분할과 마찬가지로 말단 코딩 블록으로 결정되거나, 쿼드 트리 또는 바이너리 트리에 기반하여 추가적으로 분할될 수 있다.
한편, 바이너리 트리 기반으로 분할된 제3 코딩 블록 310b은 추가적으로 바이너리 트리에 기반하여 세로 방향의 코딩 블록(310b-2) 또는 가로 방향의 코딩 블록(310b-3)으로 더 분할될 수도 있고, 해당 코딩 블록의 분할 깊이는 k+3으로 증가될 수 있다. 또는, 제3 코딩 블록 310b는 바이너리 트리에 기반하여 더 이상 분할되지 않는 말단 코딩 블록(310b-1)으로 결정될 수 있고, 이 경우 해당 코딩 블록(310b-1)은 예측 블록 또는 변환 블록으로 이용될 수 있다. 다만, 상술한 분할 과정은 쿼드 트리 기반의 분할이 허용되는 코딩 블록의 크기/깊이에 관한 정보, 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보 또는 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되지 않는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보 중 적어도 하나에 기초하여 제한적으로 수행될 수 있다.
코딩 블록이 가질 수 있는 크기 후보는 소정 개수로 제한되거나, 소정 단위 내 코딩 블록의 크기는 고정된 값을 가질 수도 있다. 일 예로, 시퀀스 내 코딩 블록의 크기 또는 픽처 내 코딩 블록의 크기가, 256x256, 128x128 또는 32x32 중 어느 하나를 갖도록 제한할 수 있다. 시퀀스 또는 픽처 내 코딩 블록의 크기를 나타내는 정보가 시퀀스 헤더 또는 픽처 헤더를 통해 시그널링 될 수 있다.
쿼드 트리 및 바이너리 트리에 기반한 분할 결과, 코딩 유닛은, 정방형 또는 임의 크기의 직사각형을 띨 수 있다.
쿼드 트리, 바이너리 트리 또는 트리플 트리에 기반한 분할 결과, 더 이상 분할되지 않는 코딩 블록은 예측 블록 또는 변환 블록으로 이용될 수 있다. 즉, 쿼드 트리 파티셔닝 또는 바이너리 트리 파티셔닝의 결과로 생성된 코딩 블록, 예측 블록 또는 변환 블록으로 사용할 수 있다. 일 예로, 코딩 블록 단위로 예측 영상을 생성하고, 코딩 블록 단위로 원본 영상과 예측 영상간의 차분인 잔차 신호가 변환될 수 있다. 코딩 블록 단위로 예측 영상을 생성하기 위해, 코딩 블록을 기준으로 모션 정보가 결정되거나, 코딩 블록을 기준으로 인트라 예측 모드가 결정될 수 있다. 이에 따라, 코딩 블록은, 스킵 모드, 화면 내 예측 또는 화면 간 예측 중 적어도 하나를 이용하여 부호화될 수 있다.
또는, 코딩 블록을 분할함에 따라 생성된 복수의 코딩 블록들이 움직임 정보, 머지 후보, 참조 샘플, 참조 샘플 라인 또는 인트라 예측 모드 중 적어도 하나를 공유하도록 설정할 수 있다. 일 예로, 코딩 블록이 트리플 트리 분할된 경우, 상기 코딩 블록을 분할함으로써 생성된 파티션들은 코딩 블록의 크기 또는 형태에 따라 움직임 정보, 머지 후보, 참조 샘플, 참조 샘플 라인 또는 인트라 예측 모드 중 적어도 하나를 공유할 수 있다. 또는, 복수의 코딩 블록들 중 일부만이 상기 정보를 공유하고, 잔여 코딩 블록은 상기 정보를 공유하지 않도록 설정될 수 있다.
다른 예로, 코딩 블록을 분할하여, 코딩 블록보다 작은 크기를 갖는 예측 블록 또는 변환 블록을 이용하는 것도 가능하다.
이하, 코딩 블록 또는 코딩 블록을 분할함으로써 생성된 변환 블록에 대한 변환 수행 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. 후술되는 실시예에서, 현재 블록은 변환 및 양자화가 수행되는 기본 단위로 변환 블록 또는 코딩 블록을 나타낼 수 있다.
도 9는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 잔차 샘플의 부호화 과정을 도시한 흐름도이다.
잔차 샘플은 원본 샘플에서 예측 샘플을 차감함으로써 획득될 수 있다.
잔차 샘플이 획득되면, 획득된 잔차 샘플에 대해 변환을 스킵할 것인지 여부를 결정할 수 있다(S910). 부호화기는 현재 블록에 대한 변환이 스킵되었는지 여부를 나타내는 정보를 부호화할 수 있다. 일 예로, 'transform_skip_flag'는 현재 블록에 대한 변환이 스킵되었는지 여부를 나타낸다. transform_skip_flag의 값이 1인 것은 현재 블록에 대한 변환이 스킵되었음을 나타내고, transform_skip_flag의 값이 0인 것은 현재 블록에 대한 변환이 스킵되지 않았음을 나타낸다.
부호화기는 변환 스킵이 허용되는 블록의 크기를 결정하기 위한 정보를 부호화할 수 있다. 일 예로, 'log2_transform_skip_max_size_minus2'는 변환 스킵이 허용되는 블록의 최대 크기를 나타낸다. 부호화기는 현재 블록이 변환 스킵이 허용되는 최대 크기보다 작거나 같은 경우에 한하여 상기 transform_skip_flag를 부호화할 수 있다.
또는, 수평 방향 및 수직 방향 각각에 대해 변환 스킵 여부를 결정할 수 있다. 부호화기는 수평 방향에 대한 변환을 스킵할 것인지 여부에 대한 정보 또는 수직 방향에 대한 변환을 스킵할 것인지 여부를 나타내는 정보 중 적어도 하나를 부호화할 수 있다. 일 예로, 수평 방향에 대한 변환을 스킵할 것인지 여부를 나타내는 'hor_transform_skip_flag' 또는 수직 방향에 대한 변환을 스킵할 것인지 여부를 나타내는 'ver_transform_skip_flag' 중 적어도 하나가 부호화될 수 있다.
현재 블록에 변환 스킵이 적용되지 않는 것으로 결정되는 경우, 현재 블록에 대해 1차 변환을 수행할 수 있다(S920). 1차 변환은 DCT 또는 DST 등의 변환 코어를 기초로 수행될 수 있다. 변환 코어는 현재 블록의 변환 타입에 기초하여 결정될 수 있다. 부호화기는 현재 블록의 변환 타입을 결정하기 위한 정보를 부호화할 수 있다. 또는, 부호화기 및 복호화기에서 기 약속된 규칙에 따라 현재 블록의 변환 타입을 암묵적으로 유도할 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 크기, 현재 블록의 형태, 현재 블록의 부호화 모드 또는 현재 블록의 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여, 현재 블록의 변환 타입이 결정될 수 있다.
1차 변환된 변환 계수에 대해 2차 변환을 수행할 수 있다(S930). 현재 블록에 대해 1차 변환이 수행된 경우에 한하여, 2차 변환이 선택적으로 수행될 수 있다. 2차 변환의 수행 여부는, 현재 블록의 크기, 형태, 변환 타입, 부호화 모드 또는 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다. 또는, 부호화기는 2차 변환의 수행 여부를 나타내는 정보를 부호화할 수 있다.
