WO2020009434A1 - 이차 변환을 기반으로 비디오 신호를 처리하는 방법 및 장치 - Google Patents

이차 변환을 기반으로 비디오 신호를 처리하는 방법 및 장치 Download PDF

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살레후메디
김승환
구문모
임재현
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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for processing a video signal, and more particularly, to a method of designing and applying a secondary transform.
  • Next-generation video content will be characterized by high spatial resolution, high frame rate and high dimensionality of scene representation. Processing such content would result in a tremendous increase in terms of memory storage, memory access rate, and processing power.
  • An object of the present invention is to propose a method of constructing a secondary transform set in consideration of various various conditions in order to apply a secondary transform.
  • an object of the present invention is to provide a method for efficiently encoding / decoding a secondary transform index signaled from an encoder in constructing a secondary transform set based on an intra prediction mode and / or a size of a coding block (or transform block). Suggest.
  • An aspect of the present invention provides a method of decoding a video signal, comprising: generating a dequantized transform block by performing inverse quantization on a current block; Obtaining an intra prediction mode of the current block; Determining a secondary transform set applied to the current block among a plurality of secondary transform sets based on the intra prediction mode; Deriving a transform kernel applied to the current block in the determined secondary transform set; And performing a secondary transform on the upper left specific region of the inverse quantized transform block using the derived transform kernel, wherein the plurality of secondary transform sets are at least one mixed secondary transform set (mixed secondary). transform set).
  • the mixed secondary transform set may include at least one 8x8 transform kernel applied to an 8x8 size region and at least one 4x4 transform kernel applied to a 4x4 size region.
  • each of the plurality of mixed secondary transform sets may include a different number of transform kernels.
  • deriving the transform kernel further comprises obtaining a secondary transform index that indicates a transform kernel applied to the current block within the determined secondary transform set, wherein the secondary transform index is the determined secondary. It can be binarized in a Truncated Unary manner based on the maximum number of transform kernels available in the transform set.
  • determining the secondary transform set comprises: determining whether to use the mixed secondary transform set based on the intra prediction mode; And a second transform set applied to the current block based on the size of the current block among a plurality of secondary transform sets including the at least one mixed secondary transform set when using the mixed secondary transform set.
  • the secondary transform set applied to the current block is selected based on the size of the current block among the remaining secondary transform sets except for the at least one mixed secondary transform set. Determining may include.
  • an apparatus for decoding a video signal comprising: an inverse quantization unit configured to generate a dequantized transform block by performing inverse quantization on a current block; A prediction mode obtaining unit obtaining an intra prediction mode of the current block; A secondary transform set determiner configured to determine a secondary transform set applied to the current block among a plurality of secondary transform sets based on the intra prediction mode; A transform kernel derivation unit for deriving a transform kernel applied to the current block in the determined secondary transform set; And a second inverse transform unit configured to perform a second inverse transform on a specific upper left region of the inverse quantized transform block using the derived transform kernel, wherein the plurality of secondary transform sets are at least one mixed secondary transform set. secondary transform set).
  • the mixed secondary transform set may include at least one 8x8 transform kernel applied to an 8x8 size region and at least one 4x4 transform kernel applied to a 4x4 size region.
  • the plurality of secondary transform sets includes a plurality of mixed secondary transform sets
  • the plurality of mixed secondary transform sets each includes a different number of transform kernels.
  • the transform kernel derivation unit obtains a secondary transform index indicating a transform kernel applied to the current block in the determined secondary transform set, and the secondary transform index is a value of a transform kernel available in the determined secondary transform set. It can be binarized in a Trunked Unary manner based on the maximum number.
  • the secondary transform set determiner determines whether to use the mixed secondary transform set based on the intra prediction mode, and when the mixed secondary transform set is used as a result of the determination, the at least one mixture Determining a secondary transform set applied to the current block based on the size of the current block from among a plurality of secondary transform sets including the secondary transform set, and when the mixed secondary transform set is not used, the at least one A secondary transform set applied to the current block may be determined based on the size of the current block among the remaining secondary transform sets except for the mixed secondary transform set.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an encoder in which encoding of a video signal is performed as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a decoder in which decoding of a video signal is performed as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 3 is an embodiment to which the present invention can be applied,
  • Figure 3A is QT (QuadTree, hereinafter referred to as 'QT')
  • Figure 3B is BT (Binary Tree, hereinafter 'BT')
  • Figure 3C is TT (Ternary) Tree, hereinafter referred to as 'TT')
  • FIG. 3D is a diagram for describing block division structures by an AT (Asymmetric Tree, hereinafter called 'AT').
  • FIG. 4 is a schematic block diagram of a transform and quantization unit 120/130, an inverse quantization and inverse transform unit 140/150 in an encoder according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 5 is a schematic block diagram of an inverse quantization and inverse transform unit 220/230 in a decoder according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 6 is a table illustrating a transform configuration group to which Multiple Transform Selection (MTS) is applied as an embodiment to which the present invention is applied.
  • MTS Multiple Transform Selection
  • FIG. 7 is an embodiment to which the present invention is applied and is a flowchart illustrating an encoding process in which MTS (Multiple Transform Selection) is performed.
  • MTS Multiple Transform Selection
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a decoding process in which MTS (Multiple Transform Selection) is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • MTS Multiple Transform Selection
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a process of encoding an MTS flag and an MTS index according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a decoding process of applying a horizontal transform or a vertical transform to a row or a column based on an MTS flag and an MTS index according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 11 is an embodiment to which the present invention is applied and shows a flowchart of performing inverse transformation based on transformation related parameters.
  • FIG. 12 is a table showing allocation of a transform set for each intra prediction mode in NSST according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 13 shows a calculation flow diagram for Givens rotation as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 14 shows a round configuration in a 4x4 NSST composed of Givens rotation layer and permutations as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 15 is a block diagram illustrating an operation of a forward reduced transform and a forward reduced transform in an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 16 illustrates an embodiment to which the present invention is applied and shows a process of performing a reverse scan from the 64 th to 17 th in the reverse scan order.
  • FIG. 17 shows three forward scan sequences for a transform coefficient block (transform block) as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 18 shows an embodiment to which the present invention is applied and shows positions of transform coefficients and forward scan order for each 4x4 block when a diagonal scan is applied and a 4x4 RST is applied to the upper left 4x8 block.
  • FIG. 19 illustrates an embodiment to which the present invention is applied and combines valid transform coefficients of two 4x4 blocks into one 4x4 block when a diagonal scan is applied in the upper left 4x8 block and 4x4 RST is applied. .
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating encoding a video signal based on a reduced secondary transform (RST) according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • RST reduced secondary transform
  • FIG. 21 illustrates a flowchart of decoding a video signal based on a reduced secondary transform (RST) according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • RST reduced secondary transform
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a method of determining a transform type applied to a secondary transform according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a reduced transform structure based on a reduced factor as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 24 is a diagram to illustrate a method of adaptively applying a reduced transform and performing decoding as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 25 is a diagram to illustrate a method of adaptively applying a reduced transform and performing decoding as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 25 is a diagram to illustrate a method of adaptively applying a reduced transform and performing decoding as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • 26 and 27 illustrate, as an embodiment to which the present invention is applied, an example of a forward reduced secondary transform and a forward reduced secondary transform, and a pseudo code for deriving the same. It is a figure.
  • FIG. 28 illustrates an embodiment to which the present invention is applied and illustrates a method of applying a reduced quadratic transform to a non-square area.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating a reduced transformation controlled by a reduction factor as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating an inverse transform method according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • 31 is a diagram illustrating an inverse transform unit according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG 33 is a diagram illustrating the structure of a content streaming system according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • terms used in the present invention may be replaced for more appropriate interpretation when there are general terms selected to describe the invention or other terms having similar meanings.
  • signals, data, samples, pictures, frames, blocks, etc. may be appropriately replaced and interpreted in each coding process.
  • partitioning, decomposition, splitting, and division may be appropriately replaced and interpreted in each coding process.
  • MTS Multiple Transform Selection
  • AMT Adaptive Multiple Transform
  • EMT Explicit Multiple Transform
  • mts_idx may also be expressed as AMT_idx, EMT_idx, tu_mts_idx, AMT_TU_idx, EMT_TU_idx, transform index, or transform combination index. It is not limited to this expression.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an encoder in which encoding of a video signal is performed as an embodiment to which the present invention is applied.
  • the encoder 100 may include an image splitter 110, a transformer 120, a quantizer 130, an inverse quantizer 140, an inverse transformer 150, a filter 160, and a decoder. It may include a decoded picture buffer (DPB) 170, an inter predictor 180, an intra predictor 185, and an entropy encoder 190.
  • DPB decoded picture buffer
  • the image divider 110 may divide an input image (or a picture or a frame) input to the encoder 100 into one or more processing units.
  • the processing unit may be a Coding Tree Unit (CTU), a Coding Unit (CU), a Prediction Unit (PU), or a Transform Unit (TU).
  • CTU Coding Tree Unit
  • CU Coding Unit
  • PU Prediction Unit
  • TU Transform Unit
  • the terms are only used for the convenience of description of the present invention, the present invention is not limited to the definition of the terms.
  • the term coding unit is used as a unit used in encoding or decoding a video signal, but the present invention is not limited thereto and may be appropriately interpreted according to the present invention.
  • the encoder 100 may generate a residual signal by subtracting a prediction signal output from the inter predictor 180 or the intra predictor 185 from the input image signal, and generate the residual signal. Is transmitted to the converter 120.
  • the transformer 120 may generate a transform coefficient by applying a transform technique to the residual signal.
  • the conversion process may be applied to a block (square or rectangle) divided by a quadtree structured square block, a binarytree structure, a ternary tree structure, or an asymmetric structure.
  • the transform unit 120 may perform a transform based on a plurality of transforms (or transform combinations), and this transform method may be referred to as a multiple transform selection (MTS).
  • MTS may be referred to as an Adaptive Multiple Transform (AMT) or an Enhanced Multiple Transform (EMT).
  • AMT Adaptive Multiple Transform
  • EMT Enhanced Multiple Transform
  • the MTS may refer to a transform scheme performed based on a transform (or transform combinations) adaptively selected from a plurality of transforms (or transform combinations).
  • the plurality of transforms may include the transform (or transform combinations) described in FIG. 6 of the present specification.
  • the transform or transform type may be expressed as, for example, DCT-Type 2, DCT-II, DCT2, or DCT-2.
  • the converter 120 may perform the following embodiments.
  • the present invention provides a method of designing an RST that can be applied to a 4x4 block.
  • the present invention provides a configuration of a region to which 4x4 RST is to be applied, a method of arranging transform coefficients generated after applying 4x4 RST, a scan order of arranged transform coefficients, a method of arranging transform coefficients generated for each block, and the like.
  • the present invention provides a method of coding a transform index that specifies 4x4 RST.
  • the present invention provides a method of conditionally coding a corresponding transform index by checking whether a non-zero transform coefficient exists in an unacceptable region when applying 4x4 RST.
  • the present invention provides a method of conditionally coding a corresponding transform index after coding a last non-zero transform coefficient position, and then omitting relevant residual coding for positions that are not allowed.
  • the present invention provides a method of applying different transform index coding and residual coding to a luma block and a chroma block when applying 4x4 RST.
  • the quantization unit 130 may quantize the transform coefficients and transmit the quantized coefficients to the entropy encoding unit 190, and the entropy encoding unit 190 may entropy code the quantized signal and output the bitstream.
  • the converter 120 and the quantization unit 130 are described as separate functional units, the present invention is not limited thereto and may be combined into one functional unit. In the case of the inverse quantization unit 140 and the inverse transform unit 150, the same may be combined into one functional unit.
  • the quantized signal output from the quantization unit 130 may be used to generate a prediction signal.
  • the quantized signal may restore the residual signal by applying inverse quantization and inverse transformation through the inverse quantization unit 140 and the inverse transform unit 150 in the loop.
  • a reconstructed signal may be generated by adding the reconstructed residual signal to a prediction signal output from the inter predictor 180 or the intra predictor 185.
  • deterioration of the block boundary may occur due to the quantization error generated in the above compression process. This phenomenon is called blocking artifacts, which is one of the important factors in evaluating image quality.
  • a filtering process may be performed. Through this filtering process, the image quality can be improved by removing the blocking degradation and reducing the error of the current picture.
  • the filtering unit 160 applies filtering to the reconstruction signal and outputs it to the reproduction apparatus or transmits the decoded picture buffer to the decoding picture buffer 170.
  • the filtered signal transmitted to the decoded picture buffer 170 may be used as the reference picture in the inter predictor 180. As such, by using the filtered picture as a reference picture in the inter prediction mode, not only image quality but also encoding efficiency may be improved.
  • the decoded picture buffer 170 may store the filtered picture for use as a reference picture in the inter prediction unit 180.
  • the inter prediction unit 180 performs temporal prediction and / or spatial prediction to remove temporal redundancy and / or spatial redundancy with reference to a reconstructed picture.
  • the reference picture used to perform the prediction is a transformed signal that has been quantized and dequantized in units of blocks at the time of encoding / decoding in the previous time, blocking artifacts or ringing artifacts may exist. have.
  • the inter prediction unit 180 may interpolate the signals between pixels in sub-pixel units by applying a lowpass filter in order to solve performance degradation due to discontinuity or quantization of such signals.
  • the subpixel refers to a virtual pixel generated by applying an interpolation filter
  • the integer pixel refers to an actual pixel existing in the reconstructed picture.
  • the interpolation method linear interpolation, bi-linear interpolation, wiener filter, or the like may be applied.
  • the interpolation filter may be applied to a reconstructed picture to improve the precision of prediction.
  • the inter prediction unit 180 generates an interpolation pixel by applying an interpolation filter to integer pixels, and uses an interpolated block composed of interpolated pixels as a prediction block. You can make predictions.
  • the intra predictor 185 may predict the current block by referring to samples around the block to which current encoding is to be performed.
  • the intra prediction unit 185 may perform the following process to perform intra prediction. First, reference samples necessary for generating a prediction signal may be prepared. The prediction signal may be generated using the prepared reference sample. Then, the prediction mode is encoded. In this case, the reference sample may be prepared through reference sample padding and / or reference sample filtering. Since the reference sample has been predicted and reconstructed, there may be a quantization error. Accordingly, the reference sample filtering process may be performed for each prediction mode used for intra prediction to reduce such an error.
  • a prediction signal generated through the inter predictor 180 or the intra predictor 185 may be used to generate a reconstruction signal or to generate a residual signal.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a decoder in which decoding of a video signal is performed as an embodiment to which the present invention is applied.
  • the decoder 200 includes a parser (not shown), an entropy decoder 210, an inverse quantizer 220, an inverse transformer 230, a filter 240, and a decoded picture buffer (DPB).
  • a decoded picture buffer unit 250, an inter predictor 260, and an intra predictor 265 may be included.
  • the reconstructed video signal output through the decoder 200 may be reproduced through the reproducing apparatus.
  • the decoder 200 may receive a signal output from the encoder 100 of FIG. 1, and the received signal may be entropy decoded through the entropy decoding unit 210.
  • the inverse quantization unit 220 obtains a transform coefficient from the entropy decoded signal using the quantization step size information.
  • the inverse transform unit 230 inversely transforms the transform coefficient to obtain a residual signal.
  • the present invention provides a method of configuring a transform combination for each transform configuration group divided by at least one of a prediction mode, a block size, or a block shape.
  • 230 may perform an inverse transform based on the transform combination constructed by the present invention.
  • the embodiments described herein may be applied.
  • the inverse transform unit 230 may perform the following embodiments.
  • the present invention provides a method for reconstructing a video signal based on a reduced secondary transform.
  • the inverse transform unit 230 induces a secondary transform corresponding to a secondary transform index, performs an inverse secondary transform on a transform coefficient block using the secondary transform, and performs the inverse secondary transform.
  • the reverse first order transform may be performed on the performed block.
  • the secondary transform refers to a reduced secondary transform, and the reduced secondary transform is inputted with N residual data (Nx1 residual vector) and L (L ⁇ N) transform coefficient data Lx1. Transform coefficient vector) is output.
  • the reduced quadratic transform is applied to a specific region of the current block, and the specific region is an upper left MxM (M ⁇ N) region in the current block.
  • a 4x4 reduced quadratic transformation is applied to each of the divided 4x4 blocks in the current block.
  • the second transform index is obtained based on the position of the last non-zero transform coefficient in the transform coefficient block.
  • the secondary transform index is obtained, and the specific region performs transform coefficients according to a scan order when the reduced secondary transform is applied.
  • the specific region When placed, it is characterized by indicating the remaining region except for the position where the non-zero transform coefficient may exist.
  • the inverse transform unit 230 may derive a transform combination corresponding to the primary transform index and perform a reverse primary transform using the transform combination.
  • the primary transform index corresponds to any one of a plurality of transform combinations composed of a combination of DST7 and / or DCT8, and the transform combination includes a horizontal transform and a vertical transform.
  • the horizontal transformation and the vertical transformation correspond to either the DST7 or the DCT8.
  • the inverse quantization unit 220 and the inverse transform unit 230 are described as separate functional units, the present invention is not limited thereto and may be combined into one functional unit.
  • a reconstructed signal is generated by adding the obtained residual signal to a prediction signal output from the inter predictor 260 or the intra predictor 265.
  • the filtering unit 240 applies filtering to the reconstructed signal and outputs the filtering to the reproducing apparatus or transmits it to the decoded picture buffer unit 250.
  • the filtered signal transmitted to the decoded picture buffer unit 250 may be used as the reference picture in the inter predictor 260.
  • the embodiments described in the transform unit 120 and the respective functional units of the encoder 100 may be equally applied to the inverse transform unit 230 and the corresponding functional units of the decoder, respectively.
  • FIG. 3 is an embodiment to which the present invention can be applied,
  • Figure 3A is QT (QuadTree, hereinafter referred to as 'QT')
  • Figure 3B is BT (Binary Tree, hereinafter 'BT')
  • Figure 3C is TT (Ternary) Tree, hereinafter referred to as 'TT')
  • FIG. 3D is a diagram for describing block division structures by an AT (Asymmetric Tree, hereinafter called 'AT').
  • one block may be divided on a QT (QuadTree) basis.
  • one sub block divided by QT may be further divided recursively using QT.
  • Leaf blocks that are no longer QT split may be split by at least one of Binary Tree (BT), Ternary Tree (TT), and Asymmetric Tree (AT).
  • BT may have two types of divisions: horizontal BT (2NxN, 2NxN) and vertical BT (Nx2N, Nx2N).
  • the TT may have two types of divisions, horizontal TT (2Nx1 / 2N, 2NxN, 2Nx1 / 2N) and vertical TT (1 / 2Nx2N, Nx2N, 1 / 2Nx2N).
  • AT is horizontal-up AT (2Nx1 / 2N, 2Nx3 / 2N), horizontal-down AT (2Nx3 / 2N, 2Nx1 / 2N), vertical-left AT (1 / 2Nx2N, 3 / 2Nx2N), vertical-right AT (3 / 2Nx2N, 1 / 2Nx2N) can be divided into four types.
  • Each BT, TT, AT may be further recursively divided using BT, TT, AT.
  • Block A may be divided into four sub-blocks A0, A1, A2, A3 by QT.
  • the sub block A1 may be divided into four sub blocks B0, B1, B2, and B3 by QT.
  • Block B3 which is no longer divided by QT, may be divided into vertical BT (C0, C1) or horizontal BT (D0, D1). Like the block C0, each subblock may be further recursively divided into the form of horizontal BT (E0, E1) or vertical BT (F0, F1).
  • Block B3C shows an example of TT partitioning.
  • Block B3 which is no longer divided by QT, may be divided into vertical TT (C0, C1, C2) or horizontal TT (D0, D1, D2).
  • each subblock may be further recursively divided into a form of horizontal TT (E0, E1, E2) or vertical TT (F0, F1, F2).
  • Block B3 which is no longer divided by QT, may be divided into vertical AT (C0, C1) or horizontal AT (D0, D1). Like block C1, each subblock may be further recursively divided into the form of horizontal AT (E0, E1) or vertical TT (F0, F1).
  • a sub block divided by BT may be divided by TT or AT.
  • the sub-block divided by TT can be divided by BT or AT.
  • a sub block divided by AT may be divided by BT or TT.
  • each sub block may be divided into vertical BTs, or after the vertical BT division, each sub block may be divided into horizontal BTs.
  • the two types of division methods differ in the order of division, but have the same shape.
  • searching from left to right and from top to bottom, and searching for a block means an order of determining whether each divided sub-block is divided further, or when each sub-block is no longer divided
  • a coding order of a block may be referred to, or a search order when referring to information of another neighboring block in a subblock.
  • FIG. 4 shows a schematic block diagram of a transform and quantization unit 120/130, an inverse quantization and inverse transform unit 140/150 in an encoder
  • FIG. Shows a schematic block diagram of the inverse quantization and inverse transform units 220/230 in the decoder.
  • the transform and quantization unit 120/130 may include a primary transform unit 121, a secondary transform unit 122, and a quantization unit 130. Can be.
  • the inverse quantization and inverse transform unit 140/150 may include an inverse quantization unit 140, an inverse secondary transform unit 151, and an inverse primary transform unit 152. Can be.
  • the inverse quantization and inverse transform units 220 and 230 may include an inverse quantization unit 220, an inverse secondary transform unit 231, and an inverse primary transform unit. 232 may include.
  • the transformation may be performed through a plurality of steps when performing the transformation.
  • two stages of a primary transform and a secondary transform may be applied as in FIG. 4, or more transformation steps may be used according to an algorithm.
  • the primary transform may be referred to as a core transform.