2차 변환은 현재 블록의 일부 영역에 수행될 수 있다. 2차 변환이 수행되는 영역의 위치 및/또는 크기는 부호화기 및 복호화기에 기 정의되어 있을 수 있다. 또는, 2차 변환의 수행 영역을 나타내는 정보가 비트스트림에 부호화될 수 있다. 또는, 현재 블록의 크기, 형태, 부호화 모드 또는 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여, 2차 변환의 수행 영역이 결정될 수 있다.
현재 블록에 대한 변환이 스킵되는 것으로 결정된 경우, 현재 블록의 잔차 샘플을 스케일링할 수 있다(S940). 상기 스케일링은 스케일링 파라미터를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 스케일링 파라미터는 현재 블록의 너비, 높이 또는 크기를 기초로 결정될 수 있다.
잔차 계수를 변환함으로써 생성된 변환 계수 또는 잔차 계수를 스케일링함으로써 생성된 스케일링된 잔차 계수를 양자화할 수 있다(S950). 양자화의 결과로 생성된 잔차 계수들을 1차원으로 배열하고, 잔차 계수들을 부호화할 수 있다(S960). 잔차 계수의 배열 순서는 대각 스캔, 지그재그 스캔, 업-라이트 스캔, 수직 스캔 또는 수평 스캔 중 적어도 하나를 따를 수 있다.
도 10은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 잔차 샘플의 복호화 과정을 도시한 흐름도이다.
먼저, 현재 블록의 잔차 계수를 획득할 수 있다(S1010). 복호화기는 계수 스캐닝을 통해, 잔차 계수를 획득할 수 있다. 계수 스캐닝은, 대각 스캔, 지그재그 스캔, 업-라이트 스캔, 수직 스캔 또는 수평 스캔 중 적어도 하나를 기초로 수행될 수 있다. 현재 블록의 스캔 순서는 현재 블록의 크기, 형태, 부호화 모드 또는 인트라 예측 모드 중 적어도 하나를 기초로 결정될 수 있다. 계수 스캐닝 결과, 2차원 블록 형태의 잔차 계수가 획득될 수 있다.
현재 블록의 잔차 계수에 대해 역양자화를 수행할 수 있다(S1020).
현재 블록의 역양자화된 잔차 계수에 역변환을 스킵할 것인지 여부를 결정할 수 있다(S1030). 현재 블록에 대한 역변환이 스킵되는지 여부를 나타내는 정보가 비트스트림을 통해 시그날링될 수 있다. 일 예로, 'transform_skip_flag'는 현재 블록에 대한 역변환이 스킵되는지 여부를 나타낸다. transform_skip_flag의 값이 1인 것은 현재 블록에 대한 역변환이 스킵됨을 나타내고, transform_skip_flag의 값이 0인 것은 현재 블록에 대한 역변환이 스킵되지 않음을 나타낸다.
역변환의 스킵이 허용되는 블록의 크기를 결정하기 위한 정보가 비트스트림을 통해 시그날링될 수 있다. 일 예로, 'log2_transform_skip_max_size_minus2'는 역변환의 스킵이 허용되는 블록의 최대 크기를 나타낸다. 상기 transform_skip_flag는 현재 블록이 역변환 스킵이 허용되는 최대 크기보다 작거나 같은 경우에 한하여 부호화될 수 있다. transform_skip_flag의 부호화가 생략된 경우, transform_skip_flag의 값은 기 정의된 값으로 유도될 수 있다. 기 정의된 값인 0일 수 있다. 이에 따라, 현재 블록의 크기가 역변환 스킵이 허용되는 최대 크기보다 큰 경우, 현재 블록에 역변환이 수행될 수 있다.
또는, 수평 방향 및 수직 방향 각각에 대해 역변환 스킵 여부를 결정할 수 있다. 수평 방향에 대한 역변환을 스킵할 것인지 여부에 대한 정보 또는 수직 방향에 대한 역변환을 스킵할 것인지 여부를 나타내는 정보 중 적어도 하나가 비트스트림을 통해 시그널링될 수 있다. 일 예로, 수평 방향에 대한 역변환을 스킵할 것인지 여부를 나타내는 'hor_transform_skip_flag' 또는 수직 방향에 대한 역변환을 스킵할 것인지 여부를 나타내는 'ver_transform_skip_flag' 중 적어도 하나가 비트스트림을 통해 시그날링될 수 있다.
상기 hor_transform_skip_flag 및 상기 ver_transform_skip_flag는 현재 블록이 역변환 스킵이 허용되는 최대 크기보다 작은 경우에 한하여 부호화될 수 있다. 일 예로, hor_transform_skip_flag는 현재 블록의 너비가 역변환 스킵이 허용되는 최대 크기보다 작은 경우에 한하여 부호화될 수 있다. 그리고, ver_transform_skip_flag는 현재 블록의 높이가 역변환 스킵이 허용되는 최대 크기보다 작은 경우에 한하여 부호화될 수 있다.
또는, 현재 블록의 형태에 기초하여 상기 hor_transform_skip_flag 및 상기 ver_transform_skip_flag을 부호화할 것인지 여부가 결정될 수 있다. 일 예로, hor_transform_skip_flag는 현재 블록이 너비가 높이보다 큰 비정방형 블록인 경우에 한하여 부호화될 수 있다. 그리고, ver_transform_skip_flag는 현재 블록의 높이가 너비보다 큰 비정방형 블록인 경우에 한하여 부호화될 수 있다.
상기 정보의 부호화가 생략된 경우, 상기 정보의 값은 기 정의된 값으로 유도될 수 있다. 기 정의된 값인 0일 수 있다.
현재 블록에 역변환이 수행되는 것으로 결정되는 경우, 현재 블록의 역양자화된 잔차 계수를 역변환할 수 있다(S1040, S1050). 역변환은 2차 역변환 및 1차 역변환의 순서로 수행될 수 있다. 2차 역변환은 현재 블록의 일부 영역에 대해 수행될 수 있다. 2차 역변환을 위한 변환 매트릭스는 2차 역변환이 적용되는 영역의 크기에 기초하여 결정될 수 있다.
2차 역변환는 선택적으로 수행될 수 있다. 즉, 2차 역변환을 생략한 채, 1차 역변환을 수행할 수 있다. 2차 역변환이 수행되는지 여부는 현재 블록의 크기, 형태, 변환 타입 부호화 모드 또는 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다. 또는, 2차 역변환의 수행 여부를 나타내는 정보가 비트스트림을 통해 시그날링될 수 있다.
1차 역변환은 DCT 또는 DST 등의 변환 코어를 기초로 수행될 수 있다. 변환 코어는 현재 블록의 변환 타입에 기초하여 결정될 수 있다. 부호화기는 현재 블록의 변환 타입을 결정하기 위한 정보를 부호화할 수 있다. 또는, 부호화기 및 복호화기에서 기 약속된 규칙에 따라 현재 블록의 변환 타입을 결정할 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 크기, 현재 블록의 형태, 현재 블록의 부호화 모드 또는 현재 블록의 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여, 현재 블록의 변환 타입이 결정될 수 있다.
상기 역변환의 수행 결과 현재 블록의 잔차 샘플이 획득될 수 있다.
상기 현재 블록에 역변환이 스킵되는 것으로 결정되는 경우, 현재 블록의 역양자화된 잔차 계수를 스케일링할 수 있다(S1060). 상기 스케일링은 스케일링 파라미터를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 스케일링 파라미터는 현재 블록의 너비, 높이 또는 크기를 기초로 결정될 수 있다. 스케일링 파라미터를 기초로 역양자화된 잔차 계수를 스케일링 함으로써 현재 블록의 잔차 계수가 획득될 수 있다.