  • the primary transform unit 121 may apply a primary transform to a residual signal, wherein the primary transform is set in a table at an encoder and / or a decoder. Can be
  • Discrete Cosine Transform type 2 (hereinafter, referred to as 'DCT2') may be applied.
  • Discrete Sine Transform-type 7 (hereinafter, referred to as 'DST7') may be applied only to a specific case.
  • DST7 may be applied to a 4 ⁇ 4 block in the intra prediction mode.
  • the secondary transform unit 122 may apply a secondary transform to the primary transformed signal, where the secondary transform is performed by an encoder and / or a decoder. Can be defined as a table.
  • the secondary transform may be conditionally applied to a non-separable secondary transform (hereinafter, referred to as 'NSST').
  • 'NSST' non-separable secondary transform
  • the NSST is applied only to an intra prediction block and may have a transform set applicable to each prediction mode group.
  • the prediction mode group may be set based on symmetry with respect to the prediction direction. For example, since the prediction mode 52 and the prediction mode 16 are symmetrical based on the prediction mode 34 (diagonal direction), the same transform set may be applied by forming one group. In this case, when the transform for the prediction mode 52 is applied, the input data is transposed and then applied, since the prediction set 16 and the transform set are the same.
  • each since there is no symmetry in the direction, each has a transform set, and the transform set may be composed of two transforms. For the remaining directional mode, three transforms may be configured per transform set.
  • combinations of various transforms DST 7, DCT 8, DST 1, and DCT 5 of MTS may be applied.
  • FIG. 6 may be applied.
  • DST7 may be applied as a secondary transform.
  • the second transform may not be applied to the entire first transformed block but may be applied only to a top-left specific region. For example, if the block size is 8x8 or more, 8x8 NSST is applied, and if the block size is less than 8x8, 4x4 quadratic transformation may be applied. In this case, after dividing into 4x4 blocks, 4x4 quadratic transformation may be applied.
  • 4x4 quadratic transformation may be applied.
  • the secondary transform eg, NSST
  • 4x4 secondary transform 4x4 secondary transform
  • 8x8 secondary transform will be described in more detail with reference to FIGS. 12 to 15 and other embodiments in the specification.
  • the quantization unit 130 may perform quantization on the quadratic transformed signal.
  • the inverse quantization and inverse transform unit 140/150 performs the above-described process in reverse, and redundant description thereof will be omitted.
  • FIG. 5 shows a schematic block diagram of inverse quantization and inverse transform units 220/230 in a decoder.
  • the inverse quantization and inverse transform units 220 and 230 may include an inverse quantization unit 220, an inverse secondary transform unit 231, and an inverse primary transform unit. 232 may include.
  • the inverse quantization unit 220 obtains a transform coefficient from the entropy decoded signal using the quantization step size information.
  • the inverse secondary transform unit 231 performs an inverse secondary transform on the transform coefficients.
  • the inverse secondary transform represents an inverse transform of the secondary transform described with reference to FIG. 4.
  • combinations of various transforms DST 7, DCT 8, DST 1, and DCT 5 of MTS may be applied.
  • FIG. 6 may be applied.
  • the inverse primary transform unit 232 performs an inverse first transform on an inverse secondary transformed signal (or block) and obtains a residual signal.
  • the inverse primary transform indicates an inverse transform of the primary transform described with reference to FIG. 4.
  • combinations of various transforms DST 7, DCT 8, DST 1, and DCT 5 of MTS may be applied.
  • FIG. 6 may be applied.
  • DST7 may be applied as a primary transform.
  • DCT8 may be applied as a primary transform.
  • the present invention provides a method of configuring a transform combination for each transform configuration group divided by at least one of a prediction mode, a block size, or a block shape.
  • Inverse primary transform unit 232 may perform an inverse transform based on the transform combination constructed by the present invention.
  • the embodiments described herein may be applied.
  • FIG. 6 is a table illustrating a transform configuration group to which Multiple Transform Selection (MTS) is applied as an embodiment to which the present invention is applied.
  • MTS Multiple Transform Selection
  • the j-th transform combination candidate for the transform setting group G i is represented by a pair as shown in Equation 1 below.
  • H (G i , j) indicates a horizontal transform for the j th candidate
  • V (G i , j) indicates a vertical transform for the j th candidate.
  • H (G 3 , 2) DST7
  • V (G 3 , 2) DCT8.
  • the value assigned to H (G i , j) or V (G i , j) may be a nominal value to distinguish between transformations, as in the example above, or may be an index value indicating the transformation. It may also be a 2D matrix for the corresponding transformation.
  • 2D matrix values for DCT and DST may be expressed as in Equations 2 to 3 below.
  • DST or DCT is represented by S or C
  • the type number is expressed in superscripts in the form of Roman numerals, and N in the subscript indicates NxN conversion.
  • the Wow A 2D matrix such as assumes that column vectors form a transform basis.
  • transform configuration groups may be determined based on a prediction mode, and the number of groups may be six (G0 to G5) in total.
  • G0 to G4 correspond to a case where intra prediction is applied
  • G5 represents transform combinations (or transform sets and transform combination sets) applied to a residual block generated by inter prediction.
  • One transform combination is a horizontal transform (or row transform) applied to the rows of the corresponding 2D block and a vertical transform (or column) applied to the columns. It can consist of a column (column transform).
  • all of the transform configuration groups may have four transform combination candidates.
  • the four transform combination candidates may be selected or determined through a transform combination index of 0 to 3, and may encode and transmit the transform combination index from an encoder to a decoder.
  • the residual data (or residual signal) obtained through intra prediction may have different statistical characteristics according to the intra prediction mode. Accordingly, as shown in FIG. 6, transforms other than the general cosine transform may be applied to each intra prediction mode.
  • a plurality of transform combinations may be applied to each transform setting group divided in each intra prediction mode column.
  • the plurality of transformation combinations may be composed of four (row direction transformation, column direction transformation) combinations.
  • DST-7 and DCT-5 may be applied in both the row (horizontal) direction and the column (vertical) direction, allowing a total of four combinations.
  • transform combination index may be referred to as an MTS index and may be expressed as mts_idx.
  • the DCT2 may be optimal for both the row direction and the column direction due to the characteristics of the residual signal. Therefore, the transformation can be adaptively performed by defining the MTS flag for each coding unit. Here, if the MTS flag is 0, DCT2 is applied to both the row direction and the column direction. If the MTS flag is 1, one of four combinations may be selected or determined through the MTS index.
  • the MTS flag when the MTS flag is 1, if the number of non-zero transform coefficients for one transform unit is not greater than a threshold value, the DST ⁇ for both the row direction and the column direction is not applied without applying the transform kernels of FIG. 6. 7 can be applied.
  • the threshold may be set to 2, which may be set differently based on the block size or the size of the transform unit. This is also applicable to other embodiments of the specification.
  • the amount of additional information transmission may be reduced by applying DST-7 without parsing an MTS index.
  • the MTS index when the MTS flag is 1, when the number of non-zero transform coefficients for one transform unit is greater than the threshold value, the MTS index may be parsed, and the horizontal transform and the vertical transform may be determined based on the MTS index.
  • the MTS may be applied only when the width and height of the transform unit are both 32 or less.
  • FIG. 6 may be preset through off-line training.
  • the MTS index may be defined as one index that can simultaneously indicate a combination of a horizontal transform and a vertical transform.
  • the MTS index may separately define a horizontal transform index and a vertical transform index.
  • the MTS flag or the MTS index may be defined at at least one level of a sequence, picture, slice, block, coding unit, transform unit, or prediction unit.
  • the MTS flag or the MTS index may be defined at at least one level of a sequence parameter set (SPS), a coding unit, or a transform unit.
  • the syntax flag for enabling / disable of the MTS may be defined at at least one level of a sequence parameter set (SPS), a picture parameter set (PPS), or a slice header.
  • the transform combination (horizontal transform, vertical transform) corresponding to the transform index may be configured without dependence on the MTS flag, the prediction mode and / or the block shape.
  • the transform combination may be configured of at least one of DCT2, DST7 and / or DCT8.
  • the transformation combination is respectively (DCT2, DCT2), (DST7, DST7), (DCT8, DST7), (DST7, DCT8), (DCT8, DCT8 May be).
  • FIG. 7 is an embodiment to which the present invention is applied and is a flowchart illustrating an encoding process in which MTS (Multiple Transform Selection) is performed.
  • MTS Multiple Transform Selection
  • it may consist of a mixture of separable transforms and non-separable transforms.
  • a non-separable transform selection of a row / column transform or selection of a horizontal / vertical direction is unnecessary, and a separable transform is required.
  • the transform combinations of FIG. 6 can only be used if is selected.
  • the schemes proposed in this specification may be applied regardless of a primary transform or a secondary transform. That is, there is no restriction that it should be applied to either one, and both can be applied.
  • the primary transform may mean a transform for transforming a residual block first
  • the secondary transform is a block generated as a result of the primary transform. This may mean a transformation for applying a transformation to the.
  • the encoder may determine a transform setting group corresponding to the current block (S710).
  • the conversion setting group may mean the conversion setting group of FIG. 6, but the present invention is not limited thereto and may be configured with other conversion combinations.
  • the encoder may perform transform on candidate transform combinations available in the transform configuration group (S720).
  • the encoder may determine or select a transformation combination having the lowest RD (Rate Distortion) cost (S730).
  • the encoder may encode a transform combination index corresponding to the selected transform combination (S740).
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a decoding process in which MTS (Multiple Transform Selection) is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • MTS Multiple Transform Selection
  • the decoder may determine a transform setting group for the current block (S810).
  • the decoder may parse (or obtain) a transform combination index from a video signal, where the transform combination index may correspond to any one of a plurality of transform combinations in the transform setting group (S820).
  • the transform configuration group may include a Discrete Sine Transform type 7 (DST7) and a Discrete Cosine Transform type 8 (DCT8).
  • DST7 Discrete Sine Transform type 7
  • DCT8 Discrete Cosine Transform type 8
  • the transform combination index may be referred to as an MTS index.
  • the transform setting group may be set based on at least one of a prediction mode, a block size, or a block shape of the current block.
  • the decoder may derive a transform combination corresponding to the transform combination index (S830).
  • the transform combination may include a horizontal transform and a vertical transform, and may include at least one of the DST-7 and the DCT-8.
  • the transform combination may mean the transform combination described with reference to FIG. 6, but the present invention is not limited thereto. That is, a configuration by other transform combinations according to another embodiment of the present specification is also possible.
  • the decoder may perform inverse transform on the current block based on the transform combination (S840). If the transform combination consists of a row (horizontal) transform and a column (vertical) transform, the row (horizontal) transform may be applied first, followed by the column (vertical) transform. However, the present invention is not limited thereto, and in the case of applying the opposite or non-separated transform, the non-separated transform may be applied immediately.
  • the inverse transform of the DST-7 or the inverse transform of the DCT-8 may be applied to each row after applying the columns.
  • the vertical transformation or the horizontal transformation a different transformation may be applied to each row and / or each column.
  • the transform combination index may be obtained based on an MTS flag indicating whether MTS is performed. That is, the transform combination index may be obtained when MTS is performed according to the MTS flag.
  • the decoder may determine whether the number of non-zero transform coefficients is greater than a threshold. In this case, the transform combination index may be obtained when the number of non-zero transform coefficients is greater than a threshold.
  • the MTS flag or the MTS index may be defined at at least one level of a sequence, picture, slice, block, coding unit, transform unit, or prediction unit.
  • the inverse transform may be applied only when the width and height of the transform unit are both 32 or less.
  • step S810 may be preset and omitted in the encoder and / or the decoder.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a process of encoding an MTS flag and an MTS index according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the encoder may determine whether Multiple Transform Selection (MTS) is applied to the current block (S910).
  • MTS Multiple Transform Selection
  • the encoder may determine an MTS index based on at least one of a prediction mode, a horizontal transform, and a vertical transform of the current block (S930).
  • the MTS index means an index indicating any one of a plurality of transform combinations for each intra prediction mode, and the MTS index may be transmitted for each transform unit.
  • the encoder may encode the MTS index (S940).
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a decoding process of applying a horizontal transform or a vertical transform to a row or a column based on an MTS flag and an MTS index according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the decoder may parse the MTS flag from the bitstream (S1010).
  • the MTS flag may indicate whether multiple transform selection (MTS) is applied to the current block.
  • MTS multiple transform selection
  • the decoder may check whether Multiple Transform Selection (MTS) is applied to the current block based on the MTS flag (S1020). For example, it may be checked whether the MTS flag is 1 or not.
  • MTS Multiple Transform Selection
  • the decoder may check whether the number of non-zero transform coefficients is greater than (or greater than) a threshold value (S1030). For example, the threshold may be set to 2, which may be set differently based on the block size or the size of the transform unit.
  • the decoder may parse an MTS index (S1040).
  • the MTS index means an index indicating any one of a plurality of transform combinations for each intra prediction mode or inter prediction mode, and the MTS index may be transmitted for each transform unit.
  • the MTS index may mean an index indicating any one transform combination defined in a preset transform combination table, and the preset transform combination table may mean the FIG. 6, but the present invention is limited thereto. It doesn't work.
  • the decoder may derive or determine a horizontal transform and a vertical transform based on at least one of the MTS index and the prediction mode (S1050).
  • the decoder may derive a transform combination corresponding to the MTS index.
  • the decoder may derive or determine a horizontal transform and a vertical transform corresponding to the MTS index.
  • the decoder may apply a predetermined vertical inverse transform for each column (S1060).
  • the vertical inverse transform may be an inverse transform of DST7.
  • the decoder may apply a predetermined horizontal inverse transformation for each row (S1070).
  • the horizontal inverse transform may be an inverse transform of DST7. That is, when the number of non-zero transform coefficients is not greater than a threshold value, a transform kernel preset by an encoder or a decoder may be used.
  • a conversion kernel for example, DCT-2, DST-7, DCT-8) that is not widely defined in the conversion combination table as shown in FIG. 6 may be used.
  • the decoder may apply a predetermined vertical inverse for each column (S1080).
  • the vertical inverse transform may be an inverse transform of DCT2.
  • the decoder may apply a predetermined horizontal inverse transformation for each row (S1090).
  • the horizontal inverse transform may be an inverse transform of DCT2. That is, when the MTS flag is 0, a conversion kernel preset by the encoder or the decoder may be used. For example, a conversion kernel that is not widely defined in the conversion combination table as shown in FIG. 6 may be used.
  • FIG. 11 is an embodiment to which the present invention is applied and shows a flowchart of performing inverse transformation based on transformation related parameters.
  • the decoder to which the present invention is applied may acquire sps_mts_intra_enabled_flag or sps_mts_inter_enabled_flag (S1110).
  • sps_mts_intra_enabled_flag indicates whether tu_mts_flag exists in the residual coding syntax of the intra coding unit.
  • sps_mts_intra_enabled_flag 0 tu_mts_flag is not present in the residual coding syntax of the intra coding unit
  • sps_mts_intra_enabled_flag 0 tu_mts_flag is present in the residual coding syntax of the intra coding unit
  • sps_mts_inter_enabled_flag indicates whether tu_mts_flag exists in the residual coding syntax of the inter coding unit.
  • tu_mts_flag indicates whether multiple transform selection (hereinafter, referred to as 'MTS') is applied to the residual sample of the luma transform block.
  • At least one of the embodiments of the present disclosure may be applied to the tu_mts_flag.
  • mts_idx indicates which transform kernel is applied to luma residual samples along the horizontal and / or vertical direction of the current transform block.
  • At least one of the document embodiments may be applied.
  • at least one of the embodiments of FIG. 6 may be applied.
  • the decoder may derive a transform kernel corresponding to mts_idx (S1140).
  • the transform kernel corresponding to mts_idx may be defined by being divided into a horizontal transform and a vertical transform.
  • transform kernels may be applied to the horizontal transform and the vertical transform.
  • present invention is not limited thereto, and the same transform kernel may be applied to the horizontal transform and the vertical transform.
  • mts_idx may be defined as shown in Table 1 below.
  • the decoder may perform inverse transformation on the basis of the transform kernel (S1150).
  • an embodiment in which tu_mts_flag is acquired to determine whether to apply MTS and mts_idx is obtained based on the obtained tu_mts_flag value is determined based on an embodiment, but the present invention is not limited thereto.
  • the decoder may parse the mts_idx directly without par_tu_mts_flag to determine the transform kernel.
  • Table 1 described above may be used. That is, if mts_idx indicates 0, apply DCT-2 in the horizontal / vertical direction, and if mts_idx indicates non-zero, apply DST-7 and / or DCT-8 according to mts_idx. Can be.
  • the decoder may check the transform size nTbS (S10).
  • the transform size nTbS may be a variable representing a horizontal sample size of scaled transform coefficients.
  • the decoder may check the transform kernel type trType (S20).
  • the transform kernel type trType may be a variable representing the type of the transform kernel, and various embodiments of the present disclosure may be applied.
  • the transform kernel type trType may include a horizontal transform kernel type trTypeHor and a vertical transform kernel type trTypeVer.
  • DCT2 when the transform kernel type (trType) is 0, DCT2 may be represented, 1 is DST7, and 2 may be DCT8.
  • the decoder may perform transform matrix multiplication based on at least one of a transform size nTbS or a transform kernel type (S30).
  • the predetermined transform matrix 1 may be applied when performing the transform matrix multiplication.
  • the predetermined transform matrix 2 may be applied when performing the transform matrix multiplication.
  • the predetermined transform matrix 3 may be applied when performing the transform matrix multiplication.
  • the predefined transform matrix 4 may be applied.
  • the predefined transform matrices 5, 6, 7, and 8 can be applied, respectively.
  • the predefined conversion matrices (1) to (8) may respectively correspond to any one of various types of conversion matrices.
  • a transformation matrix of the type illustrated in FIG. 6 may be applied.
  • the decoder may derive a transform sample (or transform coefficient) based on transform matrix multiplication (S40).
  • FIG. 12 is a table showing allocation of a transform set for each intra prediction mode in NSST according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • NST Non-Separable Secondary Transform
  • the secondary transform unit may apply a secondary transform on the primary transformed signal, where the secondary transform may be defined as a table at the encoder and / or the decoder. Can be.
  • the secondary transform may be conditionally applied to a non-separable secondary transform (hereinafter, referred to as 'NSST').
  • 'NSST' non-separable secondary transform
  • the NSST is applied only to an intra prediction block and may have a transform set applicable to each prediction mode group.
  • the prediction mode group may be set based on symmetry with respect to the prediction direction. For example, since the prediction mode 52 and the prediction mode 16 are symmetrical based on the prediction mode 34 (diagonal direction), the same transform set may be applied by forming one group. In this case, when the transform for the prediction mode 52 is applied, the input data is transposed and then applied, since the prediction set 16 and the transform set are the same.
  • each transform set since there is no symmetry in the direction, each has a transform set, and the transform set may be composed of two transforms.
  • three transforms may be configured per transform set.
  • the present invention is not limited thereto, and each transform set may be composed of a plurality of transforms.
  • a transform set table other than that shown in FIG. 12 may be defined.
  • a transform set may be determined from a predefined table according to an intra prediction mode (or an intra prediction mode group).
  • a syntax indicating a specific transform in the transform set determined according to the intra prediction mode may be signaled from the encoder to the decoder.
  • a predefined transform set may be allocated to the grouped intra prediction modes (or intra prediction mode groups).
  • the IntraPredMode value may be a mode value converted in consideration of Wide Angle Intra Prediction (WAIP).
  • WAIP Wide Angle Intra Prediction
  • FIG. 13 shows a calculation flow diagram for Givens rotation as an embodiment to which the present invention is applied.
  • the NSST may not be applied to the entire first transformed block but may be applied only to a top-left 8 ⁇ 8 region. For example, if the block size is 8x8 or more, 8x8 NSST is applied, and if the block size is less than 8x8, 4x4 NSST is applied. In this case, 4x4 NSST is applied after dividing into 4x4 blocks.
  • 8x8 NSST and 4x4 NSST follow the transformation combination scheme described in this document, and because they are non-separable transforms, 8x8 NSST receives 64 data and outputs 64 data, and 4x4 NSST has 16 inputs and 16 Has outputs
  • Both 8x8 NSST and 4x4 NSST consist of a hierarchical combination of Givenns rotations.
  • a matrix corresponding to one Givens rotation is represented by Equation 4 below, and the matrix product is represented by Equation 5 below.
  • Givens rotation layer a bundle of 32 or 8 is used to form a Givens rotation layer.
  • Output data for one Givens rotation layer is passed as input data for the next Givens rotation layer.
  • FIG. 14 shows a round configuration in a 4x4 NSST composed of Givens rotation layer and permutations as an embodiment to which the present invention is applied.
  • Givens rotation layers are sequentially processed in the case of 4 ⁇ 4 NSST. As shown in FIG. 14, output data for one Givens rotation layer is transferred to input data for the next Givens rotation layer through i.e.shuffling.
  • the patterns to be substituted are regularly determined.
  • 4 ⁇ 4 NSST four Givens rotating layers and corresponding substitutions are combined to form a round.
  • the Givens rotation layers and permutations applied in the forward NSST may be performed in the reverse order.
  • FIG. 15 is a block diagram illustrating an operation of a forward reduced transform and a forward reduced transform in an embodiment to which the present invention is applied.
  • a reduced transform (hereinafter, referred to as RT) leaves only R of N transform basis vectors (R ⁇ N).
  • R ⁇ N The matrix for the forward RT generating the transform coefficients is given by Equation 6 below.
  • the reduction factor is defined as R / N (R ⁇ N).
  • the number of elements of the reduced transform is R * N, which is smaller than the size of the entire matrix (N * N).
  • the required matrix is the R / N of the entire matrix.