수직 방향 또는 수평 방향 중 적어도 하나에 대한 변환을 스킵할 수 있다. 변환 스킵이 수평 방향에만 적용되는 경우, 수평 방향으로는 변환이 수행되지 않고, 수직 방향으로는 변환이 수행될 수 있다. 변환 스킵이 수직 방향에만 적용된 경우, 수직 방향으로는 변환이 수행되지 않고, 수평 방향으로는 변환이 수행될 수 있다.
상위 노드 블록의 분할 형태에 따라, 현재 블록에 대한 변환 스킵 기법을 이용할 수 있는지 여부가 결정될 수 있다. 일 예로, 현재 블록이 바이너리 트리 기반의 분할을 통해 생성된 것일 경우, 현재 블록에 대해 변환 스킵 기법이 허용되지 않을 수 있다. 즉, 현재 블록이 바이너리 트리 기반의 분할을 통해 생성된 것일 경우, 현재 블록의 잔차 샘플은 역양자화된 잔차 계수를 변환함으로써 획득될 수 있다. 현재 블록이 바이너리 트리 기반의 분할을 통해 생성된 것일 경우, 변환이 스킵되는지 여부를 나타내는 정보(예컨대, transform_skip_flag, hor_transform_skip_flag 또는 ver_transform_skip_flag 중 적어도 하나)의 부호화/복호화가 생략될 수 있다.
또는, 현재 블록이 바이너리 트리 기반의 분할을 통해 생성된 경우, 수평 방향 또는 수직 방향에 대해서만 변환 스킵 기법이 허용될 수 있다. 변환 스킵 기법이 허용되지 않는 방향은, 비트스트림을 통해 시그날링되는 정보, 현재 블록의 크기, 현재 블록의 형태 또는 현재 블록의 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다. 일 예로, 현재 블록이 너비가 높이보다 큰 비정방형인 경우, 수직 방향에 대해서만 변환 스킵 기법이 허용될 수 있다. 즉, 현재 블록이 2NxN 형태인 경우, 수평 방향으로는 변환이 수행되고, 수직 방향으로는 선택적으로 변환이 수행될 수 있다. 또는, 현재 블록이 높이가 너비보다 큰 비정방형인 경우, 수평 방향에 대해서만 변환 스킵 기법이 허용될 수 있다. 즉, 현재 블록이 Nx2N 형태인 경우, 수직 방향으로는 변환이 수행되고, 수평 방향으로는 선택적으로 변환이 수행될 수 있다. 상기의 예와 반대로, 현재 블록이 너비가 높이보다 큰 비정방형 블록일 경우, 수평 방향에 대해서만 변환 스킵 기법을 허용하고, 현재 블록이 높이가 너비보다 큰 비정방형 블록일 경우, 수직 방향에 대해서만 변환 스킵 기법을 허용할 수도 있다.
또는, 상위 노드 블록의 분할 형태에 따라, 현재 블록의 변환 스킵 여부가 결정될 수 있다. 일 예로, 현재 블록이 바이너리 트리 분할에 의해 생성된 것일 경우, 수평 방향 또는 수직 방향에 대한 변환이 생략될 수 있다. 즉, 현재 블록이 바이너리 트리 기반의 분할로 생성된 것이라면, 현재 블록의 변환이 스킵되는지 여부를 나타내는 정보(예컨대, transform_skip_flag, hor_transform_skip_flag, ver_transform_skip_flag)의 부호화/복호화 없이도, 현재 블록에 대해 수평 방향 또는 수직 방향 중 적어도 하나에 대한 변환이 스킵될 수 있다.
이하, 1차 변환/역변환 및 2차 변환/역변환에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하, 1차 변환 및 2차 변환을 중심으로 설명되는 사항들은 1차 역변환 및 2차 역변환에도 확장 적용할 수 있다.
1차 변환은 DCT 또는 DST와 같은 변환 코어를 기초로 수행될 수 있다. 일 예로, 수학식 1은 DST-VII에 기초한 변환 매트릭스 A4를 나타낸다. DST-VII에 기초한 역변환은 A4 T를 기초로 수행될 수 있다.
Figure PCTKR2019006905-appb-M000001
수학식 2는 DCT-II에 기초한 변환 매트릭스 T8을 나타낸다. DCT-II에 기초한 역변환은 T8 T를 기초로 수행될 수 있다.
Figure PCTKR2019006905-appb-M000002
현재 블록의 변환 코어는 현재 블록의 변환 타입을 기초로 결정될 수 있다. 현재 블록의 변환 타입은 비트스트림을 통해 시그날링되는 정보에 기초하여 명시적으로 결정될 수 있다. 상기 정보는 수평 방향에 대한 변환 타입 및 수직 방향에 대한 변환 타입을 나타내는 인덱스 정보일 수 있다. 표 1은 상기 인덱스 정보에 의해 수평 방향 변환 타입 및 수직 방향 변환 타입이 결정되는 예를 나타낸 것이다.
Transform set Index HorTrType VerTrType
0 DST-VII DST-VII
1 DCT-II DCT-II
2 DCT-VII DCT-II
3 DCT-II DCT-VII
4 DCT-VII DCT-VII
표 1에서 HorTrType은 수평 방향의 변환 타입을 나타내고, VerTrType은 수직 방향의 변환 타입을 나타낸다.
수평 방향 및 수직 방향에 대한 변환 타입을 결정하기 위한 인덱스 정보가 시그날링 되는지 여부를 나타내는 정보가 부호화될 수 있다. 상기 정보는 픽처 파라미터 세트 또는 시퀀스 파라미터 세트를 통해 시그날링될 수 있다. 상기 인덱스 정보가 시그날링되지 않는 경우, 현재 블록의 크기, 형태 또는 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여 수평 방향 및 수직 방향에 대한 변환 타입을 암묵적으로 결정할 수 있다.
일 예로, 현재 블록이 인터 예측으로 부호화된 경우, 현재 블록의 크기 또는 형태에 기초하여 수평 방향 및 수직 방향의 변환 타입을 결정할 수 있다. 구체적으로, 현재 블록이 너비가 높이보다 큰 비정방형이고, 현재 블록의 너비가 기 정의된 범위에 포함되는 경우, 현재 블록의 수평 방향 변환 타입은 DCT-II로 결정될 수 있다. 상기 조건을 만족하지 못하는 경우, 현재 블록의 수평 방향 변환 타입은 DST-VII으로 결정될 수 있다. 또한, 현재 블록이 높이가 너비보다 큰 비정방형이고, 현재 블록의 높이가 기 정의된 범위에 포함되는 경우, 현재 블록의 수직 방향 변환 타입은 DCT-II로 결정될 수 있다. 상기 조건을 만족하지 못하는 경우, 현재 블록의 수직 방향 변환 타입은 DST-VII으로 결정될 수 있다. 기 정의된 범위는 N 이상 및/또는 M 이하로 정의될 수 있다. N과 M은 상이한 자연수로 4, 8, 16 또는 32일 수 있다.
현재 블록이 인트라 예측으로 부호화된 경우, 현재 블록의 크기, 형태 또는 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여 수평 방향 변환 타입 및 수직 방향 변환 타입을 결정할 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 DC 모드인 경우, 현재 블록의 수평 방향 변환 타입 및 수직 방향 변환 타입은 DST-VII으로 결정될 수 있다.
현재 블록의 인트라 예측 모드가 Planar 모드인 경우, 현재 블록의 수평 방향 변환 타입 및 수직 방향 변환 타입은 각각 현재 블록의 너비 및 높이가 기 정의된 범위에 포함되어 있는지 여부를 기초로 결정될 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 너비가 기 정의된 범위에 포함되어 있는 경우, 현재 블록의 수평 방향 변환 타입은 DCT-II로 결정될 수 있다. 반면, 현재 블록의 너비가 기 정의된 범위에 포함되어 있지 않은 경우, 현재 블록의 수평 방향 변환 타입은 DST-VII으로 결정될 수 있다. 현재 블록의 높이가 기 정의된 범위에 포함되어 있는 경우, 현재 블록의 수직 방향 변환 타입은 DCT-II로 결정될 수 있다. 반면, 현재 블록의 높이가 기 정의된 범위에 포함되어 있지 않은 경우, 현재 블록의 수직 방향 변환 타입은 DST-VII으로 결정될 수 있다.
현재 블록의 인트라 예측 모드가 제1 방향의 방향성 모드인 경우, 현재 블록의 수평 방향 변환 타입을 DST-VII로 결정될 수 있다. 현재 블록의 인트라 예측 모드가 제1 방향성 모드인 경우, 현재 블록의 수직 방향 변환 타입은 현재 블록의 높이가 기 정의된 범위에 포함되어 있는지 여부에 따라, DST-VII 또는 DCT-II로 결정될 수 있다.
현재 블록의 인트라 예측 모드가 제2 방향의 방향성 모드인 경우, 현재 블록의 수평 방향 변환 타입은 현재 블록의 너비가 기 정의된 범위에 포함되어 있는지 여부에 따라 DST-VII 또는 DCT-II로 결정될 수 있다. 현재 블록의 인트라 예측 모드가 제2 방향성 모드인 경우, 현재 블록의 수직 방향 변환 타입은 DST-VII으로 결정될 수 있다. 제1 방향과 제2 방향은 서로 상이할 수 있다.
또는, 현재 블록의 크기, 형태, 부호화 모드 또는 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여 현재 블록의 변환 타입을 결정하되, 수직 방향의 변환 타입 및 수평 방향의 변환 타입을 상호 동일하게 설정할 수도 있다.
일 예로, 현재 블록이 인트라 모드로 부호화된 4x4 블록인 경우, DST(구체적으로는, DST-VII) 기반의 변환 매트릭스를 이용할 수 있다. 현재 블록이 상기 조건을 만족하지 못하는 경우, DCT(구체적으로는, DCT-II) 기반의 변환 매트릭스를 이용할 수 있다.
또는, 현재 블록의 인트라 예측 모드 또는 현재 블록이 포함하는 샘플 개수 중 적어도 하나를 기초로 현재 블록의 변환 타입을 결정할 수 있다. 변환 타입을 결정하기 위한 샘플 개수는 부호화기 및 복호화기에서 기 정의된 값을 가질 수 있다. 또는, 샘플 개수를 결정하기 위한 정보가 비트스트림을 통해 시그날링될 수 있다. 상기 정보는 블록, 슬라이스 헤더 또는 픽처 파라미터 세트를 통해 시그날링될 수 있다.
상기 샘플 개수는 16개를 나타내는 경우, 현재 블록이 인트라 예측 모드로 부호화되었고, 현재 블록에 포함딘 샘플의 개수가 16개 이하라면, 현재 블록에 DST 기반의 변환 매트릭스를 적용할 수 있다. 예컨대, 인트라 예측으로 부호화된 4x4, 2x8 또는 8x2 크기의 블록에 대해서는 DST 기반의 변환 매트릭스를 적용할 수 있다. 반면, 현재 블록이 상기 조건을 만족하지 못하는 경우, DCT 기반의 변환 매트릭스가 이용될 수 있다.
변환 타입의 결정 조건은 시퀀스, 슬라이스 또는 블록 별로 상이하게 설정될 수 있다. 일 예로, 슬라이스 0에서는, 인트라 모드로 부호화된 변환 블록이 4x4 크기를 가질 경우, DST가 선택될 수 있다. 반면, 슬라이스 1에서는 인트라 모드로 부호화된 변환 블록이 8x8 또는 8x8보다 작은 크기를 가질 경우, DST가 선택될 수 있다.
다른 예로, 변환 세트에 기초하여, 현재 블록의 변환 타입을 결정할 수 있다. 현재 블록의 변환 타입을 특정하는 인덱스 정보가 비트스트림을 통해 시그날링될 수 있다. 또는, 현재 블록의 크기, 형태, 부호화 모드 또는 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여, 현재 블록의 변환 타입을 결정할 수 있다. 코딩 블록 또는 변환 블록에 대해 변환 세트를 결정할 수 있다. 이에 따라, 코딩 블록들 또는 변환 블록들 사이의 변환 세트는 상이할 수 있다. 또는, 복수의 변환 블록이 하나의 변환 세트를 공유할 수 있다. 상기 복수의 변환 블록은 소정 크기 또는 소정 형태의 코딩 블록에 포함된 것일 수 있다.
표 2는 복수의 변환 세트들을 예시한 것이다.
Transform set Index Transform candidate 0 Transform candidate 1
0 DST-VII DCT-II
1 DST-VII DST-I
2 DST-VII DCT-VIII
변환 세트는 적어도 하나 이상의 변환 타입 후보를 포함할 수 있다. 복수의 변환 세트들 각각이 포함하는 변환 타입 후보의 개수 또는 변환 타입 후보의 종류 중 적어도 하나는 상이할 수 있다. 즉, 변환 세트가 포함하는 변환 타입 후보의 개수 또는 변환 타입 후보의 종류 중 적어도 하나는 다른 변환 세트와 상이할 수 있다.
표 1에서는 각 변환 세트가 2개의 변환 타입 후보를 포함하는 것을 예시하였다. 1개, 3개, 4개 또는 그 이상의 변환 타입 후보를 포함하는 변환 세트를 정의할 수도 있다. 또는, 변환 타입 후보 0 및 변환 타입 후보 1이 동일한 변환 세트를 정의할 수도 있다.
또는, 변환 세트가 포함하는 변환 타입 후보의 최대 개수가 비트스트림을 통해 시그날링될 수 있다. 각 변환 세트가 포함하는 변환 타입 후보의 개수는 상기 비트슽릠을 통해 시그날링되는 최대 개수 이하일 수 있다. 상기 정보는 슬라이스 헤더 또는 시퀀스 헤더를 통해 시그날링될 수 있다.
변환 세트에 포함된 변환 타입 후보들 중 어느 하나가 현재 블록의 변환 타입으로 결정될 수 있다. 현재 블록의 변환 타입은 현재 블록의 크기, 형태, 부호화 모드 또는 인트라 예측 모드 중 적어도 하나를 기초로 결정될 수 있다. 인트라 예측 모드는, 변환 블록에 대응하는 예측 블록 또는 코딩 블록의 인트라 예측 모드를 나타낸다.
일 예로, 현재 블록이 인트라 모드로 부호화된 4x4 크기의 블록인 경우, 변환 세트 내 변환 타입 후보 0를 현재 블록의 변환 타입으로 결정할 수 있다. 반면, 현재 조건이 상기 조건을 만족하지 않는 경우, 변환 세트 내 변환 타입 후보 1을 현재 블록의 변환 타입으로 결정할 수 있다.