  • the required number of multiplications is RxN, which is R / N lower than the original NxN.
  • Applying the reduced transform has R coefficients, so only R coefficient values can be transmitted instead of N coefficients.
  • the RT may be referred to as an 8x8 reduced quadratic transform (8x8 RST).
  • the forward 8x8 RST has a 16x64 matrix form and the reverse 8x8 RST has a 64x16 matrix form.
  • the same transform set configuration as in FIG. 12 can be applied. That is, the corresponding 8x8 RST may be applied according to the transform set in FIG. 12.
  • one transform set in FIG. 12 when one transform set in FIG. 12 is composed of two or three transforms according to an intra prediction mode, one of up to four transforms including a case where no second-order transform is applied Can be configured to select.
  • one transform can be regarded as an identity matrix.
  • index 0 When indexes of 0, 1, 2, and 3 are assigned to the four transforms, a syntax element called an NSST index may be signaled for each transform block, thereby specifying a corresponding transform. That is, 8x8 NSST can be designated for the 8x8 upper left block through the NSST index, and 8x8 RST can be designated in the RST configuration.
  • index 0 may be allocated to an identity matrix, that is, a case in which a quadratic transformation is not applied.
  • FIG. 16 illustrates an embodiment to which the present invention is applied and shows a process of performing a reverse scan from the 64 th to 17 th in the reverse scan order.
  • FIG. 16 illustrates scanning from the 17th coefficient to the 64th coefficient when the forward scanning order starts from 1 (in the forward scanning order). However, FIG. 16 illustrates a reverse scan, which indicates that the reverse scanning is performed from the 64th to the 17th.
  • the upper left 4x4 region is a region of interest (ROI) to which a valid transform coefficient is assigned, and the remaining region is empty. That is, a value of 0 may be allocated to the remaining area by default.
  • ROI region of interest
  • the 8x8 RST may be applied, and thus the NSST index may be changed. Can be coded.
  • conditional NSST index coding may be performed after the residual coding process because it is necessary to confirm the existence of non-zero transform coefficients.
  • the present invention addresses RST design and association optimization methods that can be applied to 4x4 blocks from an RST structure.
  • Embodiments described herein may be applied not only to 4x4 RST but also to 8x8 RST or other forms of transformation.
  • FIG. 17 shows three forward scan sequences for a transform coefficient block (transform block) as an embodiment to which the present invention is applied.
  • a non-separable transform that can be applied to one 4x4 block is a 16x16 transform. That is, when data elements constituting a 4x4 block are arranged in row-first or column-first order, a 16x1 vector may be used to apply a non-separated transform.
  • the forward 16x16 transform consists of 16 row-wise transformed basis vectors.
  • the inner product is applied to the 16x1 vector and each transformed basis vector to obtain transform coefficients for the transformed basis vector.
  • the process of obtaining the corresponding transform coefficients for all 16 transform basis vectors is equivalent to multiplying the 16x16 non-separated transform matrix by the input 16x1 vector.
  • the transform coefficients obtained by the matrix product have a 16 ⁇ 1 vector form, and statistical characteristics may be different for each transform coefficient. For example, when a 16x1 transform coefficient vector is composed of the 0 th element to the 15 th element, the variance of the 0 th element may be greater than the variance of the 15 th element. In other words, the larger the variance value is, the larger the element is.
  • Applying a reverse 16x16 non-separated transform from the 16x1 transform coefficients can restore the original 4x4 block signal. If the forward 16x16 non-separated transform is an orthonormal transform, the reverse 16x16 transform may be obtained through a transpose matrix for the forward 16x16 transform.
  • elements constituting the 16 ⁇ 1 transform coefficient vector may have different statistical characteristics.
  • the inverse transform is applied to some of the transforming coefficients first without using all of the transform coefficients, so that the signal is quite close to the original signal. Can be restored.
  • the inverse 16x16 non-separation transform is composed of 16 column basis vectors
  • only 16 L column basis vectors may be left to form a 16xL matrix. If only L transform coefficients of the transform coefficients are left (Lx1 vector) and the 16xL matrix is multiplied by the Lx1 vector, the original input 16x1 vector data and the 16x1 vector having no large error can be restored.
  • the Lx1 transform coefficient vector is obtained instead of the 16x1 transform coefficient vector when obtaining the transform coefficient.
  • the Lx1 transform coefficient vector is obtained instead of the 16x1 transform coefficient vector when obtaining the transform coefficient.
  • the transform basis vector has a high importance in terms of energy of a signal. May be advantageous in terms of coding efficiency.
  • the 4x4 RST may be applied as a secondary transform, and may be applied second to a block to which a primary transform such as DCT-type 2 is applied.
  • a primary transform such as DCT-type 2
  • the size of the block to which the first transform is applied is generally larger than 4x4. Therefore, when applying 4x4 RST to the NxN block, there are two methods as follows.
  • Embodiment 2-2 After dividing an area to be subjected to secondary transform into 4x4 blocks, 4x4 RST may be applied to each divided block.
  • the embodiment 2-1) and 2-2) may be mixed and applied.
  • 4x4 RST may be applied after splitting into 4x4 blocks only for the upper left MxM region.
  • the quadratic transformation is applied only to the upper left 8x8 region, and 8x8 RST is applied when the NxN block is equal to or larger than 8x8, and when the NxN block is smaller than 8x8 (4x4, 8x4, 4x8).
  • 4x4 RST may be applied after dividing into 4x4 blocks as in Example 2-2).
  • coding starts from the position farthest from the DC position. This is to improve coding performance by taking advantage of the fact that the quantized coefficient value is zero or close to zero as it moves away from the DC position.
  • FIG. 17 illustrates three forward scan sequences in units of a 4x4 transform block (CG) applied to HEVC.
  • CG 4x4 transform block
  • FIG. 17 illustrates three forward scan sequences in units of a 4x4 transform block (CG) applied to HEVC.
  • residual coding the reverse order of the scan order of FIG. 17 is followed (ie, coding is performed in the order of 16 to 1).
  • the present invention may be configured to determine the scan order according to the intra prediction mode in the same manner for the L transform coefficients.
  • FIG. 18 shows an embodiment to which the present invention is applied and shows positions of transform coefficients and forward scan order for each 4x4 block when a diagonal scan is applied and a 4x4 RST is applied to the upper left 4x8 block.
  • the conversion coefficients may be located as shown in FIG. 18.
  • each 4x4 block may have a transform coefficient, and a value of 0 may be assigned by default for positions marked with X.
  • the residual coding is performed by arranging L transform coefficients for each 4x4 block according to the scan order shown in FIG. 17 and filling zeros for the remaining (16-L) positions of each 4x4 block. Can be applied.
  • FIG. 19 illustrates an embodiment to which the present invention is applied and combines valid transform coefficients of two 4x4 blocks into one 4x4 block when a diagonal scan is applied in the upper left 4x8 block and 4x4 RST is applied. .
  • L transform coefficients arranged in two 4 ⁇ 4 blocks may be combined into one.
  • the transform coefficients of the two 4x4 blocks are summed up completely filling one 4x4 block, so that no transform coefficients remain in the other 4x4 block.
  • various methods may be applied to how to mix transform coefficients of two 4 ⁇ 4 blocks. Although may be combined in any order, the present invention can provide the following methods.
  • the transform coefficients for the first 4x4 block may be placed first, followed by the transform coefficients for the second 4x4 block.
  • a value 0 may be filled from L + 1 to 16th according to the transform coefficient scan order for each 4x4 block.
  • any one of the two 4x4 blocks is a non-zero value among the L + 1st to 16th positions, it can be seen that 4x4 RST is not applied.
  • a transform index (which can be referred to as an NSST index in this embodiment) for which transform to apply may be signaled.
  • a decoder can know the NSST index through bitstream parsing and perform this parsing after residual decoding.
  • the signaling cost can be reduced by selectively parsing the NSST index only when necessary.
  • 4x4 RST is applied to a plurality of 4x4 blocks in a specific region as shown in FIG. 18 (for example, all 4x4 RSTs may be applied or different 4x4 RSTs may be applied), one NSST index may be applied. 4x4 RST applied to all of the 4x4 blocks can be designated through. In this case, the same 4x4 RST may be specified, or 4x4 RST applied to each of all 4x4 blocks may be specified.
  • one NSST index determines 4x4 RST for all 4x4 blocks and whether or not to apply them, it is determined whether a non-zero transform coefficient exists at L + 1 th to 16 th positions for all the 4x4 blocks. Can be checked during the decoding process. As a result, if a non-zero transform coefficient exists (L + 1 to 16th position) in an unacceptable position even in one 4x4 block, the NSST index may not be coded.
  • the NSST index may be signaled separately for the luma block and the chroma block, and in the case of the chroma block, separate NSST indexes may be signaled for Cb and Cr, and one NSST index may be shared.
  • 4x4 RST designated by the same NSST index may be applied.
  • the 4x4 RST for Cb and Cr may be the same, or the NSST index may be the same, but may have separate 4x4 RST.
  • whether to apply 4x4 RST may be configured to know through the NSST index. For example, if the NSST index is 0, 4x4 RST is not applied.
  • the signaling may be performed through a separate syntax element (e.g. NSST flag).
  • a separate syntax element e.g. NSST flag
  • the NSST flag is parsed first to determine whether 4x4 RST is applied, and if the NSST flag value is 1, residual coding is omitted for positions where no valid transform coefficient can exist. can do.
  • the first non-zero transform coefficient position on the TU is coded first. If the coding for the NSST index is performed after the last non-zero transform coefficient coding and the position of the last non-zero transform coefficient is assumed to apply 4x4 RST, the non-zero transform is performed. If a non-zero transform coefficient is found to not occur, it may be configured not to apply the 4x4 RST without coding the NSST index.
  • the remaining residual coding portion may be performed using the following two methods. Can be processed.
  • sig_coeff_flag means a flag for whether a non-zero transform coefficient exists at a corresponding position.
  • coded_sub_block_flag may be omitted for a 4x4 block allocated to 0 and a corresponding value may be derived as 0, and separate coding for a corresponding 4x4 block may be performed. Can be derived with all zero values.
  • NSST when the x position (P x ) and y position (P y ) of the last nonzero transform coefficient are less than T x , T y , respectively. It can be configured to omit index coding and not apply 4x4 RST.
  • the method of determining whether to code NSST index by comparing with the threshold may be applied differently to luma and chroma. For example, different T x and T y may be applied to luma and chroma, and a threshold may be applied to luma and not chroma. Or vice versa.
  • the threshold value for the position coordinates of the last non-zero transform coefficient may be first checked, and then, whether the last non-zero transform coefficient is located in an area where no valid transform coefficient exists. Or you can change the order.
  • the methods presented in the fourth embodiment may also be applied to an 8x8 RST. That is, if the last non-zero transform coefficient is located in a region other than the upper left 4x4 in the upper left 8x8 region, coding for the NSST index may be omitted, otherwise NSST index coding may be performed.
  • coding for the NSST index may be omitted.
  • the two methods may be applied together.
  • Example 3 and Example 4 may be applied differently to luma and chroma. That is, NSST index coding and residual coding for luma and chroma may be applied differently.
  • luma may apply the scheme of Example 4, and chroma may apply the scheme of Example 3.
  • luma may apply the conditional NSST index coding described in Example 3 or Example 4, and chroma may not apply conditional NSST index coding. Or vice versa.
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating encoding a video signal based on a reduced secondary transform (RST) according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • RST reduced secondary transform
  • the encoder may determine (or select) a forward secondary transform based on at least one of a prediction mode, a block shape, and / or a block size of the current block (S2010).
  • the candidate of the forward secondary transform may include at least one of the embodiments of FIG. 6 and / or FIG. 12.
  • the encoder may determine an optimal forward secondary transform through Rate Distortion optimization.
  • the optimal forward quadratic transform may correspond to one of a plurality of transform combinations, and the plurality of transform combinations may be defined by a transform index.
  • the results of performing forward quadratic transformation, quantization, residual coding, etc. on each candidate may be compared.
  • the encoder may signal a secondary transform index corresponding to the optimal forward secondary transform (S2020).
  • S2020 optimal forward secondary transform
  • other embodiments described herein may be applied to the secondary transform index.
  • the secondary transform index may apply the transform set configuration of FIG. 12. Since one transform set is composed of two or three transforms according to the intra prediction mode, one transform set may be configured to select one of up to four transforms up to and including the case where no secondary transform is applied.
  • the transform applied to the transform coefficient block may be designated by signaling the second transform index for each transform coefficient block.
  • index 0 may be allocated to an identity matrix, that is, a case where no quadratic transformation is applied.
  • the signaling of the secondary transform index can be one of: 1) before residual coding, 2) during intermediate coding (after the last non-zero transform coefficient position coding), or 3) after residual coding. It can be carried out in the step of.
  • the encoder can determine the forward secondary transform.
  • the encoder may code a secondary transform index corresponding to the forward secondary transform.
  • the encoder can code the location of the last non-zero transform coefficient.
  • the encoder may perform residual coding on syntax elements other than the position of the last non-zero transform coefficient.
  • the encoder can determine the forward secondary transform.
  • the encoder can code the location of the last non-zero transform coefficient.
  • the encoder may code a secondary transform index corresponding to the forward secondary transform.
  • the specific region represents the remaining region except for the position where the non-zero transform coefficient may exist when the transform coefficients are arranged according to the scan order when the reduced secondary transform is applied.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the encoder may perform residual coding on syntax elements other than the position of the last non-zero transform coefficient.
  • the encoder can determine the forward secondary transform.
  • the encoder can code the location of the last non-zero transform coefficient.
  • the encoder may perform residual coding on syntax elements other than the position of the last non-zero transform coefficient.
  • the specific region represents the remaining region except for the position where the non-zero transform coefficient may exist when the transform coefficients are arranged according to the scan order when the reduced secondary transform is applied.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the encoder may code a secondary transform index corresponding to the forward secondary transform.
  • the encoder may perform forward first order transform on the current block (residual block) (S2030).
  • the forward primary transform may be similarly applied to the step S2010 and / or the step S2020.
  • the encoder may perform forward secondary transform on the current block by using the optimal forward secondary transform (S2040).
  • the optimal forward quadratic transformation may be a reduced quadratic transformation.
  • the reduced secondary transform is a transform in which N residual data (Nx1 residual vector) is input and L (L ⁇ N) transform coefficient data (Lx1 transform coefficient vector) is output.
  • the reduced secondary transform may be applied to a specific area of the current block.
  • the specific region may mean an upper left N / 2xN / 2 region.
  • the present invention is not limited thereto and may be differently set according to at least one of a prediction mode, a block shape, or a block size.
  • the specific region may mean an upper left MxM region (M ⁇ N).
  • the encoder may generate a transform coefficient block by performing quantization on the current block (S2050).
  • the encoder may generate a bitstream by performing entropy encoding on the transform coefficient block.
  • FIG. 21 illustrates a flowchart of decoding a video signal based on a reduced secondary transform (RST) according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • RST reduced secondary transform
  • the decoder may obtain a secondary transform index from the bitstream (S2110).
  • a secondary transform index may include at least one of the embodiments of FIGS. 6 and / or 12.
  • the obtaining of the secondary transform index may include: 1) before residual decoding, 2) during intermediate decoding (after the last non-zero transform coefficient position decoding), or 3) after residual decoding. It can be performed in one step.
  • the decoder may induce a second transform corresponding to the second transform index (S2120).
  • the candidate of the secondary transform may include at least one of the embodiments of FIG. 6 and / or FIG. 12.
  • the decoder may derive the secondary transform based on at least one of the prediction mode, the block shape, and / or the block size of the current block without obtaining the secondary transform index.
  • the decoder may entropy decode the bitstream to obtain a transform coefficient block, and perform inverse quantization on the transform coefficient block (S2130).
  • the decoder may perform inverse second order transform on the dequantized transform coefficient block (S2140).
  • the inverse secondary transform may be a reduced secondary transform.
  • the reduced secondary transform is a transform in which N residual data (Nx1 residual vector) is input and L (L ⁇ N) transform coefficient data (Lx1 transform coefficient vector) is output.
  • the reduced quadratic transform may be applied to a specific area of the current block.
  • the specific region may mean an upper left N / 2xN / 2 region.
  • the present invention is not limited thereto and may be differently set according to at least one of a prediction mode, a block shape, or a block size.
  • the specific region may mean an upper left MxM region (M ⁇ N) or MxL (M ⁇ N, L ⁇ N).
  • the decoder may perform inverse first order transform on the result of the inverse second order transform.
  • the decoder generates a residual block through step S2150, and the reconstructed block is generated by adding the residual block and the prediction block.
  • a method of constructing a mixed secondary transform set for considering various conditions in applying a secondary transform is proposed.
  • the secondary transform refers to a transform performed on all or part of the primary transformed coefficients after the primary transform is applied based on the encoder as described above, and the secondary transform is a non-separable secondary transform (NSST), LFNST. (Low-Frequency Non-Separable Transform) and the like.
  • the decoder may apply the primary transform after applying the secondary transform on all or part of the dequantized transform coefficients.
  • a mixed secondary transform set represents a transform set that can be applied to the secondary transform, and the present invention is not limited to this name.
  • the mixed secondary transform (or transform kernel, transform type) set, secondary transform group, secondary transform table, secondary transform candidate, secondary transform candidate list, mixed secondary transform group, mixed secondary transform table, blend Secondary transform candidates, mixed secondary transform candidate lists, and the like, and the mixed secondary transform set may include a plurality of transform kernels (or transform types).
  • Secondary transform may be applied to the sub-block of the upper left specific size according to a predefined condition in the current block.
  • a 4x4 secondary transform set or an 8x8 secondary transform set is used depending on the size of the selected subblock.
  • the 4x4 secondary transform set includes only a transform kernel (hereinafter, referred to as a 4x4 transform kernel) applied to the 4x4 size region (or block), and the 8x8 secondary transform set includes a transform kernel (for the 8x8 size region (or block)).
  • an 8x8 transform kernel hereinafter referred to as an 8x8 transform kernel.
  • the secondary transform set is configured by only a transform kernel having a limited size according to the size of the region to which the secondary transform is applied.
  • the present invention proposes a mixed secondary transform set including transform kernels that can be applied to regions of various sizes.
  • the size of the transform kernel included in the mixed secondary transform set (that is, the size of the region to which the corresponding transform kernel is applied) is not fixed and may be variably determined (or set).
  • a mixed secondary transform set may include a 4x4 transform kernel and an 8x8 transform kernel.
  • the number of transform kernels included in the mixed secondary transform set is not fixed and may be variably determined (or set).
  • the mixed secondary transform set may include a plurality of transform sets, and each transform set may include a different number of transform kernels.
  • the first transform set may include three transform kernels
  • the second transform set may include four transform kernels.
  • the order (or priority) between the transform kernels included in the mixed secondary transform set is not fixed and may be variably determined (or set).
  • the mixed secondary transform set may include a plurality of transform sets, and the order between transform kernels within each transform set may be individually defined.
  • different indices between transform kernels may be mapped (or allocated) in each transform set. For example, assuming that a first transform set and a second transform set include a first transform kernel, a second transform kernel, and a third transform kernel, respectively, the first transform kernel, the second transform kernel, and the third transform kernel.
  • the index values may be mapped to 1, 2, and 3 in the first transform set, and the index values may be mapped to 3, 2, and 1 in the second transform set, respectively.
  • the decoder may determine (or select) a secondary transform set applied to the current processing block according to a predefined condition.
  • the secondary transform set may include a mixed secondary transform set according to an embodiment of the present invention.
  • the decoder may determine a transform kernel applied to the secondary transform of the current processing block using the secondary transform index signaled from the encoder in the determined secondary transform set.
  • the secondary transform index may indicate a transform kernel applied to the secondary transform of the current processing block within the determined secondary transform set.
  • the secondary transform index may be referred to as an NSST index, an LFNST index, or the like.
  • the secondary transform index is signaled from the encoder to the decoder, it is reasonable in terms of compression efficiency to allocate a low index to a transform kernel that occurs relatively more frequently and to encode / decode it with fewer bits. Accordingly, various embodiments of constructing a secondary transform set in consideration of priority will be described below.
  • the priority among the transform kernels in the secondary transform set may be determined differently according to the size of the region (or sub-block) to which the secondary transform is applied. For example, if the size of the current processing block is greater than a certain size, the 8x8 transform kernel may be used more frequently, so the encoder / decoder may allocate fewer conversion indexes to the 8x8 transform kernel than the 4x4 transform kernel. Can be.
  • the mixed secondary transform set may be configured as shown in Table 3 below.
  • the secondary transform according to an embodiment of the present invention may be referred to as a Non Separable Secondary Transform (NSST), a Low-Frequency Non-Separable Transform (LFNST), or the like.
  • the secondary transform set of the conventional image compression technique is composed of only the transform kernel of the size of the region to which the secondary transform is applied (that is, 4x4 NSST Set, 8x8 NSST Set in Table 3).
  • the mixed secondary transform set ie, mixed NSST set
  • the size of the current processing block is larger than a predetermined size. That is, when the minimum value of the width or height of the current block is greater than or equal to a predefined value (eg, 8), a mixed secondary transform set as shown in Table 3 may be used.
  • the mixed secondary transform set may include an 8x8 transform kernel and a 4x4 transform kernel, and since an 8x8 transform kernel is more likely to be used, a low index value may be assigned to the 8x8 transform kernel.
  • the priority among the transform kernels in the secondary transform set may be determined based on the order (1st, 2nd, 3rd) of the secondary transform kernel.
  • the first 4x4 secondary transform kernel may have a higher priority and a lower index value than the second 4x4 secondary transform kernel.