구체적 예로, 변환 세트 인덱스 0번이 현재 블록의 변환 세트로 결정되었을 때, 현재 블록이 인트라 모드로 부호화된 4x4 크기의 블록인 경우, DST-VII을 기초로 변환을 수행할 수 있다. 반면, 현재 블록이 상기 조건을 만족하지 않는 경우, DCT-II를 기초로 변환을 수행할 수 있다. 변환 세트 인덱스 2번이 현재 블록의 변환 세트로 결정되었을 때, 현재 블록이 인트라 모드로 부호화된 4x4 또는 8x8 크기의 블록인 경우, DST-VII을 기초로 변환을 수행할 수 있다. 현재 블록이 상기 조건을 만족하지 않는 경우, DCT-VIII를 기초로 변환을 수행할 수 있다.
변환 타입 후보의 선택 조건은 코딩 블록의 크기, 형태, 부호화 모드 또는 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다. 일 예로, 코딩 블록의 크기가 32x32보다 작거나 같은 경우, 변환 블록이 인트라 모드로 부호화되었고, 변환 블록의 크기가 4x4인 경우에 한하여 변환 타입 후보 0를 적용할 수 있다. 반면, 코딩 블록의 크기가 32x32보다 큰 경우, 변환 블록이 인트라 모드로 부호화 되었고, 변환 블록의 크기가 8x8 이하인 경우에 한하여 변환 타입 후보 0를 적용할 수 있다.
또는, 복수의 변환 타입 후보들 중 어느 하나를 특정하기 위한 정보가 비트스트림을 통해 시그날링될 수 있다.
변환 스킵을 변환 타입 후보로 설정할 수도 있다. 변환 스킵을 변환 타입 후보로서 이용할 수 있는지 여부는 현재 블록에 변환 스킵이 허용되는지 여부를 기초로 결정될 수 있다. 변환 스킵을 변환 스킵 후보로서 이용할 수 있는지 여부에 따라, 변환 세트가 포함하는 변환 타입 후보의 종류 또는 변환 타입 후보의 개수 중 적어도 하나가 상이하게 설정될 수 있다.
표 3은 변환 스킵을 변환 스킵 후보로 설정된 복수의 변환 세트들을 나타낸 것이다.
Transform set Index Transform candidate 0 Transform candidate 1 Transform candidate 2
0 DST-VII DCT-II Transform skip
1 DST-VII DST-I Transform skip
2 DST-VII DCT-VIII Transform skip
소정 픽쳐 내 변환 스킵의 허용여부를 나타내는 transform_skip_enabled_flag가 1인 경우, 표 3에 나타난 것과 같이, 변환 스킵을 변환 타입 후보로 더욱 포함하는 변환 세트가 사용될 수 있다. 반면, transform_skip_enabled_flag가 0인 경우, 표 2에 나타난 것과 같이, 변환 스킵을 변환 타입 후보로 포함하지 않는 변환 세트가 사용될 수 있다.
현재 블록의 수평 방향에 대한 변환 타입 및 수직 방향에 대한 변환 타입을 동일하게 설정할 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 변환 타입이 결정되면, 결정된 수평 변환 및 수직 변환에 모두 결정된 변환 타입을 적용할 수 있다. 또는, 현재 블록의 수평 방향에 대한 변환 타입 및 수직 방향에 대한 변환 타입을 상이하게 설정할 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 변환 세트가 결정되면, 변환 타입 후보 0를 수평 방향에 대한 변환 타입으로 결정하고, 변환 타입 후보 1을 수직 방향에 대한 변환 타입으로 결정할 수 있다.
다른 예로, 수평 방향에 대한 변환 세트 및 수직 방향에 대한 변환 세트를 개별적으로 결정할 수 있다. 이를 위해, 수평 방향의 변환 세트를 특정하기 위한 제1 변환 세트 인덱스 및 수직 방향의 변환 세트를 특정하기 위한 제2 변환 세트 인덱스가 비트스트림을 통해 시그날링될 수 있다. 제1 변환 세트 인덱스에 의해 특정되는 제1 변환 세트가 포함하는 변환 타입 후보들 중 어느 하나가 수평 방향의 변환 타입으로 결정될 수 있다. 제2 변환 세트 인덱스에 의해 특정되는 제2 변환 세트가 포함하는 변환 타입 후보들 중 어느 하나가 수직 방향의 변환 타입으로 결정될 수 있다.
일 예로, 변환 세트 인덱스 0에 대응하는 변환 세트가 수평 방향의 변환 세트로 결정되고, 변환 세트 인덱스 1에 대응하는 변환 세트가 수직 방향의 변환 세트로 결정된 것을 가정한다. 현재 블록이 인트라 예측으로 부호화되지 않았거나, 현재 블록의 크기가 4x4가 아닌 경우, 변환 타입 후보 1이 현재 블록의 변환 타입으로 결정될 수 있다. 즉, 수직 변환의 변환 타입은 변환 세트 인덱스 0에 포함된 변환 타입 후보 1(즉, DCT-II)이 수평 방향의 변환 타입으로 결정되고, 변환 세트 인덱스 1에 포함된 변환 타입 후보 1(즉, DST-I)이 수직 방향의 변환 타입으로 결정될 수 있다.
상기 제1 변환 세트 인덱스 및 상기 제2 변환 세트 인덱스는 동일한 변환 세트를 나타낼 수도 있다. 또는, 상기 제2 변환 세트 인덱스는 상기 제1 변환 세트 인덱스가 특정하는 변환 세트를 제외한 잔여 변환 세트들 중 하나를 특정할 수 있다.
수평 방향의 변환 세트와 수직 방향의 변환 세트가 동일한지 여부는 현재 블록의 크기, 형태, 부호화 모드 또는 인트라 예측 모드 중 적어도 하나를 기초로 결정될 수 있다. 설명의 편의를 위해, 수평 변환에 대한 변환 세트를 수평 방향 변환 세트라 정의하고, 수직 변환에 대한 변환 세트를 수직 방향 변환 세트라 정의한다. 일 예로, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 수평 방향에 유사한 인트라 예측 모드 또는 수직 방향에 유사한 인트라 예측 모드인 경우, 수평 방향 변환 세트 및 수직 방향 변환 세트는 서로 상이할 수 있다. 여기서, 수평 방향에 유사한 인트라 예측 모드는 수평 방향 또는 수평 방향의 인트라 예측 모드와의 모드값 차이가 기 정의된 값 이내인 인트라 예측 모드를 의미할 수 있다. 또한, 수직 방향에 유사한 인트라 예측 모드는 수직 방향 또는 수직 방향의 인트라 예측 모드와의 모드값 차이가 기 정의된 값 이내인 인트라 예측 모드를 의미할 수 있다.
반면, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 비방향성 모드이거나, 상기 조건을 만족하지 않는 방향성 모드인 경우, 수평 방향 변환 세트와 수직 방향 변환 세트가 서로 동일할 수 있다. 수평 방향 변환 세트와 수직 방향 변환 세트가 동일하게 설정되는 경우, 수평 방향 변환 세트를 특정하기 위한 제1 인덱스 정보 또는 수직 방향 변환 세트를 특정하기 위한 제2 인덱스 정보 중 적어도 하나의 부호화가 생략될 수 있다.
또는, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 비방향성 모드인 경우, 현재 블록의 수평 방향 변환 세트 및 수평 변환 변환 세트를 서로 상이하게 설정하는 것도 가능하다.
도 11은 33개의 인트라 예측 모드에 대해, 수직 방향 변환 세트 및 수평 방향 변환 세트의 동일 여부를 나타낸 도면이다.
도 11에 도시된 예에서는, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 7-13 또는 23-29 범위에 포함된 경우, 수평 방향 변환 세트 및 수직 방향 변환 세트가 서로 상이한 것으로 도시되었다. 반면, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 상기 범위에 포함되지 않는 방향성 모드인 경우, 수평 방향 변환 세트 및 수직 방향 변환 세트가 상호 동일한 것으로 도시되었다.