  • the mixed secondary transform set may be configured as shown in Table 4 below.
  • NSST is used as the secondary transform, but the present invention is not limited to the name.
  • the secondary transform according to an embodiment of the present invention may be referred to as NSST, LFNST, or the like.
  • the mixed secondary transform set (ie, Mixed NSST Set Type 1, 2, 3) according to an embodiment of the present invention may include an 8x8 transform kernel and / or a 4x4 transform kernel.
  • a mixed secondary transform set such as Mixed NSST Set Types 2 and 3 may include an 8x8 transform kernel and / or a 4x4 transform kernel, a priority between 8x8 transform kernels and a 4x4 transform kernel inter-kernel priority. May be set based on the order of each secondary transform kernel.
  • a method of determining a secondary transform set in consideration of various various conditions is proposed. Specifically, a method of determining a secondary transform set based on an intra prediction mode and / or a block size is proposed.
  • the encoder / decoder may configure a transform set suitable for the secondary transform of the current block based on the intra prediction mode.
  • the proposed method may be applied together with the above-described embodiment 6.
  • the encoder / decoder may configure a secondary transform set based on an intra prediction mode and perform a secondary transform using transform kernels of various sizes included in each secondary transform set.
  • a secondary transform set may be determined according to an intra prediction mode based on Table 5 below.
  • the encoder / decoder may determine whether to apply (or configure) the mixed secondary transform set described in Embodiment 6 based on the intra prediction mode. If the mixed secondary transform set is not applied, the encoder / decoder may apply (or configure) the secondary transform set described with reference to FIGS. 12 to 14.
  • the mixed secondary transform set may be configured according to the method described in the sixth embodiment.
  • a secondary transform set may be configured according to a conventional method (that is, the method described above with reference to FIGS. 12 to 14).
  • Table 5 illustrates a case in which two types of transform set configuration methods are used, but the present invention is not limited thereto. That is, a blend type representing a configuration method of a transform set including a mixed secondary transform set may be set (or defined) to two or more. In this case, the mixed type information may be set to various values of N (N> 2).
  • the encoder / decoder may determine whether to configure a transform set suitable for the current block as a general type or a mixed type in consideration of the intra prediction mode and the size of the current coding block (or transform block).
  • the general type represents a secondary transform set constructed according to a conventional method (ie, the method described above with reference to FIGS. 12 to 14). For example, if the mixed type (or mode type) value is 0, the encoder / decoder configures the secondary transform set by applying the method described with reference to FIGS. 12 to 14 above. You can construct mixed secondary transform sets that contain transform kernels of various sizes.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a method of determining a transform type applied to a secondary transform according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the decoder will be mainly described.
  • the present invention is not limited thereto, and the method of performing the secondary transform through the transform type determination may be substantially applied to the encoder.
  • the decoder performs inverse quantization on the quantized transform block (or transform coefficient) (S2201).
  • the decoder determines (or selects) a secondary transform set (or transform type set) used for the secondary transform of the current block based on the intra prediction mode and / or the size of the current block (S2202).
  • various secondary transform sets may be defined in advance, and the method of configuring secondary transform sets described in the present embodiment and / or Embodiment 6 may be applied.
  • the decoder may determine whether to use a mixed type (or a mixed secondary transform set) for the secondary transform set configuration based on the intra prediction mode of the current block.
  • a mixed type or a mixed secondary transform set
  • a mixed secondary transform set according to the method described in the sixth embodiment may be used.
  • the decoder performs a secondary transform on the dequantized transform block (or transform coefficient) using the determined transform kernel (S2203).
  • the decoder may parse the secondary transform index indicating the transform kernel used for the secondary transform of the current block within the secondary transform set determined in step S2202. In this case, parsing the secondary transform index may be included in step S2203.
  • Embodiment 8 Secondary transform index coding method
  • a method of efficiently encoding / decoding a secondary transform index signaled from an encoder is proposed. do.
  • the encoder / decoder may determine (or select) the secondary transform set applied to the current coding block (or transform block) according to a preset condition.
  • the decoder can derive a transform kernel applied to the current coding block using the secondary transform index signaled from the encoder within the determined secondary transform set.
  • the secondary transform index indicates a syntax element indicating a transform kernel applied to the secondary transform of the current block in the secondary transform set.
  • the secondary transform index may be referred to as an NSST index, an LFNST index, or the like.
  • the encoder / decoder may configure a secondary transform set by using various kernels of various sizes, and the number of transform kernels included in the secondary transform set may be variably determined. .
  • the encoder / decoder may perform binarization on the secondary transform index using a truncated unary method for efficient binarization.
  • the encoder / decoder may perform truncated unary binarization according to the maximum secondary transform index value available for each secondary transform set using Table 6 below.
  • NSST Non Separable Secondary Transform
  • LNNST Low-Frequency Non-Separable Transform
  • the NSST index may be binarized in a cut unary binarization scheme.
  • the binarization length may be determined according to the maximum index value in the secondary transform set.
  • the secondary transform index of Table 6 is encoded / decoded based on context, and context modeling may be applied in consideration of the following variables.
  • the reduced transform proposed in FIGS. 15 to 22 may be a primary transform (eg, DCT, DST) or a secondary transform (eg, NSST, LFNST (Low-Frequency Non-Separable Transform). It can be applied regardless of)).
  • a primary transform eg, DCT, DST
  • a secondary transform eg, NSST, LFNST (Low-Frequency Non-Separable Transform). It can be applied regardless of)).
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a reduced transform structure based on a reduced factor as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • a decoder is mainly described for convenience of description, but the reduced transform proposed in this embodiment may be equally applied to an encoder.
  • the decoder may apply the inverse reduced transform to the dequantized transform coefficients.
  • the decoder may use a predetermined (or predefined) reduced factor (eg, R or R / N) and / or a transform kernel to perform the reduced transform.
  • the transform kernel may be selected based on available information such as the size of the current block (coding block or transform block) (eg, width / height), intra / inter prediction mode, CIdx, and the like. If the current coding block is a luma block, CIdx may have a value of zero. Otherwise (ie, if the current coding block is a Cb or Cr block), CIdx may have a nonzero value such as one.
  • FIG. 24 is a diagram to illustrate a method of adaptively applying a reduced transform and performing decoding as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • the decoder will be mainly described.
  • the method of performing a transform by using the reduced transform proposed in this embodiment may be equally applied to an encoder.
  • the decoder performs inverse quantization on the current block (S2401).
  • the decoder checks whether a transform is applied (or used) to the current block (S2402). If no transform is applied to the current block, the decoder terminates the transform process.
  • the decoder parses a transform index indicating a transform kernel applied to the current block from the video signal (S2403).
  • the decoder checks whether the reduced inverse transform condition is satisfied (S2404). If the reduced inverse transform condition is not satisfied, the decoder performs normal inverse transform on the current block (S2405). If the reduced inverse transform condition is satisfied, the decoder performs the reduced inverse transform on the current block (S2407). In this case, the decoder may select a transform kernel applied to the current block based on the transform index parsed in step S2403 (S2406). As an embodiment, the transform kernel may be selected based on available information such as the size of the current block (coding block or transform block) (eg, width / height), intra / inter prediction mode, CIdx, and the like. In addition, when the reduced inverse transform is applied to the current block, step S2406 may include selecting a reduced factor.
  • the reduced inverse transform condition may be applied to the above-described conditions (eg, Tables 3 and 4). In other words, whether to apply the reduced inverse transform may be determined based on the size of the current block (coding block or transform block) and the transform type (or transform kernel).
  • the reduced transform may be used when the following specific condition is satisfied.
  • it can be applied to blocks of a certain size or larger (or larger than a certain size) that satisfy the following specific condition.
  • TH is a predefined value (e.g. 4), indicating a particular threshold value
  • the reduced transform may be used when the following specific condition is met. In other words, it can be applied to blocks of a certain size or smaller (or smaller than a certain size) that satisfy the following specific condition.
  • the reduced transform may be applied only to a predetermined block group as follows.
  • the normal transform may be applied.
  • the regular transform may be predefined and available to the encoder / decoder. The following shows an example of a normal conversion.
  • the reduced transform condition may depend on a transform index Transform_idx indicating a transform applied to the current block.
  • the Transform_idx may be transmitted from the encoder 2 to the decoder.
  • One may be a transform index Transform_idx_h in the horizontal direction and the other may be a transform index Transform_idx_v in the vertical direction.
  • FIG. 25 is a diagram to illustrate a method of adaptively applying a reduced transform and performing decoding as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 25 is a diagram to illustrate a method of adaptively applying a reduced transform and performing decoding as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • a decoder is mainly described for convenience of explanation. However, the method of performing a transform using a reduced transform proposed in this embodiment may be equally applied to an encoder.
  • the above-described reduced transform can be used for the secondary transform.
  • a description overlapping with the method described with reference to FIG. 24 will be omitted.
  • the decoder performs dequantization on the current block and then checks whether NSST is activated in the current block.
  • the decoder can determine using a predefined condition whether it is necessary to parse the NSST index.
  • the decoder parses the NSST index and checks whether the reduced secondary inverse transform is applied.
  • the decoder checks whether the reduced secondary inverse transform condition is satisfied.
  • the decoder If the reduced inverse transform condition is not satisfied, the decoder performs normal quadratic inverse transform on the current block.
  • the decoder performs the reduced secondary inverse transform on the current block.
  • the decoder may select a transform kernel applied to the current block based on the NSST index.
  • the transform kernel may be selected based on available information such as the size of the current block (coding block or transform block) (eg, width / height), intra / inter prediction mode, CIdx, and the like.
  • the decoder may select a reduced factor when the reduced secondary inverse transform is applied to the current block.
  • whether to apply the reduced inverse transform may be determined based on the size of the current block (coding block or transform block) and the transform type (or transform kernel).
  • Example 10 Reduced Transform as a Secondary Transform with Different Block Size
  • a reduced transform is proposed considering various block sizes used for secondary transform / secondary inverse transform.
  • reduced transforms for different block sizes of 4x4, 8x8, 16x16 used for secondary transform / secondary inverse transform may be defined.
  • 26 and 27 illustrate, as an embodiment to which the present invention is applied, an example of a forward reduced secondary transform and a forward reduced secondary transform, and a pseudo code for deriving the same. It is a figure.
  • the reduced secondary transform and the reduced secondary inverse transform as shown in FIG. 26 may be derived using the pseudo code shown in FIG. 27.
  • Example 11 Reduced Transform as a Secondary Transform with Non-Rectangular Shap
  • the secondary transform is applied to the upper left 4x4 or 8x8 region of the coding block (or transform block).
  • a method of applying a reduced quadratic transform to various non-square figures in addition to a 4x4 or 8x8 square region is proposed.
  • FIG. 28 illustrates an embodiment to which the present invention is applied and illustrates a method of applying a reduced quadratic transform to a non-square area.
  • the reduced secondary transform may be applied to only a portion of the block, as shown in FIG. 28.
  • each square represents a 4x4 region.
  • the encoder / decoder can apply a reduced quadratic transform for a 10x4 pixel, i.e., 160 pixel area.
  • the reduction coefficient R 16
  • the entire RST matrix corresponds to a 16x160 matrix, thereby reducing the computational complexity of applying the quadratic transformation.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating a reduced transformation controlled by a reduction factor as an embodiment to which the present invention is applied.
  • the reduction transformation according to the embodiment of the present invention may be controlled by the reduction factor, as shown in FIG. 29.
  • a high level syntax structure for controlling a reduced transform at a higher level is proposed.
  • information about whether to allow a reduced transform, size, and / or reduction factor may be transmitted through a sequence parameter set (SPS).
  • SPS sequence parameter set
  • the present invention is not limited thereto, and the above-described syntax may be signaled through a picture parameter set (PPS), a slice header, or the like.
  • Reduced_transform_enabled_flag 1
  • reduced transform is available and can be applied. If Reduced_transform_enabled_flag is 0, it indicates that the reduced transform is not available. If Reduced_transform_enabled_flag does not exist, the value may be assumed to be equal to zero.
  • Reduced_transform_factor represents a syntax element that specifies the number of reduced dimensions for the reduced transform.
  • min_reduced_transform_size represents a syntax element that specifies the minimum transform size to apply the reduced transform to. If min_reduced_transform_size does not exist, the value may be assumed to be equal to zero.
  • max_reduced_transform_size represents a syntax element that specifies the maximum transform size to which the reduced transform is applied. If there is no max_reduced_transform_size, it can be assumed to be equal to zero.
  • reduced_transform_size Indicates a syntax element that specifies the number of reduced dimensions for reduced transformation. If there is no Reduced_transform_factor, it can be assumed to be equal to zero.
  • the 4x4 NSST kernel for DC mode may be defined as shown in Table 9 below.
  • the 4x4 NSST kernel for the planar mode may be defined as shown in Table 10 below.
  • the 8x8 NSST kernel for the DC mode may be defined as shown in Table 11 below.
  • the 8x8 NSST kernel for the planar mode may be defined as shown in Table 12 below.
  • the conversion kernels of Tables 9 to 12 described above may be defined as smaller conversion kernels for reduced conversion.
  • the reduced transform kernel can be defined with a smaller size as shown in Table 13 by maintaining only the coefficients (8x16 matrix) of the upper half of the transform kernel of Table 7.
  • the conversion kernels of Tables 9 to 12 described above may be defined as smaller conversion kernels for reduced conversion.
  • the reduced transform kernel can be defined with a smaller size as shown in Table 13 below by maintaining only the coefficients (8x16 matrix) of the upper half of the transform kernel of Table 7.
  • each transform coefficient is represented by 9 bits (ie, 1 bit: sign, 8 bits: absolute value of 0 to 255).
  • various precisions may be used to represent the transform coefficients.
  • 8 bits may be used to represent each coefficient.
  • the sign bit does not change, but the range of absolute values may change.
  • Embodiments of the present invention described above have been described separately for the convenience of description, but the present invention is not limited thereto. That is, the embodiments described in Embodiments 1 to 14 described above may be performed independently, or one or more embodiments may be combined and performed.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating an inverse transform method according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • a decoder is mainly described for convenience of description, but a method of performing transform / inverse transform based on a secondary transform set according to an embodiment of the present invention may be substantially performed in an encoder.
  • the decoder generates an inverse quantized transform block by performing inverse quantization on the current block (S3001).
  • the decoder acquires an intra prediction mode of the current block (S3002).
  • the decoder determines a secondary transform set applied to the current block among a plurality of secondary transform sets based on the intra prediction mode (S3003).
  • the plurality of secondary transform sets may include at least one mixed secondary transform set.
  • the mixed secondary transform set may include at least one 8x8 transform kernel applied to the 8x8 size region and at least one 4x4 transform kernel applied to the 4x4 size region.
  • each of the plurality of mixed secondary transform sets may include a different number of transform kernels.
  • the step S3003 may include: determining whether to use the mixed secondary transform set based on the intra prediction mode; And a second transform set applied to the current block based on the size of the current block among a plurality of secondary transform sets including the at least one mixed secondary transform set when using the mixed secondary transform set.
  • the decoder derives a transform kernel applied to the current block in the determined secondary transform set (S3004).
  • step S3004 may further include obtaining a secondary transform index indicating a transform kernel applied to the current block within the determined secondary transform set.
  • the secondary transform index may be binarized in a truncated unary manner based on the maximum number of transform kernels available in the determined secondary transform set.
  • the decoder performs a secondary transform on the upper left specific region of the dequantized transform block by using the derived transform kernel (S3005).
  • 31 is a diagram illustrating an inverse quantization unit and an inverse transform unit according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the inverse transform unit 3100 is illustrated as one block for convenience of description, but the inter prediction unit may be implemented in a configuration included in the encoder and / or the decoder.
  • the inverse quantization unit 3101 and the inverse transform unit 3100 implement the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 4 to 30.
  • the inverse transform unit 3100 may include an intra prediction mode obtainer 3102, a secondary transform set determiner 3103, a transform kernel derivator 3104, and a secondary inverse transform 3105.
  • the inverse quantization unit 3101 generates inverse quantized transform blocks by performing inverse quantization on the current block.
  • An intra prediction mode obtainer 3102 obtains an intra prediction mode of the current block.
  • the secondary transform set determiner 3103 determines a secondary transform set applied to the current block among a plurality of secondary transform sets based on the intra prediction mode.
  • the plurality of secondary transform sets may include at least one mixed secondary transform set.
  • the mixed secondary transform set may include at least one 8x8 transform kernel applied to an 8x8 size region and at least one 4x4 transform kernel applied to a 4x4 size region.
  • each of the plurality of mixed secondary transform sets may include a different number of transform kernels.
  • the secondary transform set determiner 3103 determines whether to use the mixed secondary transform set based on the intra prediction mode, and as a result of the determination, uses the mixed secondary transform set. In this case, from among a plurality of secondary transform sets including the at least one mixed secondary transform set, a secondary transform set applied to the current block is determined based on the size of the current block, and the mixed secondary transform set is not used. If not, the secondary transform set applied to the current block may be determined based on the size of the current block among the remaining secondary transform sets except for the at least one mixed secondary transform set.
  • a transform kernel derivation unit 3104 derives a transform kernel applied to the current block in the determined secondary transform set.
  • the transform kernel deriving unit 3104 may obtain a secondary transform index indicating a transform kernel applied to the current block within the determined secondary transform set.
  • the secondary transform index may be binarized in a truncated unary manner based on the maximum number of transform kernels available in the determined secondary transform set.
  • the second inverse transform unit 3105 performs a second inverse transform on a specific upper left region of the inverse quantized transform block by using the derived transform kernel.
  • the plurality of secondary transform sets includes at least one mixed secondary transform set
  • the video coding system can include a source device and a receiving device.
  • the source device may deliver the encoded video / image information or data to a receiving device through a digital storage medium or network in a file or streaming form.
  • the source device may include a video source, an encoding apparatus, and a transmitter.
  • the receiving device may include a receiver, a decoding apparatus, and a renderer.
  • the encoding device may be called a video / image encoding device, and the decoding device may be called a video / image decoding device.
  • the transmitter may be included in the encoding device.
  • the receiver may be included in the decoding device.
  • the renderer may include a display unit, and the display unit may be configured as a separate device or an external component.
  • the video source may acquire the video / image through a process of capturing, synthesizing, or generating the video / image.
  • the video source may comprise a video / image capture device and / or a video / image generation device.
  • the video / image capture device may include, for example, one or more cameras, video / image archives including previously captured video / images, and the like.
  • Video / image generation devices may include, for example, computers, tablets and smartphones, and may (electronically) generate video / images.
  • a virtual video / image may be generated through a computer or the like. In this case, the video / image capturing process may be replaced by a process of generating related data.
  • the encoding device may encode the input video / image.
  • the encoding apparatus may perform a series of procedures such as prediction, transform, and quantization for compression and coding efficiency.
  • the encoded data (encoded video / image information) may be output in the form of a bitstream.
  • the transmitter may transmit the encoded video / video information or data output in the form of a bitstream to the receiver of the receiving device through a digital storage medium or a network in the form of a file or streaming.
  • the digital storage medium may include various storage media such as USB, SD, CD, DVD, Blu-ray, HDD, SSD, and the like.
  • the transmission unit may include an element for generating a media file through a predetermined file format, and may include an element for transmission through a broadcast / communication network.
  • the receiver may extract the bitstream and transmit the extracted bitstream to the decoding apparatus.
  • the decoding apparatus may decode the video / image by performing a series of procedures such as inverse quantization, inverse transformation, and prediction corresponding to the operation of the encoding apparatus.
  • the renderer may render the decoded video / image.
  • the rendered video / image may be displayed through the display unit.
  • FIG 33 is a diagram illustrating the structure of a content streaming system according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • a content streaming system to which the present invention is applied may largely include an encoding server, a streaming server, a web server, a media storage, a user device, and a multimedia input device.
  • the encoding server compresses content input from multimedia input devices such as a smartphone, a camera, a camcorder, etc. into digital data to generate a bitstream and transmit the bitstream to the streaming server.
  • multimedia input devices such as smart phones, cameras, camcorders, etc. directly generate a bitstream
  • the encoding server may be omitted.
  • the bitstream may be generated by an encoding method or a bitstream generation method to which the present invention is applied, and the streaming server may temporarily store the bitstream in the process of transmitting or receiving the bitstream.
  • the streaming server transmits the multimedia data to the user device based on the user's request through the web server, and the web server serves as a medium for informing the user of what service.
  • the web server delivers it to a streaming server, and the streaming server transmits multimedia data to the user.
  • the content streaming system may include a separate control server.
  • the control server plays a role of controlling a command / response between devices in the content streaming system.
  • the streaming server may receive content from a media store and / or an encoding server. For example, when the content is received from the encoding server, the content may be received in real time. In this case, in order to provide a smooth streaming service, the streaming server may store the bitstream for a predetermined time.
  • Examples of the user device include a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), navigation, a slate PC, Tablet PCs, ultrabooks, wearable devices, such as smartwatches, glass glasses, head mounted displays, digital TVs, desktops Computer, digital signage, and the like.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • slate PC slate PC
  • Tablet PCs ultrabooks
  • wearable devices such as smartwatches, glass glasses, head mounted displays, digital TVs, desktops Computer, digital signage, and the like.
  • Each server in the content streaming system may be operated as a distributed server, in which case data received from each server may be distributed.
  • the embodiments described herein may be implemented and performed on a processor, microprocessor, controller, or chip.
  • the functional units shown in each drawing may be implemented and performed on a computer, processor, microprocessor, controller, or chip.