소정의 블록 내 현재 블록과 동일한 인트라 예측 모드를 갖는 블록이 존재하는 경우, 현재 블록의 변환 세트는 현재 블록과 동일한 인트라 예측 모드를 갖는 블록의 변환 세트와 동일하게 설정될 수 있다. 여기서, 소정의 블록은 코딩 블록, 코딩 트리 블록 또는 소정 크기의 블록일 수 있다.
일 예로, 코딩 블록 내 첫번째 변환 블록에 대응하는 인트라 예측 모드가 수직 방향(예컨대, 모드 번호 26), 수평 방향 변환 세트는 인덱스 2, 및 수직 방향 변환 세트는 인덱스 0임을 가정한다. 여기서, 변환 블록의 순서는 코딩 블록의 스캔 순서에 따라 결정되는 것일 수 있다.
코딩 블록 내 수직 방향 인트라 예측 모드를 갖는 변환 블록이 더 존재하는 경우, 새롭게 스캔된 변환 블록에는 변환 세트 인덱스 값이 시그널링되지 않을 수 있다. 대신, 새롭게 스캔된 변환 블록의 변환 세트는 이전에 수직 방향의 인트라 예측 모드를 갖는 변환 블록의 변환 세트가 적용될 수 있다. 즉, 새롭게 스캔된 변환 블록의 수평 방향 변환 세트 및 수직 방향 변환 세트는 각각 인덱스 2 및 인덱스 0으로 결정될 수 있다.
다른 예로, 소정의 블록 내 현재 블록과 유사한 인트라 예측 모드를 갖는 블록이 존재하는 경우, 현재 블록의 변환 세트는 현재 블록과 유사한 인트라 예측 모드를 갖는 블록의 변환 세트와 동일하게 설정될 수 있다. 여기서, 현재 블록과 유사한 인트라 예측 모드는, 기준 인트라 예측 모드 또는 기준 인트라 예측 모드와의 모드값 차이가 기 정의된 값 이하인 인트라 예측 모드를 의미할 수 있다. 기준 인트라 예측 모드는 수평 방향의 인트라 예측 모드 또는 수직 방향의 인트라 예측 모드를 포함할 수 있다.
일 예로, 코딩 블록 내 첫번째 변환 블록에 대응하는 인트라 예측 모드가 수직 방향(예컨대, 모드 번호 26), 수평 방향 변환 세트는 인덱스 2, 및 수직 방향 변환 세트는 인덱스 0임을 가정한다.
코딩 블록 내 수직 방향과 유사한 인트라 예측 모드(예컨대, 모드 번호 27)를 갖는 변환 블록이 존재하는 경우, 새롭게 스캔된 변환 블록에는 변환 세트 인덱스 값이 시그널링되지 않을 수 있다. 대신, 새롭게 스캔된 변환 블록의 변환 세트는 이전에 현재 블록의 인트라 예측 모드와 유사한 인트라 예측 모드를 갖는 변환 블록의 변환 세트가 적용될 수 있다. 즉, 새롭게 스캔된 변환 블록의 수평 방향 변환 세트는 인덱스 2로 결정되고, 수직 방향 변환 세트는 인덱스 0으로 결정될 수 있다.
현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여, 수평 방향에 대한 변환 세트 및/또는 수직 방향에 대한 변환 세트가 결정될 수도 있다. 표 4는 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따른 수평 방향 변환 세트 및 수직 방향 변환 세트를 나타낸 것이다.
Intra Mode 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
H 2 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1
V 1 1 0 1 0 1 0 1 2 2 2 2 2 1 0 1 0 1
Intra Mode 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
H 0 1 0 1 0 1 2 2 2 2 2 1 0 1 0 1 0
V 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0
현재 블록이 인터 예측으로 부호화된 경우, 현재 블록은 기 정의된 변환 세트를 이용할 수 있다. 기 정의된 변환 세트는 인덱스 0을 갖는 변환 세트일 수 있다.
또는, 코딩 블록이 인터 예측으로 부호화된 경우, 코딩 블록에 대해 변환 세트를 선택하고, 코딩 블록 내 변환 블록들은, 코딩 블록의 변환 세트에 포함된 변환 타입 후보들을 이용할 수 있다. 이때, 각 변환 블록들의 변환 타입은, 변환 블록의 크기, 형태에 의해 결정되거나, 각 변환 블록들이 선택한 변환 타입을 식별하기 위한 정보가 비트스트림을 통해 시그널링될 수도 있다.
복수의 변환 타입 후보들 중에서 현재 블록의 변환 타입을 선택하는 것을 적응적 다중 변환(Adaptive Multiple Transform, AMT)이라 정의할 수 있다. 현재 블록에 적응적 다중 변환이 적용되는지 여부는 현재 블록의 크기, 형태, 부호화 모드 또는 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다. 적응적 다중 변환이 허용되는 블록의 크기 또는 형태 중 적어도 하나를 결정하기 위한 정보가 비트스트림을 통해 시그날링될 수 있다. 크기 정보는 다중 변환이 허용되는 최대 크기 또는 최소 크기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다중 변환이 허용되는 블록의 크기 및/또는 결정하기 위한 정보는 블록, 슬라이스 헤더 또는 시퀀스 헤더 중 적어도 하나를 통해 시그날링될 수 있다.
다음으로, 2차 변환에 대해 살펴보기로 한다.
부호화기에서는 현재 블록에 대해 1차 변환을 수행한 이후, 2차 변환을 수행할 수 있다. 복호화기에서는 현재 블록에 대해 2차 역변환을 수행한 이후, 1차 역변환을 수행할 수 있다.
현재 블록에 2차 변환이 적용되는지 여부는 현재 블록의 크기, 형태, 변환 타입 또는 양자화 파라미터의 크기 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 너비 또는 높이 중 적어도 하나가 기 정의된 값보다 작은 경우, 현재 블록에 대해 2차 변환이 수행되지 않을 수 있다.
현재 블록의 전체 영역 또는 현재 블록의 일부 영역에 2차 변환이 수행될 수 있다. 도 12는 2차 변환의 수행 영역을 나타낸 도면이다.
1차 변환은 현재 블록의 전 영역을 대상으로 수행됨에 반해, 2차 변환은 현재 블록의 일부 영역을 대상으로 수행될 수 있다.
2차 변환이 수행되는 영역의 위치 및/또는 크기는 부호화기 및 복호화기에서 기 정의될 수 있다. 일 예로, 상기 영역은 MxN의 크기를 갖고, 좌상단 코너의 위치가 현재 블록의 좌상단 코너와 일치할 수 있다. M과 N은 2, 4, 8 또는 16일 수 있다. M과 N은 동일한 값 또는 상이한 값을 가질 수 있다. 일 예로, 4x4 크기의 블록에 2차 변환이 적용될 수 있다.
또는, 현재 블록의 크기, 형태, 변환 타입, 양자화 파라미터의 크기 또는 레지듀얼 플리핑(Residual Flipping) 수행 여부 중 적어도 하나에 기초하여 2차 변환이 수행되는 영역의 위치 및/또는 크기를 결정할 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 높이 또는 너비 중 적어도 하나가 문턱값보다 같거나 작은 경우, 4x4 블록에 대해 2차 변환이 수행될 수 있다. 현재 블록의 높이 및 너비가 문턱값보다 큰 경우, 8x8 블록에 대해 2차 변환이 수행될 수 있다. 여기서, 문턱값은 4, 8 또는 16 등의 자연수 일 수 있다.