  • the decoder and encoder to which the present invention is applied include a multimedia broadcasting transmitting and receiving device, a mobile communication terminal, a home cinema video device, a digital cinema video device, a surveillance camera, a video chat device, a real time communication device such as video communication, a mobile streaming device, Storage media, camcorders, video on demand (VoD) service providing devices, OTT video (Over the top video) devices, Internet streaming service providing devices, three-dimensional (3D) video devices, video telephony video devices, and medical video devices. It can be used to process video signals or data signals.
  • the OTT video device may include a game console, a Blu-ray player, an Internet-connected TV, a home theater system, a smartphone, a tablet PC, a digital video recorder (DVR), and the like.
  • the processing method to which the present invention is applied can be produced in the form of a program executed by a computer, and can be stored in a computer-readable recording medium.
  • Multimedia data having a data structure according to the present invention can also be stored in a computer-readable recording medium.
  • the computer readable recording medium includes all kinds of storage devices and distributed storage devices in which computer readable data is stored.
  • the computer-readable recording medium may be, for example, a Blu-ray disc (BD), a universal serial bus (USB), a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, and an optical disc. It may include a data storage device.
  • the computer-readable recording medium also includes media embodied in the form of a carrier wave (eg, transmission over the Internet).
  • the bitstream generated by the encoding method may be stored in a computer-readable recording medium or transmitted through a wired or wireless communication network.
  • embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product by a program code, the program code may be performed on a computer by an embodiment of the present invention.
  • the program code may be stored on a carrier readable by a computer.
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Discrete Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

본 발명은, 비디오 신호를 디코딩하는 방법에 있어서, 현재 블록에 대하여 역양자화를 수행함으로써 역양자화된 변환 블록을 생성하는 단계; 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드(intra prediction mode)를 획득하는 단계; 상기 인트라 예측 모드에 기초하여 복수의 이차 변환 셋(secondary transform set)들 중에서 상기 현재 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정하는 단계; 상기 결정된 이차 변환 셋 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 변환 커널(transform kernel)을 유도하는 단계; 및 상기 유도된 변환 커널을 이용하여 상기 역양자화된 변환 블록의 좌상측 특정 영역에 대하여 이차 변환을 수행하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

Description

이차 변환을 기반으로 비디오 신호를 처리하는 방법 및 장치
본 발명은 비디오 신호를 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로 이차 변환의 설계 및 적용 방법에 관한 것이다.
차세대 비디오 컨텐츠는 고해상도(high spatial resolution), 고프레임율(high frame rate) 및 영상 표현의 고차원화(high dimensionality of scene representation)라는 특징을 갖게 될 것이다. 그러한 컨텐츠를 처리하기 위해서는 메모리 저장(memory storage), 메모리 액세스율(memory access rate) 및 처리 전력(processing power) 측면에서 엄청난 증가를 가져올 것이다.
따라서, 차세대 비디오 컨텐츠를 보다 효율적으로 처리하기 위한 새로운 코딩 툴을 디자인할 필요가 있다. 특히, 변환(transform)을 적용할 때 부호화 효율과 복잡도 측면에서 훨씬 효율적인 변환을 설계할 필요가 있다.
본 발명의 목적은, 이차 변환(secondary transform)을 적용하기 위하여 다양한 여러 조건들을 고려하여 이차 변환 셋(secondary transform set)을 구성하는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은, 인트라 예측 모드 및/또는 코딩 블록(또는 변환 블록)의 크기를 기반으로 이차 변환 셋을 구성함에 있어서, 인코더로부터 시그널링되는 이차 변환 인덱스를 효율적으로 부호화/복호화하는 방법을 제안한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상은, 비디오 신호를 디코딩하는 방법에 있어서, 현재 블록에 대하여 역양자화를 수행함으로써 역양자화된 변환 블록을 생성하는 단계; 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드(intra prediction mode)를 획득하는 단계; 상기 인트라 예측 모드에 기초하여 복수의 이차 변환 셋(secondary transform set)들 중에서 상기 현재 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정하는 단계; 상기 결정된 이차 변환 셋 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 변환 커널(transform kernel)을 유도하는 단계; 및 상기 유도된 변환 커널을 이용하여 상기 역양자화된 변환 블록의 좌상측 특정 영역에 대하여 이차 변환을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 복수의 이차 변환 셋은 적어도 하나의 혼합된 이차 변환 셋(mixed secondary transform set)을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 혼합된 이차 변환 셋은 8x8 크기 영역에 적용되는 적어도 하나의 8x8 변환 커널 및 4x4 크기 영역에 적용되는 적어도 하나의 4x4 변환 커널을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 복수의 이차 변환 셋이 복수의 혼합된 이차 변환 셋을 포함하는 경우, 상기 복수의 혼합된 이차 변환 셋은 각각 서로 다른 개수의 변환 커널을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 변환 커널을 유도하는 단계는, 상기 결정된 이차 변환 셋 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 변환 커널을 지시하는 이차 변환 인덱스를 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 이차 변환 인덱스는 상기 결정된 이차 변환 셋 내 이용 가능한 변환 커널의 최대 개수에 기초하여 절삭형 단항(Truncated Unary) 방식으로 이진화될 수 있다.
바람직하게, 상기 이차 변환 셋을 결정하는 단계는, 상기 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 혼합된 이차 변환 셋을 이용할지 여부를 결정하는 단계; 및 상기 결정 결과, 상기 혼합된 이차 변환 셋을 이용하는 경우, 상기 적어도 하나의 혼합된 이차 변환 셋을 포함하는 복수의 이차 변환 셋 중에서 상기 현재 블록의 크기에 기초하여 상기 현재 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정하고, 상기 혼합된 이차 변환 셋을 이용하지 않는 경우, 상기 적어도 하나의 혼합된 이차 변환 셋을 제외한 나머지 이차 변환 셋 중에서 상기 현재 블록의 크기에 기초하여 상기 현재 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 양상은, 비디오 신호를 디코딩하는 장치에 있어서, 현재 블록에 대하여 역양자화를 수행함으로써 역양자화된 변환 블록을 생성하는 역양자화부; 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드(intra prediction mode)를 획득하는 예측 모드 획득부; 상기 인트라 예측 모드에 기초하여 복수의 이차 변환 셋(secondary transform set)들 중에서 상기 현재 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정하는 이차 변환 셋 결정부; 상기 결정된 이차 변환 셋 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 변환 커널(transform kernel)을 유도하는 변환 커널 유도부; 및 상기 유도된 변환 커널을 이용하여 상기 역양자화된 변환 블록의 좌상측 특정 영역에 대하여 이차 역변환을 수행하는 이차 역변환부를 포함하되, 상기 복수의 이차 변환 셋은 적어도 하나의 혼합된 이차 변환 셋(mixed secondary transform set)을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 혼합된 이차 변환 셋은 8x8 크기 영역에 적용되는 적어도 하나의 8x8 변환 커널 및 4x4 크기 영역에 적용되는 적어도 하나의 4x4 변환 커널을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 복수의 이차 변환 셋이 복수의 혼합된 이차 변환 셋을 포함하는 경우, 상기 복수의 혼합된 이차 변환 셋은 각각 서로 다른 개수의 변환 커널을 포함하는, 비디오 신호 디코딩 장치.
바람직하게, 상기 변환 커널 유도부는, 상기 결정된 이차 변환 셋 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 변환 커널을 지시하는 이차 변환 인덱스를 획득하고, 상기 이차 변환 인덱스는 상기 결정된 이차 변환 셋 내 이용 가능한 변환 커널의 최대 개수에 기초하여 절삭형 단항(Truncated Unary) 방식으로 이진화될 수 있다.
바람직하게, 상기 이차 변환 셋 결정부는, 상기 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 혼합된 이차 변환 셋을 이용할지 여부를 결정하고, 상기 결정 결과, 상기 혼합된 이차 변환 셋을 이용하는 경우, 상기 적어도 하나의 혼합된 이차 변환 셋을 포함하는 복수의 이차 변환 셋 중에서 상기 현재 블록의 크기에 기초하여 상기 현재 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정하고, 상기 혼합된 이차 변환 셋을 이용하지 않는 경우, 상기 적어도 하나의 혼합된 이차 변환 셋을 제외한 나머지 이차 변환 셋 중에서 상기 현재 블록의 크기에 기초하여 상기 현재 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 이차 변환(secondary transform)을 적용하기 위하여 다양한 여러 조건들을 고려하여 이차 변환 셋(secondary transform set)을 구성함으로써, 이차 변환에 이용되는 변환 타입을 효율적으로 선택할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오 신호의 디코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예들로서, 도 3A는 QT(QuadTree, 이하 ‘QT’라 함), 도 3B는 BT(Binary Tree, 이하 ‘BT’라 함), 도 3C는 TT(Ternary Tree, 이하 ‘TT’라 함) 도 3D는 AT(Asymmetric Tree, 이하 ‘AT’라 함)에 의한 블록 분할 구조들을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인코더 내의 변환 및 양자화부 (120/130), 역양자화 및 역변환부 (140/150)의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 디코더 내의 역양자화 및 역변환부 (220/230)의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 6은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS(Multiple Transform Selection)가 적용되는 변환 설정 그룹(transform configuration group)을 나타내는 표이다.
도 7은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS(Multiple Transform Selection)가 수행되는 인코딩 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS(Multiple Transform Selection)가 수행되는 디코딩 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS 플래그 및 MTS 인덱스를 인코딩하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS 플래그 및 MTS 인덱스에 기초하여 수평 변환 또는 수직 변환을 행 또는 열에 적용하는 디코딩 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 변환 관련 파라미터에 기초하여 역변환을 수행하는 흐름도를 나타낸다.
도 12는 본 발명이 적용되는 실시예로서, NSST에서 인트라 예측 모드마다 변환 세트(transform set)를 할당하는 것을 보여주는 테이블이다.
도 13은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 기븐스 회전(Givens rotation)에 대한 계산 플로우 다이어그램을 나타낸다.
도 14는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 기븐스 회전 레이어(Givens rotation layer)와 치환(permutation)들로 구성된 4x4 NSST에서의 한 라운드 구성을 보여준다.
도 15는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 순방향 축소 변환(forward reduced transform) 및 역방향 축소 변환(forward reduced transform)의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 16은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 역방향 스캔 순서에 따라 64번째부터 17번째까지 역방향 스캔을 수행하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 변환 계수 블록(변환 블록)에 대한 3가지 순방향 스캔 순서를 나타낸다.
도 18은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 좌상측 4x8 블록에서 대각 스캔(diagonal scan)이 적용되고 4x4 RST 가 적용되었을 때 유효한 변환 계수들의 위치와 4x4 블록 별 순방향 스캔 순서를 나타낸다.
도 19는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 좌상측 4x8 블록에서 대각 스캔(diagonal scan)이 적용되고 4x4 RST 가 적용되었을 때 두 4x4 블록의 유효한 변환 계수들을 하나의 4x4 블록으로 합치는 경우를 나타낸다.
도 20은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 축소된 2차 변환(Reduced Secondary Transform, RST)에 기초하여 비디오 신호를 인코딩하는 흐름도를 나타낸다.
도 21은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 축소된 2차 변환(Reduced Secondary Transform, RST)에 기초하여 비디오 신호를 디코딩하는 흐름도를 나타낸다.
도 22는 본 발명이 적용되는 실시예에 따른, 이차 변환에 적용되는 변환 타입(transform type)을 결정하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 23은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 축소된 인자(reduced factor)에 기반한 축소된 변환 구조를 예시하는 도면이다.
도 24는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 축소된 변환을 적응적으로 적용하여 디코딩을 수행하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 25는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 축소된 변환을 적응적으로 적용하여 디코딩을 수행하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 26 및 도 27은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 순방향 축소된 이차 변환(forward reduced secondary transform) 및 역방향 축소된 이차 변환(forward reduced secondary transform)의 일 예 및 이를 유도하기 위한 의사 코드를 예시하는 도면이다.
도 28는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정방형이 아닌 영역에 축소된 이차 변환을 적용하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 29은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 축소 인자에 의해 제어되는 축소된 변환을 예시하는 도면이다.
도 30은 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 역변환 방법을 예시하는 도면이다.
도 31은 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 역변환부를 예시하는 도면이다.
도 32는 본 발명이 적용되는 비디오 코딩 시스템을 나타낸다.
도 33은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용하여 설명한다. 그러한 경우에는 해당 부분의 상세 설명에서 그 의미를 명확히 기재하므로, 본 발명의 설명에서 사용된 용어의 명칭만으로 단순 해석되어서는 안 될 것이며 그 해당 용어의 의미까지 파악하여 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 용어들은 발명을 설명하기 위해 선택된 일반적인 용어들이나, 유사한 의미를 갖는 다른 용어가 있는 경우 보다 적절한 해석을 위해 대체 가능할 것이다. 예를 들어, 신호, 데이터, 샘플, 픽쳐, 프레임, 블록 등의 경우 각 코딩 과정에서 적절하게 대체되어 해석될 수 있을 것이다. 또한, 파티셔닝(partitioning), 분해(decomposition), 스플리팅 (splitting) 및 분할(division) 등의 경우에도 각 코딩 과정에서 적절하게 대체되어 해석될 수 있을 것이다.
본 문서에서 MTS(Multiple Transform Selection, 이하 'MTS'라 함)라 함은 적어도 2개 이상의 변환 타입을 이용하여 변환을 수행하는 방법을 의미할 수 있다. 이는 AMT(Adaptive Multiple Transform) 또는 EMT (Explicit Multiple Transform)로도 표현될 수 있으며, 마찬가지로, mts_idx 도 AMT_idx, EMT_idx, tu_mts_idx, AMT_TU_idx, EMT_TU_idx, 변환 인덱스 또는 변환 조합 인덱스 등과 같이 표현될 수 있으며, 본 발명은 이러한 표현에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 인코더(100)는 영상 분할부(110), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 필터링부(160), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer)(170), 인터 예측부(180), 인트라 예측부(185) 및 엔트로피 인코딩부(190)를 포함하여 구성될 수 있다.
영상 분할부(110)는 인코더(100)에 입력된 입력 영상(Input image)(또는, 픽쳐, 프레임)를 하나 이상의 처리 유닛으로 분할할 수 있다. 예를 들어, 상기 처리 유닛은 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit), 코딩 유닛(CU: Coding Unit), 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)일 수 있다.
다만, 상기 용어들은 본 발명에 대한 설명의 편의를 위해 사용할 뿐이며, 본 발명은 해당 용어의 정의에 한정되지 않는다. 또한, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, 비디오 신호를 인코딩 또는 디코딩하는 과정에서 이용되는 단위로써 코딩 유닛이라는 용어를 사용하지만, 본 발명은 그에 한정되지 않으며 발명 내용에 따라 적절하게 해석 가능할 것이다.
인코더(100)는 입력 영상 신호에서 인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)를 감산하여 잔여 신호(residual signal)를 생성할 수 있고, 생성된 잔여 신호는 변환부(120)로 전송된다.
변환부(120)는 잔여 신호에 변환 기법을 적용하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성할 수 있다. 변환 과정은 쿼드트리(quadtree) 구조의 정사각형 블록, 바이너리트리(binarytree) 구조, 삼진트리(ternary) 구조 또는 비대칭 트리(asymmetric) 구조에 의해 분할된 블록(정사각형 또는 직사각형)에 적용될 수 있다.
상기 변환부(120)는 복수개의 변환(또는 변환 조합들)에 기초하여 변환을 수행할 수 있으며, 이러한 변환 방식을 MTS(Multiple Transform Selection) 라 부를 수 있다. 상기 MTS는 AMT(Adaptive Multiple Transform) 또는 EMT(Enhanced Multiple Transform)로 부를 수도 있다.
상기 MTS(또는 AMT, EMT)는 복수개의 변환(또는 변환 조합들)로부터 적응적으로 선택되는 변환(또는 변환 조합들)에 기초하여 수행되는 변환 방식을 의미할 수 있다.
상기 복수개의 변환(또는 변환 조합들)은 본 명세서의 도 6 에서 설명하는 변환(또는 변환 조합들)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 상기 변환 또는 변환 타입은, 예를 들어 DCT-Type 2, DCT-II, DCT2, DCT-2 와 같이 표기할 수 있다.
상기 변환부(120)는 다음의 실시예들을 수행할 수 있다.
본 발명은, 4x4 블록에 적용될 수 있는 RST의 설계 방법을 제공한다.
본 발명은, 4x4 RST를 적용할 영역의 구성, 4x4 RST 적용 후 생성된 변환 계수들의 배치 방법, 배치된 변환 계수들의 스캔 순서, 블록 별로 생성된 변환 계수들을 정렬하여 합치는 방법 등을 제공한다.
본 발명은, 4x4 RST를 지정하는 변환 인덱스를 코딩하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 4x4 RST를 적용하였을 때 허용되지 않은 영역에 0이 아닌 변환 계수가 존재하는지를 확인하여 대응되는 변환 인덱스를 조건적으로 코딩하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 마지막 0이 아닌 변환 계수 위치를 코딩한 이후에 해당 변환 인덱스를 조건적으로 코딩한 후, 허용되지 않는 위치에 대해서는 관련 레지듀얼 코딩을 생략하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 4x4 RST 적용 시 루마 블록과 크로마 블록에 각기 다른 변환 인덱스 코딩 및 레지듀얼 코딩을 적용하는 방법을 제공한다.
이에 대한 구체적인 실시예들은 본 명세서에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
양자화부(130)는 변환 계수를 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송하고, 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(quantized signal)를 엔트로피 코딩하여 비트스트림으로 출력할 수 있다.
상기 변환부(120)와 상기 양자화부(130)는 별개의 기능 유닛으로 설명되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 하나의 기능 유닛으로 결합될 수 있다. 상기 역양자화부(140)와 상기 역변환부(150)의 경우에도, 마찬가지로 하나의 기능 유닛으로 결합될 수 있다.
양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 신호(quantized signal)는 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 신호(quantized signal)는 루프 내의 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 잔여 신호를 복원할 수 있다. 복원된 잔여 신호를 인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)가 생성될 수 있다.
한편, 위와 같은 압축 과정에서 발생한 양자화 에러에 의해 블록 경계가 보이는 열화가 발생될 수 있다. 이러한 현상을 블록킹 열화(blocking artifacts)라고 하며, 이는 화질을 평가하는 중요한 요소 중의 하나이다. 이러한 열화를 줄이기 위해 필터링 과정을 수행할 수 있다. 이러한 필터링 과정을 통해 블록킹 열화를 제거함과 동시에 현재 픽쳐에 대한 오차를 줄임으로써 화질을 향상시킬 수 있게 된다.
필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(180)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 이처럼, 필터링된 픽쳐를 화면간 예측 모드에서 참조 픽쳐로 이용함으로써 화질 뿐만 아니라 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
복호 픽쳐 버퍼(170)는 필터링된 픽쳐를 인터 예측부(180)에서의 참조 픽쳐로 사용하기 위해 저장할 수 있다.
인터 예측부(180)는 복원 픽쳐(reconstructed picture)를 참조하여 시간적 중복성 및/또는 공간적 중복성을 제거하기 위해 시간적 예측 및/또는 공간적 예측을 수행한다. 여기서, 예측을 수행하기 위해 이용되는 참조 픽쳐는 이전 시간에 부호화/복호화 시 블록 단위로 양자화와 역양자화를 거친 변환된 신호이기 때문에, 블로킹 아티팩트(blocking artifact)나 링잉 아티팩트(ringing artifact)가 존재할 수 있다.
따라서, 인터 예측부(180)는 이러한 신호의 불연속이나 양자화로 인한 성능 저하를 해결하기 위해, 로우패스 필터(lowpass filter)를 적용함으로써 픽셀들 사이의 신호를 서브 픽셀 단위로 보간할 수 있다. 여기서, 서브 픽셀은 보간 필터를 적용하여 생성된 가상의 화소를 의미하고, 정수 픽셀은 복원된 픽쳐에 존재하는 실제 화소를 의미한다. 보간 방법으로는 선형 보간, 양선형 보간(bi-linear interpolation), 위너 필터(wiener filter) 등이 적용될 수 있다.
보간 필터는 복원 픽쳐(reconstructed picture)에 적용되어 예측의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(180)는 정수 픽셀에 보간 필터를 적용하여 보간 픽셀을 생성하고, 보간 픽셀들(interpolated pixels)로 구성된 보간 블록(interpolated block)을 예측 블록(prediction block)으로 사용하여 예측을 수행할 수 있다.
한편, 인트라 예측부(185)는 현재 부호화를 진행하려고 하는 블록의 주변에 있는 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 상기 인트라 예측부(185)는 인트라 예측을 수행하기 위해 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다. 먼저, 예측 신호를 생성하기 위해 필요한 참조 샘플을 준비할 수 있다. 그리고, 준비된 참조 샘플을 이용하여 예측 신호를 생성할 수 있다. 이후, 예측 모드를 부호화하게 된다. 이때, 참조 샘플은 참조 샘플 패딩 및/또는 참조 샘플 필터링을 통해 준비될 수 있다. 참조 샘플은 예측 및 복원 과정을 거쳤기 때문에 양자화 에러가 존재할 수 있다. 따라서, 이러한 에러를 줄이기 위해 인트라 예측에 이용되는 각 예측 모드에 대해 참조 샘플 필터링 과정이 수행될 수 있다.
상기 인터 예측부(180) 또는 상기 인트라 예측부(185)를 통해 생성된 예측 신호(prediction signal)는 복원 신호를 생성하기 위해 이용되거나 잔여 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오 신호의 디코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 디코더(200)는 파싱부(미도시), 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 필터링부(240), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer Unit)(250), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 디코더(200)를 통해 출력된 복원 영상 신호(reconstructed video signal)는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.
디코더(200)는 도 1의 인코더(100)로부터 출력된 신호을 수신할 수 있고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 엔트로피 디코딩될 수 있다.
역양자화부(220)에서는 양자화 스텝 사이즈 정보를 이용하여 엔트로피 디코딩된 신호로부터 변환 계수(transform coefficient)를 획득한다.
역변환부(230)에서는 변환 계수를 역변환하여 잔여 신호(residual signal)를 획득하게 된다.
여기서, 본 발명은 예측 모드, 블록 크기 또는 블록 모양(block shape) 중 적어도 하나에 의해 구분되는 변환 설정 그룹(transform configuration group) 별로 변환 조합(transform combination)을 구성하는 방법을 제공하며, 상기 역변환부(230)는 본 발명에 의해 구성된 변환 조합에 기초하여 역변환을 수행할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명한 실시예들이 적용될 수 있다.
상기 역변환부(230)는 다음의 실시예들을 수행할 수 있다.
본 발명은, 축소된 2차 변환에 기초하여 비디오 신호를 복원하는 방법을 제공한다.
상기 역변환부(230)는 2차 변환 인덱스에 대응되는 2차 변환(secondary transform)을 유도하고, 상기 2차 변환을 이용하여 변환 계수 블록에 대해 역방향 2차 변환을 수행하고, 상기 역방향 2차 변환이 수행된 블록에 대해 역방향 1차 변환을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 2차 변환은 축소된 2차 변환을 의미하고, 상기 축소된 2차 변환은 N개의 레지듀얼 데이터(Nx1 레지듀얼 벡터)가 입력되어 L개(L<N)의 변환 계수 데이터(Lx1 변환 계수 벡터)가 출력되는 변환을 나타낸다.
본 발명에서, 상기 축소된 2차 변환은 상기 현재 블록의 특정 영역에 적용되고, 상기 특정 영역은 상기 현재 블록 내 좌상측 MxM (M≤N) 영역인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 역방향 2차 변환이 수행될 때, 상기 현재 블록 내 분할된 4x4 블록들 각각에 대해 4x4 축소된 2차 변환이 적용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 2차 변환 인덱스의 획득 여부는 상기 변환 계수 블록 내 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 마지막 0이 아닌 변환 계수가 특정 영역에 위치하지 않는 경우에 상기 2차 변환 인덱스는 획득되며, 상기 특정 영역은 상기 축소된 2차 변환이 적용되는 경우 스캔 순서에 따라 변환 계수들을 배치하였을 때 0이 아닌 변환 계수가 존재할 수 있는 위치를 제외한 나머지 영역을 나타내는 것을 특징으로 한다.
상기 역변환부(230)는 1차 변환 인덱스에 대응되는 변환 조합을 유도하고, 상기 변환 조합을 이용하여 역방향 1차 변환을 수행할 수 있다. 여기서 상기 1차 변환 인덱스는 DST7 및/또는 DCT8 의 조합으로 구성된 복수개의 변환 조합들 중 어느 하나에 대응되고, 상기 변환 조합은 수평 변환 및 수직 변환으로 구성된다. 이때, 상기 수평 변환 및 상기 수직 변환은 상기 DST7 또는 상기 DCT8 중 어느 하나에 대응된다.
상기 역양자화부(220)와 상기 역변환부(230)는 별개의 기능 유닛으로 설명되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 하나의 기능 유닛으로 결합될 수 있다.
획득된 잔여 신호를 인터 예측부(260) 또는 인트라 예측부(265)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)가 생성된다.
필터링부(240)는 복원 신호(reconstructed signal)에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(260)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다.
본 명세서에서, 인코더(100)의 변환부(120) 및 각 기능 유닛들에서 설명된 실시예들은 각각 디코더의 역변환부(230) 및 대응되는 기능 유닛들에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예들로서, 도 3A는 QT(QuadTree, 이하 'QT'라 함), 도 3B는 BT(Binary Tree, 이하 'BT'라 함), 도 3C는 TT(Ternary Tree, 이하 'TT'라 함) 도 3D는 AT(Asymmetric Tree, 이하 'AT'라 함)에 의한 블록 분할 구조들을 설명하기 위한 도면이다.
비디오 코딩에서 하나의 블록은 QT(QuadTree) 기반으로 분할될 수 있다. 또한, QT에 의해서 분할된 하나의 서브 블록 (sub block)은 QT를 사용하여 재귀적으로 더 분할될 수 있다. 더 이상 QT 분할되지 않는 리프 블록 (leaf block)은 BT(Binary Tree), TT(Ternary Tree) 또는 AT(Asymmetric Tree) 중 적어도 하나의 방식에 의해서 분할될 수 있다. BT는 horizontal BT (2NxN, 2NxN)과 vertical BT (Nx2N, Nx2N)의 두 가지 형태의 분할을 가질 수 있다. TT는 horizontal TT (2Nx1/2N, 2NxN, 2Nx1/2N)와 vertical TT (1/2Nx2N, Nx2N, 1/2Nx2N)의 두 가지 형태의 분할을 가질 수 있다. AT는 horizontal-up AT (2Nx1/2N, 2Nx3/2N), horizontal-down AT (2Nx3/2N, 2Nx1/2N), vertical-left AT (1/2Nx2N, 3/2Nx2N), vertical-right AT (3/2Nx2N, 1/2Nx2N) 의 네 가지 형태의 분할을 가질 수 있다. 각각의 BT, TT, AT는 BT, TT, AT를 사용하여 재귀적으로 더 분할될 수 있다.
상기 도 3A는 QT 분할의 예를 보여준다. 블록 A는 QT에 의해서 4개의 서브 블록 (A0, A1, A2, A3)으로 분할될 수 있다. 서브 블록 A1은 다시 QT에 의해서 4개의 서브 블록 (B0, B1, B2, B3)로 분할될 수 있다.
상기 도 3B는 BT 분할의 예를 보여준다. QT에 의해서 더 이상 분할되지 않는 블록 B3은 vertical BT (C0, C1) 또는 horizontal BT (D0, D1)으로 분할될 수 있다. 블록 C0와 같이 각각의 서브 블록은 horizontal BT (E0, E1) 또는 vertical BT (F0, F1)의 형태와 같이 재귀적으로 더 분할될 수 있다.
상기 3C는 TT 분할의 예를 보여준다. QT에 의해서 더 이상 분할되지 않는 블록 B3은 vertical TT (C0, C1, C2) 또는 horizontal TT (D0, D1, D2)으로 분할될 수 있다. 블록 C1와 같이 각각의 서브 블록은 horizontal TT (E0, E1, E2) 또는 vertical TT (F0, F1, F2)의 형태와 같이 재귀적으로 더 분할될 수 있다.
상기 3D는 AT 분할의 예를 보여준다. QT에 의해서 더 이상 분할되지 않는 블록 B3은 vertical AT (C0, C1) 또는 horizontal AT (D0, D1)으로 분할 될 수 있다. 블록 C1와 같이 각각의 서브 블록은 horizontal AT (E0, E1) 또는 vertical TT (F0, F1)의 형태와 같이 재귀적으로 더 분할 될 수 있다.
한편, BT, TT, AT 분할은 함께 사용하여 분할이 가능하다. 예를 들어, BT에 의해 분할된 서브 블록은 TT 또는 AT에 의한 분할이 가능하다. 또한, TT에 의해 분할된 서브 블록은 BT 또는 AT에 의한 분할이 가능하다. AT에 의해 분할된 서브 블록은 BT 또는 TT에 의한 분할이 가능하다. 예를 들어, horizontal BT 분할 이후, 각각의 서브 블록이 vertical BT로 분할될 수 있고, 또는 vertical BT 분할 이후, 각각의 서브 블록이 horizontal BT로 분할될 수도 있다. 상기 두 종류의 분할 방법은 분할 순서는 다르지만 최종적으로 분할되는 모양은 동일하다.
또한, 블록이 분할되면 블록을 탐색하는 순서를 다양하게 정의할 수 있다. 일반적으로, 좌측에서 우측으로, 상단에서 하단으로 탐색을 수행하며, 블록을 탐색한다는 것은 각 분할된 서브 블록의 추가적인 블록 분할 여부를 결정하는 순서를 의미하거나, 블록이 더 이상 분할되지 않을 경우 각 서브 블록의 부호화 순서를 의미하거나, 또는 서브 블록에서 다른 이웃 블록의 정보를 참조할 때의 탐색 순서를 의미할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명이 적용되는 실시예들로서, 도 4는 인코더 내의 변환 및 양자화부 (120/130), 역양자화 및 역변환부 (140/150)의 개략적인 블록도를 나타내고, 도 5는 디코더 내의 역양자화 및 역변환부 (220/230)의 개략적인 블록도를 나타낸다.
상기 도 4를 살펴보면, 변환 및 양자화부 (120/130)는 1차 변환부(primary transform unit)(121), 2차 변환부(secondary transform unit)(122) 및 양자화부(130)을 포함할 수 있다. 역양자화 및 역변환부 (140/150)는 역양자화부(140), 역 2차 변환부(inverse secondary transform unit)(151) 및 역 1차 변환부(inverse primary transform unit)(152)를 포함할 수 있다.
상기 도 5를 살펴보면, 역양자화 및 역변환부 (220/230)는 역양자화부(220), 역 2차 변환부(inverse secondary transform unit)(231) 및 역 1차 변환부(inverse primary transform unit)(232)를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 변환을 수행할 때 복수의 단계를 통해 변환을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 4에서와 같이 1차 변환(primary transform), 2차 변환(secondary transform)의 2단계를 적용할 수 있고, 또는 알고리즘에 따라 그 이상의 변환 단계가 이용될 수도 있다. 여기서, 상기 1차 변환(primary transform)은 주요 변환(core transform)이라고 부를 수도 있다.
상기 1차 변환부(primary transform unit)(121)는 잔여 신호에 대해 1차 변환(primary transform)을 적용할 수 있으며, 여기서 상기 1차 변환(primary transform)은 인코더 및/또는 디코더에서 테이블로 기정의될 수 있다.
상기 1차 변환(primary transform)의 경우, Discrete Cosine Transform type 2(이하, 'DCT2'라 함)가 적용될 수 있다.
또는, 특정한 경우에 한정하여 Discrete Sine Transform-type 7(이하, 'DST7' 이라 함)이 적용될 수도 있다. 예를 들어, 인트라 예측 모드에서 4x4 블록에 대해 DST7이 적용될 수 있다.
또한, 상기 1차 변환(primary transform)의 경우, MTS(Multiple Transform Selection)의 여러 변환들(DST 7, DCT 8, DST 1, DCT 5) 의 조합들이 적용될 수도 있다. 예를 들어, 도 6이 적용될 수 있다.
상기 2차 변환부(secondary transform unit)(122)는 1차 변환된 신호에 대해 2차 변환(secondary transform)을 적용할 수 있으며, 여기서 상기 2차 변환(secondary transform)은 인코더 및/또는 디코더에서 테이블로 기정의될 수 있다.
일실시예로, 상기 2차 변환(secondary transform)은 Non-Separable Secondary Transform(이하, 'NSST'라 함)이 조건적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 NSST는 인트라 예측 블록일 경우에만 적용되며, 예측 모드 그룹마다 적용 가능한 변환 셋을 가질 수 있다.
여기서, 상기 예측 모드 그룹은 예측 방향에 대한 대칭성에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 예측 모드 52와 예측 모드 16은 예측 모드 34 (대각 방향)를 기준으로 대칭이므로, 하나의 그룹을 형성하여 동일한 변환 셋(transform set)이 적용될 수 있다. 이때, 상기 예측 모드 52에 대한 변환을 적용할 때 입력 데이터를 트랜스포즈(transpose)한 후 적용하며, 이는 예측 모드 16과 변환 셋이 동일하기 때문이다.
한편, 플래너 모드(Planar mode)와 DC 모드(DC mode)의 경우 방향에 대한 대칭성이 존재하지 않으므로 각자의 변환 셋을 가지며, 해당 변환 셋은 2개의 변환들로 구성될 수 있다. 나머지 방향성 모드에 대해서는 변환 셋마다 3개의 변환들로 구성될 수 있다.
다른 실시예로, 상기 2차 변환(secondary transform)의 경우, MTS(Multiple Transform Selection)의 여러 변환들(DST 7, DCT 8, DST 1, DCT 5) 의 조합들이 적용될 수도 있다. 예를 들어, 도 6이 적용될 수 있다.
다른 실시예로, DST7 이 2차 변환(secondary transform)으로 적용될 수도 있다.
다른 실시예로, 상기 2차 변환은 1차 변환된 블록 전체에 대해 적용되는 것이 아니라 좌상측(top-left) 특정 영역에 대해서만 적용될 수 있다. 예를 들어, 블록의 크기가 8x8 이상인 경우는 8x8 NSST가 적용되며, 8x8 미만인 경우는 4x4 2차 변환이 적용될 수 있다. 이때, 4x4 블록들로 나눈 후 각기 4x4 2차 변환이 적용될 수 있다.
다른 실시예로, 4xN/Nx4 (N >= 16)인 경우에도 4x4 2차 변환이 적용될 수 있다.
상기 2차 변환(예컨대, NSST), 4x4 2차 변환 및 8x8 2차 변환에 대해서는 이하 도 12 내지 15 및 명세서 내 다른 실시예를 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.
상기 양자화부(130)는 2차 변환된 신호에 대해 양자화를 수행할 수 있다.
상기 역양자화 및 역변환부 (140/150)는 앞서 설명된 과정을 역으로 수행하며, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 5는 디코더 내의 역양자화 및 역변환부 (220/230)의 개략적인 블록도를 나타낸다.
상기 도 5를 살펴보면, 역양자화 및 역변환부 (220/230)는 역양자화부(220), 역 2차 변환부(inverse secondary transform unit)(231) 및 역 1차 변환부(inverse primary transform unit)(232)를 포함할 수 있다.
상기 역양자화부(220)에서는 양자화 스텝 사이즈 정보를 이용하여 엔트로피 디코딩된 신호로부터 변환 계수(transform coefficient)를 획득한다.
상기 역 2차 변환부(inverse secondary transform unit)(231)에서는 상기 변환 계수에 대해 역 2차 변환을 수행한다. 여기서, 상기 역 2차 변환은 상기 도 4에서 설명한 상기 2차 변환(secondary transform)의 역변환을 나타낸다.
다른 실시예로, 상기 2차 변환의 경우, MTS(Multiple Transform Selection)의 여러 변환들(DST 7, DCT 8, DST 1, DCT 5) 의 조합들이 적용될 수도 있다. 예를 들어, 도 6이 적용될 수 있다.
상기 역 1차 변환부(inverse primary transform unit)(232)는 역 2차 변환된 신호(또는 블록)에 대해 역 1차 변환을 수행하고, 잔여 신호(residual signal)를 획득하게 된다. 여기서, 상기 역 1차 변환은 상기 도 4에서 설명한 상기 1차 변환(primary transform)의 역변환을 나타낸다.
일실시예로, 상기 1차 변환(primary transform)의 경우, MTS(Multiple Transform Selection)의 여러 변환들(DST 7, DCT 8, DST 1, DCT 5) 의 조합들이 적용될 수도 있다. 예를 들어, 도 6이 적용될 수 있다.
본 발명의 일실시예로, DST7 이 1차 변환(primary transform)으로 적용될 수도 있다.
본 발명의 일실시예로, DCT8 이 1차 변환(primary transform)으로 적용될 수도 있다.
본 발명은 예측 모드, 블록 크기 또는 블록 모양(block shape) 중 적어도 하나에 의해 구분되는 변환 설정 그룹(transform configuration group) 별로 변환 조합(transform combination)을 구성하는 방법을 제공하며, 상기 역 1차 변환부(inverse primary transform unit)(232)는 본 발명에 의해 구성된 변환 조합에 기초하여 역변환을 수행할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명한 실시예들이 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS(Multiple Transform Selection)가 적용되는 변환 설정 그룹(transform configuration group)을 나타내는 표이다.
MTS(Multiple Transform Selection)가 적용되는 변환 설정 그룹
본 명세서에서는, 변환 설정 그룹 G i에 대한 j번째 변환 조합 후보를 다음 수학식 1과 같은 쌍으로 표시한다.
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000001
여기서, H(G i, j)는 j번째 후보에 대한 수평 변환(horizontal transform)을 가리키며, V(G i, j)는 j번째 후보에 대한 수직 변환(vertical transform)을 가리킨다. 예를 들어, 도 6에서 H(G 3, 2) = DST7, V(G 3, 2) = DCT8 과 같이 표기할 수 있다. 문맥에 따라 H(G i, j) 또는 V(G i, j)에 할당되는 값은 상기 예시에서와 같이 변환을 구분하기 위한 표시상의 값(nominal value)일 수도 있고 해당 변환을 가리키는 인덱스 값일 수도 있으며 해당 변환에 대한 2D 행렬(2 Dimensional matrix)일 수도 있다.
또한, 본 명세서에서, DCT와 DST에 대한 2D 행렬 값을 다음 수학식 2 내지 3과 같이 표기할 수 있다.
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000002
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000003
여기서, DST 또는 DCT인지 여부는 S 또는 C로 나타내고, type 숫자는 로마숫자의 형태로 위첨자로 표기하며, 하부첨자의 N는 NxN 변환임을 가리킨다. 또한, 상기
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000004
와
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000005
와 같은 2D 행렬은 열 벡터(column vector)들이 변환 기저(transform basis)를 이루는 것을 가정한다.
상기 도 6을 살펴보면, 변환 설정 그룹(transform configuration group)들은 예측 모드에 기초하여 결정되고 그룹의 개수는 총 6개(G0 ~ G5)일 수 있다. 그리고, G0 ~ G4는 인트라 예측이 적용되는 경우에 해당되고 G5는 인터 예측에 의해 생성된 잔차(residual) 블록에 적용되는 변환 조합들(또는 변환 셋, 변환 조합 셋)을 나타낸다.
하나의 변환 조합은 해당 2D 블록의 행(row)들에 적용되는 수평 변환(horizontal transform)(또는 행 변환(row transform)) 과 열(column)들에 적용되는 수직 변환(vertical transform) (또는 열 변환(column transform)) 으로 이루어질 수 있다.
여기서, 모든 변환 설정 그룹들은 각 4개의 변환 조합 후보들을 가질 수 있다. 상기 4개의 변환 조합 후보들은 0~3의 변환 조합 인덱스를 통해 선택 또는 결정될 수 있으며, 인코더에서 디코더로 상기 변환 조합 인덱스를 인코딩하여 전송할 수 있다.
일실시예로, 인트라 예측을 통해 획득된 잔차 데이터(또는 잔차 신호)는 인트라 예측 모드에 따라 그 통계적 특성이 각기 다를 수 있다. 따라서, 상기 도 6에서와 같이 인트라 예측 모드 별로 일반적인 코사인 변환이 아닌 다른 변환들을 적용할 수 있다.
상기 도 6을 살펴보면, 35개의 인트라 예측 모드를 사용하는 경우와 67개의 인트라 예측 모드를 사용하는 경우를 나타낸다. 각 인트라 예측 모드 열에서 구분된 변환 설정 그룹 별로 복수개의 변환 조합들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수개의 변환 조합들은 4개의 (행 방향 변환, 열 방향 변환) 조합으로 구성될 수 있다. 구체적 예로, 그룹 0에서는 행(수평) 방향과 열(수직) 방향 모두 DST-7과 DCT-5가 적용될 수 있어 총 4개의 조합이 가능하다.
각 인트라 예측 모드에 대해 총 4개의 변환 커널 조합이 적용될 수 있으므로, 그 중 하나를 선택하기 위한 변환 조합 인덱스가 변환 단위(transform unit)마다 전송될 수 있다. 본 명세서에서, 상기 변환 조합 인덱스는 MTS 인덱스(MTS index)라 부를 수 있으며, mts_idx로 표현될 수 있다.
또한, 상기 도 6에서 제시한 변환 커널들 이외에도, 잔차 신호(residual signal)의 특성상 행 방향과 열 방향 모두에 대해 DCT2가 최적인 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 코딩 유닛(Coding Unit)마다 MTS 플래그를 정의함으로써 적응적으로 변환을 수행할 수 있다. 여기서, MTS 플래그가 0이면 행 방향과 열 방향 모두에 대해 DCT2를 적용하고, MTS 플래그가 1이면 MTS 인덱스를 통해 4개의 조합 중 하나를 선택 또는 결정할 수 있다.
일실시예로, MTS 플래그가 1인 경우 하나의 변환 단위에 대해 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 크지 않으면 상기 도 6의 변환 커널들을 적용하지 않고 행 방향과 열 방향에 대해 모두 DST-7을 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 임계값은 2로 설정될 수 있으며, 이는 블록 크기 또는 변환 유닛의 크기에 기초하여 다르게 설정될 수 있다. 이는 명세서 다른 실시예에서도 적용 가능하다.
일실시예로, 변환 계수 값들을 먼저 파싱하여 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 크지 않으면, MTS 인덱스를 파싱하지 않고 DST-7을 적용함으로써 부가 정보 전송량을 줄일 수 있다.
일실시예로, MTS 플래그가 1인 경우 하나의 변환 단위에 대해 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 크면 MTS 인덱스를 파싱하고, MTS 인덱스에 기초하여 수평 변환과 수직 변환을 결정할 수 있다.
일실시예로, MTS는 변환 단위의 너비와 높이가 모두 32 이하일 경우에만 적용될 수 있다.
일실시예로, 상기 도 6은 오프라인 트레이닝(off-line training)을 통해 기설정될 수 있다.
일실시예로, 상기 MTS 인덱스는 수평 변환과 수직 변환의 조합을 동시에 가리킬 수 있는 하나의 인덱스로 정의될 수 있다. 또는, 상기 MTS 인덱스는 수평 변환 인덱스와 수직 변환 인덱스를 별도로 정의할 수도 있다.