또는, 2차 변환이 수행되는 영역의 위치 및/또는 크기를 결정하기 위한 정보가 비트스트림을 통해 시그날링될 수 있다. 상기 정보는 슬라이스, 픽처 또는 시퀀스를 통해 시그날링될 수 있다.
2차 변환은 세퍼러블 변환(Separable transform) 또는 논 세퍼러블 변환(Non-separable transform)일 수 있다. 세퍼러블 변환 및 논 세퍼러블 변환은 2차 변환 수행 시 수평 방향에 대한 변환 및 수직 방향에 대한 변환이 분리된 채 수행되는지 여부에 따라 구분될 수 있다.
구체적으로, 세퍼러블 변환은 MxN 크기의 블록에 대해 수평 방향에 대한 변환 및 수직 방향에 대한 변환이 분리 수행되는 것을 의미한다. 논 세퍼러블 변환은 MxN 크기의 블록에 대해 수평 방향 변환 및 수직 방향 변환이 분리되지 않는 것을 의미한다.
논 세퍼러블 변환은 변환 매트릭스 T와 MxN 크기의 블록에 포함된 변환 계수를 일차원으로 배열한 1차원 매트릭스를 기초로 수행될 수 있다. 구체적으로, MxN 크기의 블록에 포함된 변환 계수를 일차원으로 배열하여 (MxN)x1 매트릭스를 생성하고, Kx(MxN) 크기의 변환 매트릭스 T와 1차원 매트릭스를 곱하여 Kx1 크기의 변환 계수를 생성할 수 있다. 복호화기에서는 변환 매트릭스 TT를 이용하여 2차 역변환을 수행할 수 있다.
변환 매트릭스 T는 2차 변환 타입에 기초하여 결정될 수 있다. 2차 변환 타입을 결정하기 위한 정보가 비트스트림을 통해 시그날링될 수 있다. 또는, 현재 블록의 크기, 너비, 부호화 모드 또는 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여 2차 변환 타입을 결정할 수 있다.
수학식 3은 4x4 크기의 블록에 포함된 변환 계수를 나타낸 것이고, 수학식 4는 4x4 크기의 블록에 포함된 변환 계수를 1차원으로 배열한 예를 나타낸다.
Figure PCTKR2019006905-appb-M000003
Figure PCTKR2019006905-appb-M000004
4x4 크기의 블록에 포함된 변환 계수를 일렬로 배열함으로써, 16x1 크기의 매트릭스
Figure PCTKR2019006905-appb-I000001
를 획득할 수 있다. 변환 계수들의 배열 순서는 현재 블록의 스캔 순서를 따를 수 있다. 즉, 변환 계수들의 배열 순서는, 수직 스캔, 수평 스캔, 래스터 스캔, 지그재그 스캔 또는 다이아고날 스캔 중 적어도 하나를 따를 수 있다.
수학식 5는 1차원 매트릭스
Figure PCTKR2019006905-appb-I000002
및 변환 매트릭스 T에 기초하여 2차 변환이 수행되는 예를 나타낸다.
Figure PCTKR2019006905-appb-M000005
변환 매트릭스 T의 크기가 16x16인 경우, 2차 변환의 결과로 16x1 크기의 매트릭스
Figure PCTKR2019006905-appb-I000003
가 생성될 수 있다.
변환 블록 중 일부 영역에만 논 세퍼러블 변환을 수행하는 것을 서브 논 세퍼러블 변환이라 호칭할 수도 있다. 수학식 6은 서브 논 세퍼러블 변환을 나타낸 것이다.
Figure PCTKR2019006905-appb-M000006
T'은 변환 매트릭스를 나타내고, Xi'은 서브 블록에 포함된 변환 계수들을 1차원으로 배열한 매트릭스를 나타낸다. Fi'은 논 세퍼러블 변환 수행 결과로 생성되는 논 세퍼러블 변환 계수를 나타낸다. 논 세퍼러블 변환이 수행되지 않는 영역의 논 세퍼러블 변환 계수는 기 정의된 값으로 설정될 수 있다. 기 정의된 값은 0을 포함하는 정수일 수 있다.
각 매트릭스의 크기는 논 세퍼러블 변환이 수행되는 서브 블록의 크기에 기초하여 결정될 수 있다. 일 예로, 4x4 크기의 변환 블록 중 2x2 크기의 서브 블록에 대응하는 영역에만 논 세퍼러블 변환이 수행됨을 것을 가정한다. Xi'는 2x2 크기의 서브 블록에 포함된 변환 계수들을 1차원 배열한 4x1 크기의 매트릭스를 나타내고, T'는 16x4 크기의 변환 매트릭스를 나타낸다. Fi'는 논 세퍼러블 변환 수행 결과로 생성되는 16x1 크기의 변환 계수 매트릭스를 나타낸다.
일 예로, 8x8 크기의 변환 블록 중 8x4 크기의 서브 블록에 대응하는 영역에만 논 세퍼러블 변환이 수행됨을 가정한다. Xi'은 8x4 크기의 서브 블록에 포함된 변환 계수들을 1차원 배열한 32x1 크기의 매트릭스를 나타내고, T'은 64x32 크기의 변환 매트릭스를 나타낸다. Fi'은 논 세퍼러블 변환 수행 결과로 생성되는 64x1 크기의 변환 계수 매트릭스를 나타낸다.
일 예로, 8x8 크기의 변환 블록 중 4x4 크기의 서브 블록에 대응하는 영역에만 논 세퍼러블 변환이 수행됨을 가정한다. Xi'은 4x4 크기의 서브 블록에 포함된 변환 계수들을 1차원 배열한 16x1 크기의 매트릭스를 나타내고, T'은 64x16 크기의 변환 매트릭스를 나타낸다. Fi'은 논 세퍼러블 변환 수행 결과로 생성되는 64x1 크기의 변환 계수 매트릭스를 나타낸다.
2차 변환이 수행되는 영역이 반드시 정방형이어야 하는 것은 아니다. 일 예로, 2x8 또는 8x2 크기의 비정방형 영역 또는 4x4 크기의 블록 3개를 결합한 다각 형태의 영역이 2차 변환 수행 영역으로 결정될 수 있다.
현재 블록의 크기, 형태, 부호화 모드 또는 인트라 예측 모드에 따라 2차 변환이 수행되는 영역의 크기 또는 영역이 결정될 수 있다. 일 예로, 현재 블록이 정방형인 경우, 2차 변환이 수행되는 영역은 정방형으로 설정될 수 있다. 현재 블록이 비정방형인 경우, 2차 변환이 수행되는 영역은 비정방형으로 설정될 수 있다.
논 세퍼러블 변환은 복수의 서브 논 세퍼러블 변환으로 구성될 수 있다. 수학식 7은 복수의 논 세퍼러블 변환을 나타낸 것이다.
Figure PCTKR2019006905-appb-M000007
수학식 7에서 X'n은 N번째 서브 블록에 포함된 변환 계수들을 1차원으로 배열한 매트릭스를 나타낸다. 서브 논 세퍼러블 변환을 통해 N번째 서브 블록에 대한 논 세퍼러블 변환 계수 Fn'이 생성될 수 있다.
각 서브 블록의 논 세퍼러블 변환 계수의 집합을 현재 블록의 논 세퍼러블 변환 계수로 설정할 수 있다. 수학식 8은 현재 블록의 논 세퍼러블 변환 계수 F를 나타낸 것이다.
Figure PCTKR2019006905-appb-M000008
변환 매트릭스의 T의 크기는 2차 변환이 적용되는 영역의 크기에 기초하여 결정될 수 있다. 일 예로, 4x4 블록에 2차 변환이 적용되는 경우, 16x16의 변환 매트릭스를 사용하고, 8x8 블록에 2차 변환이 적용되는 경우, 64x64의 변환 매트릭스를 사용할 수 있다.
또는, 행 또는 열의 개수가 2차 변환이 적용되는 영역에 포함되는 샘플 수보다 작은 감소된 변환 매트릭스(Reduced Transform Matrix)가 이용될 수 있다. 일 예로, 4x4 블록에 대해, 16x16 크기의 변환 매트릭스 대신 4x16 크기의 감소된 변환 매트릭스를 이용하여 2차 변환을 수행할 수 있다. 감소된 변환 매트릭스가 이용되는 경우, 2차 변환의 수행 결과로 4개의 변환 계수가 출력될 수 있다. 상기 4개의 샘플을 상기 블록의 좌상단 2x2 크기의 블록에 매핑하고, 잔여 영역의 변환 계수는 0으로 설정할 수 있다.
또는, 8x8 블록에 대해, 64x64 크기의 변환 매트릭스 대신 16x64 크기의 감소된 변환 매트릭스를 이용하여 2차 변환을 수행할 수 있다. 감소된 변환 매트릭스가 이용되는 경우, 2차 변환의 수행 결과로 16개의 변환 계수가 출력될 수 있다. 상기 16개의 샘플을 상기 블록의 좌상단 4x4 크기의 블록에 매핑하고, 잔여 영역의 변환 계수는 0으로 설정할 수 있다.
감소된 변환 매트릭스의 크기를 결정하기 위한 정보가 비트스트림을 통해 시그날링될 수 있다. 상기 정보는 감소 인자(Reducing Parameter)를 나타낼 수 있다. 감소된 변환 매트릭스의 열 또는 행의 개수는 2차 변환의 수행 영역에 포함된 샘플 수를 감소 인자를 이용하여 스케일링함으로써 결정될 수 있다.
감소된 변환 매트릭스가 적용되는지 여부는, 현재 블록의 크기, 형태, 부호화 모드, 인트라 예측 모드 또는 변환 모드 중 적어도 하나를 기초로 결정될 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 및/또는 높이가 문턱값 이상인 경우 또는 현재 블록이 인트라 예측으로 부호화된 경우 중 적어도 하나의 조건이 충족될 경우, 감소된 변환 매트릭스에 기초한 2차 변환이 허용될 수 있다.
또는, 감소된 변환 매트릭스의 허용 여부를 나타내는 정보가 비트스트림을 통해 시그날링될 수 있다.
상술한 실시예에서는 1차 변환, 2차 변환 및 양자화의 순서로 잔차 계수가 부호화되는 것으로 설명되었다. 설명된 예와 달리, 1차 변환, 양자화 및 2차 변환의 순서로 잔차 계수를 부호화할 수도 있다.
복호화 과정 또는 부호화 과정을 중심으로 설명된 실시예들을, 부호화 과정 또는 복호화 과정에 적용하는 것은, 본 발명의 범주에 포함되는 것이다. 소정의 순서로 설명된 실시예들을, 설명된 것과 상이한 순서로 변경하는 것 역시, 본 발명의 범주에 포함되는 것이다.
상술한 실시예는 일련의 단계 또는 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 이는 발명의 시계열적 순서를 한정한 것은 아니며, 필요에 따라 동시에 수행되거나 다른 순서로 수행될 수 있다. 또한, 상술한 실시예에서 블록도를 구성하는 구성요소(예를 들어, 유닛, 모듈 등) 각각은 하드웨어 장치 또는 소프트웨어로 구현될 수도 있고, 복수의 구성요소가 결합하여 하나의 하드웨어 장치 또는 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 상술한 실시예는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명은 영상을 부호화/복호화할 수 있는 전자 장치에 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 현재 블록의 잔차 계수들을 획득하는 단계;
    상기 잔차 계수들을 역양자화하는 단계;
    상기 역양자화된 잔차 계수들에 대해 2차 역변환을 수행하는 단계; 및
    상기 2차 역변환의 수행 결과에 1차 역변환을 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 2차 역변환은 상기 현재 블록의 일부 영역을 대상으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 2차 역변환은 변환 매트릭스 및 상기 일부 영역에 포함된 역양자화된 잔차 계수들을 1차원으로 배열함으로써 생성된 1차원 매트릭스를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 변환 매트릭스는 행 또는 열의 개수가 상기 일부 영역이 포함하는 샘플 개수보다 작은 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 일부 영역의 크기 또는 형태는 상기 현재 블록의 크기 또는 형태에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 1차 역변환에 대한 변환 타입은 비트스트림을 통해 시그날링되는 인덱스 정보에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 인덱스 정보는 복수의 변환 세트들 중 어느 하나를 특정하고,
    상기 변환 세트에 포함된 제1 변환 타입 후보는 상기 현재 블록의 수평 방향 변환 타입으로 결정되고,
    상기 변환 세트에 포함된 제2 변환 타입 후보는 상기 현재 블록의 수직 방향 변환 타입으로 결정되는, 영상 복호화 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 1차 역변환에 대한 변환 타입은 상기 현재 블록의 너비와 상기 현재 블록의 높이의 비교 결과에 기초하여 결정되는, 영상 복호화 방법.
  8. 잔차 샘플에 대해 1차 변환을 수행하는 단계;
    상기 1차 변환의 결과로 생성된 1차 변환 계수들에 대해 2차 변환을 수행하는 단계;
    상기 2차 변환의 결과로 생성된 2차 변환 계수들을 양자화하는 단계; 및
    양자화된 변환 계수들을 부호화하는 단계를 포함하되,
    상기 2차 변환은 상기 현재 블록의 일부 영역을 대상으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 2차 변환은 변환 매트릭스 및 상기 일부 영역에 포함된 1차 변환 계수들을 1차원으로 배열함으로써 생성된 1차원 매트릭스를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 변환 매트릭스는 행 또는 열의 개수가 상기 일부 영역이 포함하는 샘플 개수보다 작은 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 일부 영역의 크기 또는 형태는 상기 현재 블록의 크기 또는 형태에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 1차 변환에 대한 변환 타입을 나타내는 인덱스 정보가 비트스트림에 부호화되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 인덱스 정보는 복수의 변환 세트들 중 어느 하나를 특정하고,
    상기 변환 세트에 포함된 제1 변환 타입 후보는 상기 현재 블록의 수평 방향 변환 타입으로 결정되고,
    상기 변환 세트에 포함된 제2 변환 타입 후보는 상기 현재 블록의 수직 방향 변환 타입으로 결정되는, 영상 부호화 방법.
  14. 제8 항에 있어서,
    상기 1차 변환에 대한 변환 타입은 상기 현재 블록의 너비와 상기 현재 블록의 높이의 비교 결과에 기초하여 결정되는, 영상 부호화 방법.
  15. 현재 블록의 잔차 계수들을 복호화하는 복호화부;
    상기 잔차 계수들을 역양자화하는 역양자화부; 및
    상기 역양자화된 잔차 계수들에 대해 2차 역변환을 수행하고, 상기 2차 역변환의 수행 결과에 1차 역변환을 수행하는 역변환부를 포함하되,
    상기 2차 역변환은 상기 현재 블록의 일부 영역을 대상으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 장치.
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