일실시예로, 상기 MTS 플래그 또는 상기 MTS 인덱스는 시퀀스, 픽쳐, 슬라이스, 블록, 코딩 유닛, 변환 유닛, 또는 예측 유닛 중 적어도 하나의 레벨에서 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 MTS 플래그 또는 상기 MTS 인덱스는 SPS(Sequence Parameter Set), 코딩 유닛 또는 변환 유닛 중 적어도 하나의 레벨에서 정의될 수 있다. 또한, 일 예로, MTS의 enable/disable을 위한 신택스 플래그는 SPS(Sequence Parameter Set), PPS(Picture parameter set) 또는 슬라이스 헤더(slice header) 중 적어도 하나의 레벨에서 정의될 수 있다.
다른 실시예로, 변환 인덱스에 대응되는 변환 조합 (수평 변환, 수직 변환)은 MTS 플래그, 예측 모드 및/또는 블록 모양과의 의존성없이 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 변환 조합은 DCT2, DST7 및/또는 DCT8 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 구체적 예로, 변환 인덱스가 0, 1, 2, 3, 4이면, 각각 상기 변환 조합은 (DCT2,DCT2), (DST7, DST7), (DCT8, DST7), (DST7, DCT8), (DCT8, DCT8)일 수 있다.
도 7은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS(Multiple Transform Selection)가 수행되는 인코딩 과정을 나타내는 흐름도이다.
본 명세서에서는 기본적으로 수평 방향과 수직 방향에 대해 분리해서 변환을 적용하는 실시예를 설명하고 있으나, 변환 조합은 비분리 변환(non-separable transform)들로도 구성이 가능하다.
또는, 분리가능한 변환(separable transform)들과 비분리 변환(non-separable transform)들의 혼합으로도 구성될 수 있다. 이 경우, 비분리 변환(non-separable transform)이 이용되면 행/열(row/column)별 변환 선택이나 수평/수직(horizontal/vertical) 방향별 선택은 불필요해지며, 분리가능한 변환(separable transform)이 선택되는 경우에만 상기 도 6의 변환 조합들이 이용될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 제안하는 방식들은 1차 변환(primary transform)이나 2차 변환(secondary transform)에 관계 없이 적용할 수 있다. 즉, 둘 중 어느 한쪽에만 적용되어야 한다는 제약이 없으며, 둘다 적용될 수 있다. 여기서, 상기 1차 변환(primary transform)은 잔차(residual) 블록을 맨 처음에 변환하기 위한 변환을 의미할 수 있고, 상기 2차 변환(secondary transform)은 상기 1차 변환의 결과로 생성된 블록에 대해 변환을 적용하기 위한 변환을 의미할 수 있다.
먼저, 인코더는 현재 블록에 대응되는 변환 설정 그룹을 결정할 수 있다(S710). 여기서, 상기 변환 설정 그룹은 상기 도 6의 변환 설정 그룹을 의미할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다른 변환 조합들로 구성될 수도 있다.
상기 인코더는 상기 변환 설정 그룹 내 이용가능한 후보 변환 조합들에 대해 변환을 수행할 수 있다(S720).
상기 변환 수행 결과, 상기 인코더는 RD(Rate Distortion) 비용이 가장 작은 변환 조합을 결정 또는 선택할 수 있다(S730).
상기 인코더는 상기 선택된 변환 조합에 대응되는 변환 조합 인덱스를 인코딩할 수 있다(S740).
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS(Multiple Transform Selection)가 수행되는 디코딩 과정을 나타내는 흐름도이다.
먼저, 디코더는 현재 블록을 위한 변환 설정 그룹을 결정할 수 있다(S810).
상기 디코더는 비디오 신호로부터 변환 조합 인덱스를 파싱(또는 획득)할 수 있으며, 여기서 상기 변환 조합 인덱스는 상기 변환 설정 그룹 내 복수개의 변환 조합들 중 어느 하나에 대응될 수 있다(S820). 예를 들어, 상기 변환 설정 그룹은 DST7(Discrete Sine Transform type 7) 및 DCT8(Discrete Cosine Transform type 8)을 포함할 수 있다. 상기 변환 조합 인덱스는 MTS 인덱스로 부를 수 있다.
일실시예로, 상기 변환 설정 그룹은 현재 블록의 예측 모드, 블록 크기 또는 블록 모양 중 적어도 하나에 기초하여 설정될 수 있다.
상기 디코더는 상기 변환 조합 인덱스에 대응되는 변환 조합을 유도할 수 있다(S830). 여기서, 상기 변환 조합은 수평 변환 및 수직 변환으로 구성되고, 상기 DST-7 또는 DCT-8 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 변환 조합은 상기 도 6에서 설명한 변환 조합을 의미할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 본 명세서 내 다른 실시예에 따른 다른 변환 조합에 의한 구성도 가능하다.
상기 디코더는 상기 변환 조합에 기초하여 상기 현재 블록에 대해 역변환을 수행할 수 있다(S840). 상기 변환 조합이 행(수평) 변환과 열(수직) 변환으로 구성된 경우, 행(수평) 변환을 먼저 적용한 후 열(수직) 변환을 적용할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 반대로 적용되거나, 또는 비분리 변환들로 구성된 경우에는 바로 비분리 변환이 적용될 수 있다.
일실시예로, 상기 수직 변환 또는 상기 수평 변환이 상기 DST-7 또는 DCT-8인 경우, 상기 DST-7의 역변환 또는 DCT-8의 역변환을 열마다 적용하고 난 이후 행마다 적용할 수 있다.
일실시예로, 상기 수직 변환 또는 상기 수평 변환은, 각 행마다 및/또는 각 열마다 다른 변환이 적용될 수 있다.
일실시예로, 상기 변환 조합 인덱스는 MTS가 수행되는지 여부를 나타내는 MTS 플래그에 기초하여 획득될 수 있다. 즉, 상기 변환 조합 인덱스는 상기 MTS 플래그에 따라 MTS가 수행되는 경우에 획득될 수 있다.
일실시예로, 상기 디코더는 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 큰지 여부를 확인할 수 있다. 이때, 상기 변환 조합 인덱스는 상기 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 큰 경우에 획득될 수 있다.
일실시예로, 상기 MTS 플래그 또는 상기 MTS 인덱스는 시퀀스, 픽쳐, 슬라이스, 블록, 코딩 유닛, 변환 유닛, 또는 예측 유닛 중 적어도 하나의 레벨에서 정의될 수 있다.
일실시예로, 상기 역변환은 변환 단위의 너비와 높이가 모두 32 이하일 경우에만 적용될 수 있다.
한편, 다른 일실시예로, 변환 설정 그룹을 결정하는 과정과 변환 조합 인덱스를 파싱하는 과정은 동시에 수행될 수 있다. 또는 상기 S810 단계는 인코더 및/또는 디코더에서 기설정되어 생략될 수 있다.
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS 플래그 및 MTS 인덱스를 인코딩하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
인코더는 현재 블록에 대해 MTS(Multiple Transform Selection)가 적용되는지 여부를 결정할 수 있다(S910).
만약, MTS(Multiple Transform Selection)가 적용되는 경우, 상기 인코더는 MTS 플래그 = 1 로 인코딩할 수 있다(S920).
그리고, 상기 인코더는 상기 현재 블록의 예측 모드, 수평 변환, 수직 변환 중 적어도 하나에 기초하여 MTS 인덱스를 결정할 수 있다(S930). 여기서, MTS 인덱스는 각 인트라 예측 모드에 대해 복수개의 변환 조합들 중 어느 하나를 가리키는 인덱스를 의미하며, 상기 MTS 인덱스는 변환 단위(transform unit)마다 전송될 수 있다.
상기 MTS 인덱스가 결정되면, 상기 인코더는 상기 MTS 인덱스를 인코딩할 수 있다(S940).
한편, 상기 MTS(Multiple Transform Selection)가 적용되지 않는 경우, 상기 인코더는 MTS 플래그 = 0 으로 인코딩할 수 있다(S950).
도 10은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS 플래그 및 MTS 인덱스에 기초하여 수평 변환 또는 수직 변환을 행 또는 열에 적용하는 디코딩 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
디코더는 비트스트림으로부터 MTS 플래그를 파싱할 수 있다(S1010). 여기서, MTS 플래그는 현재 블록에 대해 MTS(Multiple Transform Selection)가 적용되는지 여부를 나타낼 수 있다.
상기 디코더는 상기 MTS 플래그에 기초하여 현재 블록에 대해 MTS(Multiple Transform Selection)가 적용되는지 여부를 확인할 수 있다(S1020). 예를 들어, 상기 MTS 플래그가 1인지 여부를 확인할 수 있다.
만약, 상기 MTS 플래그가 1인 경우, 상기 디코더는 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 큰지(또는 이상인지) 여부를 확인할 수 있다(S1030). 예를 들어, 상기 임계값은 2 로 설정될 수 있으며, 이는 블록 크기 또는 변환 유닛의 크기에 기초하여 다르게 설정될 수 있다.
상기 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 큰 경우, 상기 디코더는 MTS 인덱스를 파싱할 수 있다(S1040). 여기서, 상기 MTS 인덱스는 각 인트라 예측 모드 또는 인터 예측 모드에 대해 복수개의 변환 조합들 중 어느 하나를 가리키는 인덱스를 의미하며, 상기 MTS 인덱스는 변환 단위(transform unit)마다 전송될 수 있다. 또는, 상기 MTS 인덱스는 기설정된 변환 조합 테이블에 정의된 어느 하나의 변환 조합을 가리키는 인덱스를 의미할 수 있으며, 여기서 상기 기설정된 변환 조합 테이블은 상기 도 6을 의미할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
상기 디코더는 상기 MTS 인덱스 또는 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여 수평 변환 및 수직 변환을 유도 또는 결정할 수 있다(S1050).
또는, 상기 디코더는 상기 MTS 인덱스에 대응되는 변환 조합을 유도할 수 있다. 예를 들어, 상기 디코더는 상기 MTS 인덱스에 대응되는 수평 변환 및 수직 변환을 유도 또는 결정할 수 있다.
한편, 상기 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 크지 않은 경우, 상기 디코더는 기설정된 수직 역변환을 열마다 적용할 수 있다(S1060). 예를 들어, 상기 수직 역변환은 DST7의 역변환일 수 있다.
그리고, 상기 디코더는 기설정된 수평 역변환을 행마다 적용할 수 있다(S1070). 예를 들어, 상기 수평 역변환은 DST7의 역변환일 수 있다. 즉, 상기 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 크지 않은 경우에는 인코더 또는 디코더에서 기설정된 변환 커널이 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 도 6과 같은 변환 조합 테이블에서 정의된 것이 아니라, 많이 이용되는 변환 커널(예컨대, DCT-2, DST-7, DCT-8)이 이용될 수 있다.
한편, 상기 MTS 플래그가 0인 경우, 상기 디코더는 기설정된 수직 역변환을 열마다 적용할 수 있다(S1080). 예를 들어, 상기 수직 역변환은 DCT2의 역변환일 수 있다.
그리고, 상기 디코더는 기설정된 수평 역변환을 행마다 적용할 수 있다(S1090). 예를 들어, 상기 수평 역변환은 DCT2의 역변환일 수 있다. 즉, MTS 플래그가 0인 경우에는 인코더 또는 디코더에서 기설정된 변환 커널이 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 도 6과 같은 변환 조합 테이블에서 정의된 것이 아니라, 많이 이용되는 변환 커널이 이용될 수 있다.
도 11은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 변환 관련 파라미터에 기초하여 역변환을 수행하는 흐름도를 나타낸다.
본 발명이 적용되는 디코더는, sps_mts_intra_enabled_flag 또는 sps_mts_inter_enabled_flag 를 획득할 수 있다(S1110). 여기서, sps_mts_intra_enabled_flag 는 tu_mts_flag 가 인트라 코딩 유닛의 레지듀얼 코딩 신택스에 존재하는지 여부를 나타낸다. 예를 들어, sps_mts_intra_enabled_flag = 0 이면, tu_mts_flag 가 인트라 코딩 유닛의 레지듀얼 코딩 신택스에 존재하지 않고, sps_mts_intra_enabled_flag = 0 이면, tu_mts_flag 가 인트라 코딩 유닛의 레지듀얼 코딩 신택스에 존재한다. 그리고, sps_mts_inter_enabled_flag 는 tu_mts_flag 가 인터 코딩 유닛의 레지듀얼 코딩 신택스에 존재하는지 여부를 나타낸다. 예를 들어, sps_mts_inter_enabled_flag = 0 이면, tu_mts_flag 가 인터 코딩 유닛의 레지듀얼 코딩 신택스에 존재하지 않고, sps_mts_inter_enabled_flag = 0 이면, tu_mts_flag 가 인터 코딩 유닛의 레지듀얼 코딩 신택스에 존재한다.
상기 디코더는 sps_mts_intra_enabled_flag 또는 sps_mts_inter_enabled_flag에 기초하여 tu_mts_flag 를 획득할 수 있다(S1120). 예를 들어, sps_mts_intra_enabled_flag = 1 또는 sps_mts_inter_enabled_flag = 1 일때, 상기 디코더는 tu_mts_flag 를 획득할 수 있다. 여기서, tu_mts_flag 는 다변환 선택(multiple transform selection, 이하 'MTS'라 함)이 루마 변환 블록의 레지듀얼 샘플에 적용되는지 여부를 나타낸다. 예를 들어, tu_mts_flag = 0 이면 MTS가 루마 변환 블록의 레지듀얼 샘플에 적용되지 않고, tu_mts_flag = 1 이면 MTS가 루마 변환 블록의 레지듀얼 샘플에 적용된다.
다른 예로, 상기 tu_mts_flag 에 대해 본 문서의 실시예들 중 적어도 하나가 적용될 수 있다.
상기 디코더는 tu_mts_flag 에 기초하여 mts_idx 를 획득할 수 있다(S1130). 예를 들어, tu_mts_flag = 1 일때, 상기 디코더는 mts_idx 를 획득할 수 있다. 여기서, mts_idx 는 어떤 변환 커널이 현재 변환 블록의 수평 및/또는 수직 방향에 따른 루마 레지듀얼 샘플들에 적용되는지를 나타낸다.
예를 들어, mts_idx 에 대해, 본 문서 실시예들 중 적어도 하나가 적용될 수 있다. 구체적 예로, 상기 도 6의 실시예들 중 적어도 하나가 적용될 수 있다.
상기 디코더는 mts_idx 에 대응되는 변환 커널을 유도할 수 있다(S1140). 예를 들어, 상기 mts_idx에 대응되는 변환 커널은 수평 변환 및 수직 변환으로 구분되어 정의될 수 있다.
다른 예로, 상기 수평 변환 및 수직 변환은 서로 다른 변환 커널이 적용될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 수평 변환 및 수직 변환은 동일한 변환 커널이 적용될 수도 있다.
일실시예로, mts_idx 는 아래 표 1와 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000006
그리고, 상기 디코더는 상기 변환 커널에 기초하여 역변환을 수행할 수 있다(S1150).
상기 도 11에서는, MTS의 적용 여부를 결정하기 위해 tu_mts_flag를 획득하고, 이후 획득된 tu_mts_flag 값에 따라 mts_idx를 획득하여 변환 커널을 결정하는 실시예를 위주로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 디코더는 tu_mts_flag 파싱 없이 mts_idx를 곧바로 파싱하여 변환 커널을 결정할 수 있다. 이 경우, 상술한 표 1이 이용될 수 있다. 즉, mts_idx 값이 0을 지시하는 경우 수평/수직 방향으로 DCT-2를 적용하고, mts_idx 값이 0 이외의 값을 지시하는 경우, mts_idx 값에 따라 DST-7 및/또는 DCT-8을 적용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 변환 과정을 수행하는 디코딩 과정을 설명한다.
디코더는, 변환 크기(nTbS)를 확인할 수 있다(S10). 여기서, 상기 변환 크기(nTbS)는 스케일된 변환 계수들의 수평 샘플 크기를 나타내는 변수일 수 있다.
상기 디코더는, 변환 커널 타입(trType)을 확인할 수 있다(S20). 여기서, 상기 변환 커널 타입(trType)은 변환 커널의 타입을 나타내는 변수일 수 있으며, 본 문서의 다양한 실시예들이 적용될 수 있다. 상기 변환 커널 타입(trType)은 수평 변환 커널 타입(trTypeHor)과 수직 변환 커널 타입(trTypeVer)을 포함할 수 있다.
상기 표 1을 참고하면, 상기 변환 커널 타입(trType)이 0이면 DCT2를 나타내고, 1이면 DST7 을 나타내고, 2이면 DCT8을 나타낼 수 있다.
상기 디코더는, 변환 크기(nTbS) 또는 변환 커널 타입 중 적어도 하나에 기초하여 변환 행렬 곱셈을 수행할 수 있다(S30).
다른 예로, 변환 커널 타입이 1이고 변환 크기가 4이면, 변환 행렬 곱셈 수행시 기결정된 변환 행렬(1)이 적용될 수 있다.
다른 예로, 변환 커널 타입이 1이고 변환 크기가 8이면, 변환 행렬 곱셈 수행시 기결정된 변환 행렬(2)가 적용될 수 있다.
다른 예로, 변환 커널 타입이 1이고 변환 크기가 16이면, 변환 행렬 곱셈 수행시 기결정된 변환 행렬(3)이 적용될 수 있다.
다른 예로, 변환 커널 타입이 1이고 변환 크기가 32이면, 기정의된 변환 행렬(4)가 적용될 수 있다.
마찬가지로, 변환 커널 타입이 2이고 변환 크기가 4, 8, 16, 또는 32이면, 각각 기정의된 변환 행렬(5), (6), (7), (8)이 적용될 수 있다.
여기서, 상기 기정의된 변환 행렬들 (1)~(8)은 각각 다양한 타입의 변환 행렬들 중 어느 하나에 대응될 수 있다. 일예로, 상기 도 6에서 예시된 타입의 변환 행렬이 적용될 수 있다.
상기 디코더는, 변환 행렬 곱셈에 기초하여 변환 샘플(또는 변환 계수)을 유도할 수 있다(S40).
상기 실시예는 각각 이용될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 위 실시예 및 본 명세서의 다른 실시예와 결합하여 이용될 수 있다.
도 12는 본 발명이 적용되는 실시예로서, NSST에서 인트라 예측 모드마다 변환 세트(transform set)를 할당하는 것을 보여주는 테이블이다.
Non-Separable Secondary Transform (NSST)
2차 변환부(secondary transform unit는 1차 변환된 신호에 대해 2차 변환(secondary transform)을 적용할 수 있으며, 여기서 상기 2차 변환(secondary transform)은 인코더 및/또는 디코더에서 테이블로 기정의될 수 있다.
일실시예로, 상기 2차 변환(secondary transform)은 Non-Separable Secondary Transform(이하, 'NSST'라 함)이 조건적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 NSST는 인트라 예측 블록일 경우에만 적용되며, 예측 모드 그룹마다 적용 가능한 변환 셋을 가질 수 있다.
여기서, 상기 예측 모드 그룹은 예측 방향에 대한 대칭성에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 예측 모드 52와 예측 모드 16은 예측 모드 34 (대각 방향)를 기준으로 대칭이므로, 하나의 그룹을 형성하여 동일한 변환 셋(transform set)이 적용될 수 있다. 이때, 상기 예측 모드 52에 대한 변환을 적용할 때 입력 데이터를 트랜스포즈(transpose)한 후 적용하며, 이는 예측 모드 16과 변환 셋이 동일하기 때문이다.
한편, 플래너 모드(Planar mode)와 DC 모드(DC mode)의 경우 방향에 대한 대칭성이 존재하지 않으므로 각자의 변환 셋을 가지며, 해당 변환 셋은 2개의 변환들로 구성될 수 있다. 나머지 방향성 모드에 대해서는 변환 셋마다 3개의 변환들로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 각 변환 셋은 복수개의 변환들로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 도 12에 도시된 바와 다른 변환 셋 테이블이 정의될 수 있다. 예를 들어, 다음의 표 2에서와 같이, 인트라 예측 모드(또는 인트라 예측 모드 그룹)에 따라 미리 정의된 테이블로부터 변환 셋을 결정할 수 있다. 인트라 예측 모드에 따라 결정된 변환 셋 내에서 특정 변환을 지시하는 신택스가 인코더로부터 디코더로 시그널링될 수 있다.
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000007
표 2를 참조하면, 그룹핑된 인트라 예측 모드(또는 인트라 예측 모드 그룹)에 미리 정의된 변환 셋(transform set)이 할당될 수 있다. 여기서, IntraPredMode 값은 WAIP(Wide Angle Intra Prediction)를 고려하여 변환된 모드 값일 수 있다.
도 13은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 기븐스 회전(Givens rotation)에 대한 계산 플로우 다이어그램을 나타낸다.
다른 실시예로, 상기 NSST는 1차 변환된 블록 전체에 대해 적용되는 것이 아니라 좌상측(top-left) 8x8 영역에 대해서만 적용될 수 있다. 예를 들어, 블록의 크기가 8x8 이상인 경우는 8x8 NSST가 적용되며, 8x8 미만인 경우는 4x4 NSST가 적용되는데, 이때 4x4 블록들로 나눈 후 각기 4x4 NSST가 적용된다.
다른 실시예로, 4xN/Nx4 (N >= 16)인 경우에도 4x4 NSST가 적용될 수 있다.
8x8 NSST와 4x4 NSST 모두 본 문서에서 설명하는 변환 조합 구성을 따르며, 비분리 변환(non-separable transform)이므로 8x8 NSST는 64개의 데이터를 입력 받아 64개의 데이터를 출력하며 4x4 NSST는 16개의 입력과 16개의 출력을 갖는다.
8x8 NSST와 4x4 NSST 모두 기븐스 회전(Givens rotation)들의 계층적 조합으로 구성된다. 하나의 기븐스 회전(Givens rotation)에 해당하는 행렬은 다음 수학식 4와 같으며, 행렬 곱은 다음 수학식 5와 같다.
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000008
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000009
상기 도 13과 같이, 하나의 기븐스 회전(Givens rotation)은 2개의 데이터를 회전시키는 것이기 때문에 64개 (8x8 NSST의 경우) 또는 16개의 (4x4 NSST의 경우) 데이터를 처리하기 위해서는 각기 총 32개 또는 8개의 기븐스 회전(Givens rotation)이 필요하다.
따라서, 32개 또는 8개를 묶음으로 하여 기븐스 회전 레이어(Givens rotation layer)를 이룬다. 한 기븐스 회전 레이어에 대한 출력 데이터가 정해진 치환(permutation)을 다음 기븐스 회전 레이어에 대한 입력 데이터로 전달된다.
도 14는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 기븐스 회전 레이어(Givens rotation layer)와 치환(permutation)들로 구성된 4x4 NSST에서의 한 라운드 구성을 보여준다.
상기 도 14를 살펴보면, 4x4 NSST의 경우에 대해 4개의 기븐스 회전 레이어가 순차적으로 처리되는 모습을 보이고 있다. 상기 도 14에서와 같이 한 기븐스 회전 레이어에 대한 출력 데이터가 정해진 치환(i.e. shuffling)을 거쳐 다음 기븐스 회전 레이어에 대한 입력 데이터로 전달된다.
상기 도 14에서와 같이 치환되는 패턴은 규칙적으로 정해져 있으며 4x4 NSST의 경우는 4개의 기븐스 회전 레이어와 해당 치환들을 합쳐 하나의 라운드(round)를 이룬다.
8x8 NSST의 경우는 6개의 기븐스 회전 레이어와 해당 치환들이 하나의 라운드를 형성한다. 4x4 NSST는 2번의 라운드를 거치게 되며, 8x8 NSST는 4번의 라운드를 거치게 된다. 서로 다른 라운드들끼리는 동일한 치환 패턴을 사용하지만 적용되는 기븐스 회전 각도들은 각기 다르다. 따라서, 각 변환을 구성하는 모든 기븐스 회전에 대한 각도 데이터를 저장하여야 한다.
맨 마지막 단계로 기븐스 회전 레이어들을 거쳐 출력된 데이터에 대해 최종적으로 한 번의 치환을 더 수행하게 되며, 해당 치환 정보는 변환마다 별도로 저장되어 있다. 순방향 NSST에서는 맨 마지막에 해당 치환이 수행되며, 역방향 NSST에서는 반대로 맨 처음에 해당 역 치환이 적용된다.
역방향 NSST의 경우는 순방향 NSST에서 적용되었던 기븐스 회전 레이어들과 치환들을 역순으로 수행하면 되며, 각 기븐스 회전의 각도에 대해서도 (-) 값을 취해 회전시킨다.
도 15는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 순방향 축소 변환(forward reduced transform) 및 역방향 축소 변환(forward reduced transform)의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
Reduced Secondary Transform (RST)
한 변환을 나타내는 직교 행렬이 NxN 형태를 갖는다고 했을 때, 축소된 변환(Reduced Transform, 이하 'RT'라 함)는 N개의 변환 기저 벡터들 중에 R개만을 남기는 것이다 (R < N). 변환 계수를 생성하는 순방향 RT에 대한 행렬은 다음 수학식 6과 같이 주어진다.
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000010
역방향 RT에 대한 행렬은 순방향 RT 행렬의 전치 행렬(transpose matrix)이 되므로, 순방향 RT와 역방향 RT의 적용을 도식화하면 상기 도 15와 같다. 여기서, Reduction factor는 R/N (R < N)으로 정의된다.
축소된 변환의 요소 수는 R*N으로서, 전체 행렬의 크기(N*N)보다 작다. 즉, 필요한 행렬은 전체 행렬의 R/N이다. 또한, 필요한 곱셈의 수는 RxN이며, 원래의 NxN보다 R/N만큼 낮다. 축소된 변환을 적용하면 R개 계수를 갖기 때문에, N 계수 대신 R 개의 계수 값만 전송할 수 있다.
1차 변환을 거친 변환 블록의 좌상단 8x8 블록에 대해 RT를 적용하는 경우를 가정하면, 상기 RT를 8x8 축소 2차 변환 (8x8 RST)이라 명명할 수 있다.
상기 수학식 6에서의 R 값을 16이라 할 때, 순방향 8x8 RST는 16x64 행렬 형태를 가지며 역방향 8x8 RST는 64x16 행렬 형태를 가진다.
또한, 8x8 RST에 대해서도, 상기 도 12에서와 동일한 변환 세트 구성을 적용할 수 있다. 즉, 상기 도 12에서의 변환 세트에 따라 대응되는 8x8 RST가 적용될 수 있다.
일실시예로, 상기 도 12에서 하나의 변환 세트가 인트라 예측 모드에 따라 2개 또는 3개의 변환들로 구성되어 있을 때, 2차 변환을 적용하지 않는 경우를 포함하여 최대 4개의 변환들 중 하나를 선택하도록 구성될 수 있다. 여기서, 하나의 변환은 항등 행렬이라고 볼 수 있다.
상기 4개의 변환에 대해 각각 0, 1, 2, 3의 인덱스를 부여할 때, NSST 인덱스라는 신택스 요소(syntax element)를 변환 블록마다 시그널링하여 대응되는 변환을 지정할 수 있다. 즉, NSST 인덱스를 통해 8x8 좌상단 블록에 대해, NSST의 경우는 8x8 NSST를 지정할 수 있고, RST 구성에서는 8x8 RST를 지정할 수 있다. 또한, 이때, 0번 인덱스를 항등 행렬, 즉 2차 변환을 적용하지 않는 경우로 할당할 수 있다.
상기 수학식 6과 같은 순방향 8x8 RST를 적용하게 되면 16개의 유효한 변환 계수가 생성되므로, 8x8 영역을 구성하는 64개의 입력 데이터가 16개의 출력 데이터로 축소된다고 볼 수 있다. 2차원 영역 관점에서 보면 1/4만큼의 영역에만 유효한 변환 계수가 채워지게 된다. 따라서, 순방향 8x8 RST를 적용하여 얻은 16개의 출력 데이터를 도 16에서의 4x4 좌상단 영역에 채울 수 있다.
도 16은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 역방향 스캔 순서에 따라 64번째부터 17번째까지 역방향 스캔을 수행하는 과정을 나타내는 도면이다.
상기 도 16은 순방향 스캔 순서가 1부터 시작된다고 할 때 (순방향 스캔 순서 상) 17번째 계수에서 64번째 계수에 대한 스캐닝을 수행하는 것을 나타낸다. 다만, 상기 도 16에서는 역방향 스캔을 보여주고 있는 바, 이는 64번째부터 17번째까지 역방향 스캐닝을 수행하는 것을 나타낸다.
상기 도 16을 살펴보면, 좌상단 4x4 영역이 유효한 변환 계수가 할당되는 관심 영역 (Region Of Interest, ROI)이고, 나머지 영역은 비워지게 된다. 즉, 상기 나머지 영역에는 0 값이 디폴트로 할당될 수 있다.
만약, 상기 도 16의 ROI 영역 이외에 0이 아닌 유효한 변환 계수가 존재한다면 8x8 RST가 적용되지 않는 것을 의미하므로, 이 경우 그에 대응되는 NSST 인덱스 코딩을 생략할 수 있다.
반대로, 상기 도 16의 ROI 영역 이외에서 0이 아닌 변환 계수가 존재하지 않는다면 (8x8 RST가 적용되는 경우, ROI 이외의 영역에 대해서는 0으로 할당될 때) 8x8 RST가 적용되었을 가능성이 있으므로 NSST 인덱스를 코딩할 수 있다.
이와 같이, 조건적 NSST 인덱스 코딩은 0이 아닌 변환 계수의 존재 유무를 확인하여야 하므로 레지듀얼 코딩 과정 이후에 수행될 수 있다.
본 발명은 RST 구조로부터 4x4 블록에 적용될 수 있는 RST의 설계 및 연관 최적화 방법들을 다루고 있다. 본 명세서에 기재된 실시예들은, 4x4 RST 뿐만 아니라 8x8 RST 또는 다른 형태의 변환에도 적용될 수 있다.
도 17은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 변환 계수 블록(변환 블록)에 대한 3가지 순방향 스캔 순서를 나타낸다.
실시예 1 : 4x4 블록에 적용될 수 있는 RST
하나의 4x4 블록에 적용될 수 있는 비분리 변환(non-separable transform)은 16x16 변환이다. 즉, 4x4 블록을 구성하는 데이터 요소들을 행 우선(row-first) 또는 열 우선(column-first) 순서로 일렬로 늘어 놓게 되면 16x1 벡터가 되어 비분리 변환을 적용할 수 있다.
순방향 16x16 변환은 16개의 행(row) 방향 변환 기저 벡터들로 구성되며, 상기 16x1 벡터와 각 변환 기저 벡터에 대해 내적(inner product)을 적용하면 변환 기저 벡터에 대한 변환 계수를 얻게 된다. 16개의 변환 기저 벡터들에 대해 모두 대응되는 변환 계수를 얻는 과정은, 16x16 비분리 변환 행렬과 상기 입력 16x1 벡터를 곱하는 것과 같다.
행렬 곱으로 얻어지는 변환 계수들은 16x1 벡터 형태를 가지는데, 변환 계수 별로 통계적 특성이 다를 수 있다. 예를 들어, 16x1 변환 계수 벡터가 0번째 요소부터 15번째 요소로 이루어졌다고 했을 때, 0번째 요소의 분산은 15번째 요소의 분산보다 클 수 있다. 즉, 앞에 위치한 요소일수록 해당 분산 값이 커서 큰 에너지 값을 가질 수 있다.
16x1 변환 계수로부터 역방향 16x16 비분리 변환을 적용하게 되면 원래의 4x4 블록 신호를 복원할 수 있다. 순방향 16x16 비분리 변환이 정규직교 변환(orthonormal transform)이라면 해당 역방향 16x16 변환은 순방향 16x16 변환에 대한 전치 행렬을 통해 획득할 수 있다.
역방향 16x16 비분리 변환 행렬을 16x1 변환 계수 벡터에 곱하면, 16x1 벡터 형태의 데이터를 획득하고, 처음 적용했었던 행 우선(row-first) 또는 열 우선(column-first) 순서로 배열해 주면 4x4 블록 신호를 복원할 수 있다.
상술한 바와 같이, 16x1 변환 계수 벡터를 이루는 요소들은 각기 통계적 특성이 다를 수 있다.
앞쪽에 배치된 (0번째 요소와 가까운) 변환 계수들이 보다 큰 에너지를 가진다면, 모든 변환 계수들을 사용하지 않고 먼저 등장하는 일부의 변환 계수들에 역방향 변환을 적용하여도 원래의 신호와 상당히 가까운 신호를 복원할 수 있다. 예를 들어, 역방향 16x16 비분리 변환이 16개의 열 기저 벡터(column basis vector)들로 구성된다고 했을 때, L개의 열 기저 벡터만 남겨 16xL 행렬을 구성할 수 있다. 그리고, 변환 계수들 중 중요한 L개의 변환 계수들만을 남긴 후 (Lx1 벡터), 16xL 행렬과 Lx1 벡터를 곱하게 되면 원래의 입력 16x1 벡터 데이터와 오차가 크지 않은 16x1 벡터를 복원할 수 있다.
결과적으로 L개의 계수들만이 데이터 복원에 이용되기 때문에, 변환 계수를 얻을 때도 16x1 변환 계수 벡터가 아니라 Lx1 변환 계수 벡터를 구하면 된다. 즉, 순방향 16x16 비분리 변환 행렬에서 L개의 해당 행(row) 방향 변환 벡터들을 골라서 Lx16 변환을 구성한 후 16x1 입력 벡터와 곱하게 되면 중요한 L개의 변환 계수들을 얻을 수 있다.
L 값은 1=L<16의 범위를 갖게 되며 일반적으로는 16개의 변환 기저 벡터들 중에 임의의 방법으로 L개를 선택할 수 있으나, 부호화와 복호화 관점에서는 신호의 에너지 측면에서 중요도가 높은 변환 기저 벡터들을 선택하는 것이 부호화 효율 관점에서 유리할 수 있다.
실시예 2 : 4x4 RST의 적용 영역 설정과 변환 계수의 배치
4x4 RST는 2차 변환으로 적용될 수 있으며, 이때 DCT-type 2 등의 1차 변환(primary transform)이 적용된 블록에 대해 2차적으로 적용될 수 있다. 1차 변환이 적용된 블록의 크기를 NxN이라 할때, 일반적으로 1차 변환이 적용된 블록의 크기는 4x4보다 크다. 따라서, 4x4 RST를 상기 NxN 블록에 적용할 때는 다음과 같은 두 가지 방법이 있을 수 있다.
실시예 2-1) NxN 영역에 대해 모두 4x4 RST를 적용하는 것이 아니라 일부 영역에만 적용할 수 있다. 예를 들어, 좌상측 MxM 영역에 대해서만 적용할 수 있다 (M = N).
실시예 2-2) 2차 변환이 적용될 영역을 4x4 블록들로 분할한 후 각 분할된 블록에 대해 4x4 RST를 적용할 수 있다.
일실시예로, 상기 실시예 2-1)과 2-2)를 혼합하여 적용할 수도 있다. 예를 들어, 좌상측 MxM 영역에 대해만 4x4 블록들로 분할한 후 4x4 RST를 적용할 수 있다.
일실시예로, 좌상측 8x8 영역에 대해서만 2차 변환을 적용하고, NxN 블록이 8x8보다 같거나 큰 경우에는 8x8 RST를 적용하며, NxN 블록이 8x8보다 작은 경우(4x4, 8x4, 4x8)에는 상기 실시예 2-2)번과 같이 4x4 블록들로 나눈 후 각각 4x4 RST를 적용할 수 있다. 또한, 4xN/Nx4 (N >= 16)인 경우에도 4x4 RST가 적용될 수 있다.
4x4 RST를 적용한 후 L개(1=L<16)의 변환 계수가 생성되었을 때, 상기 L개의 변환 계수를 어떻게 배치할지에 대한 자유도가 생긴다. 그러나, 레지듀얼 코딩(residual coding) 단계에서 변환 계수를 처리할 때 정해진 순서가 존재할 것이므로, 상기 L개의 변환 계수를 2-차원 블록에 어떻게 배치하는가에 따라 코딩 성능이 달라질 수 있다.
예를 들어, HEVC의 레지듀얼 코딩의 경우 DC 위치에서 가장 멀리 떨어진 위치에서부터 코딩을 시작한다. 이는 DC 위치에서 멀리 떨어질수록 양자화를 거친 계수 값이 0이거나 0에 가깝다는 사실을 이용하여 코딩 성능을 높이기 위함이다.
따라서, 상기 L개의 변환 계수들에 대해서도 높은 에너지를 가진 보다 중요한 계수를 레지듀얼 코딩의 순서상 나중에 코딩되도록 배치하는 것이 코딩 성능 면에서 유리할 수 있다.
도 17은 HEVC에서 적용되고 있는 4x4 변환 블록(Coefficient Group (CG)) 단위의 3가지 순방향 스캔 순서를 나타낸다. 레지듀얼 코딩에서는 상기 도 17의 스캔 순서의 역순을 따른다 (즉, 16부터 1의 순서로 코딩함).
상기 도 17에서 제시하는 3가지 스캔 순서는 인트라 예측 모드에 따라 선택되므로, 본 발명은 상기 L개의 변환 계수들에 대해서도 동일하게 인트라 예측 모드에 따라 스캔 순서를 결정하도록 구성할 수 있다.
도 18은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 좌상측 4x8 블록에서 대각 스캔(diagonal scan)이 적용되고 4x4 RST 가 적용되었을 때 유효한 변환 계수들의 위치와 4x4 블록 별 순방향 스캔 순서를 나타낸다.
상기 도 17에서의 대각 스캔(diagonal scan) 순서를 따르고 좌상측 4x8 블록을 4x4 블록들로 분할하여 각기 4x4 RST를 적용할 때, L 값이 8이라면 (즉, 16개 중에 8개의 변환 계수만을 남긴다면) 상기 도 18과 같이 변환 계수들이 위치할 수 있다.
각 4x4 블록의 절반만이 변환 계수를 가질 수 있으며, X가 표시된 위치들에 대해서는 디폴트로 0 값이 할당될 수 있다.
따라서, 상기 도 17에서 제시한 스캔 순서에 따라 L개의 변환 계수를 각 4x4 블록에 대해 배치시키고, 각 4x4 블록의 남은 (16 - L)개의 위치들에 대해서는 0으로 채워진다는 것을 가정하고 레지듀얼 코딩을 적용할 수 있다.
도 19는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 좌상측 4x8 블록에서 대각 스캔(diagonal scan)이 적용되고 4x4 RST 가 적용되었을 때 두 4x4 블록의 유효한 변환 계수들을 하나의 4x4 블록으로 합치는 경우를 나타낸다.
상기 도 19를 살펴보면, 2개의 4x4 블록에 배치시켰던 L개의 변환 계수들을 하나로 합칠 수 있다. 특히 L 값이 8인 경우 두 4x4 블록의 변환 계수들이 하나의 4x4 블록을 완전히 채우면서 합쳐지므로, 다른 하나의 4x4 블록에는 어떠한 변환 계수도 남아 있지 않게 된다.
따라서, 이렇게 비워진 4x4 블록에 대해서는 대부분의 레지듀얼 코딩이 불필요하므로, 대응되는 coded_sub_block_flag를 0으로 코딩할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예로, 2개의 4x4 블록의 변환 계수들을 어떻게 섞을지에 대해서도 다양한 방식이 적용될 수 있다. 임의의 순서를 따라 합칠 수도 있지만, 본 발명은 다음과 같은 방법들을 제공할 수 있다.
1) 2개의 4x4 블록의 변환 계수를 스캔 순서대로 번갈아 가면서 섞는다. 즉, 상기 도 18에서 상측 블록에 대한 변환 계수를
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000011
이라고 하고 하측 블록의 변환 계수를
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000012
이라고 할 때,
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000013
와 같이 하나씩 번갈아 가며 섞을 수 있다. 또는,
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000014
와
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000015
의 순서를 바꿀 수도 있다. 즉,
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000016
이 먼저 나오도록 설정할 수 있다.
2) 첫 번째 4x4 블록에 대한 변환 계수들을 먼저 배치시키고 뒤이어 두 번째 4x4 블록에 대한 변환 계수들을 배치시킬 수 있다. 즉,
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000017
과 같이 연결하여 배치할 수 있다. 또는,
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000018
와 같이 순서를 바꿀 수도 있다.
실시예 3 : 4x4 RST에 대한 NSST 인덱스를 코딩하는 방법
상기 도 18에서와 같이 4x4 RST가 적용되면 각 4x4 블록에 대해 변환 계수 스캔 순서에 따라 L+1번째부터 16번째까지는 0 값이 채워질 수 있다.
따라서, 만약 두 4x4 블록 중 하나라도 L+1번째부터 16번째 위치 중에 0이 아닌 값이 발생한다면, 4x4 RST가 적용되지 않는 경우라고 알 수 있게 된다.
4x4 RST도 NSST와 같이 준비된 변환 세트 중에서 하나를 선택해서 적용하는 구조를 갖는다면, 어떤 변환을 적용할지에 대한 변환 인덱스(본 실시예에서는 NSST 인덱스라고 명명할 수 있음)를 시그널링할 수 있다.
만약, 어떤 디코더에서 NSST 인덱스를 비트스트림 파싱을 통해 알 수 있다고 하고 이러한 파싱을 레지듀얼 디코딩 이후에 수행한다고 하자.
만약, 레지듀얼 디코딩이 수행되어 L+1번째부터 16번째 사이에 0이 아닌 변환 계수가 하나라도 존재하는 것이 확인된다면, 4x4 RST는 적용되지 않으므로 NSST 인덱스를 파싱하지 않도록 설정할 수 있다.
따라서, 필요한 경우에 대해서만 NSST 인덱스를 선택적으로 파싱하게 되어 시그널링 비용을 줄일 수 있다.
상기 도 18에서와 같이 특정 영역 내에서 복수개의 4x4 블록에 대해 4x4 RST가 적용된다고 한다면(예를 들어, 모두 동일한 4x4 RST가 적용될 수도 있고 각기 다른 4x4 RST가 적용될 수도 있다), 하나의 NSST 인덱스를 통해 상기 모든 4x4 블록들에 적용되는 4x4 RST가 지정될 수 있다. 이 경우, 동일한 4x4 RST 가 지정될 수도 있고, 또는 모든 4x4 블록들 각각에 적용되는 4x4 RST가 지정될 수 있다.
하나의 NSST 인덱스에 의해 상기 모든 4x4 블록들에 대한 4x4 RST 및 적용 여부가 결정되므로, 상기 모든 4x4 블록들에 대해 L+1번째부터 16번째까지의 위치에서 0이 아닌 변환 계수가 존재하는지를 레지듀얼 디코딩 과정 중에 확인할 수 있다. 확인 결과, 하나의 4x4 블록에서라도 허용되지 않는 위치에 (L+1번째부터 16번째까지의 위치) 0이 아닌 변환 계수가 존재하게 되면 NSST 인덱스를 코딩하지 않도록 구성할 수 있다.
NSST 인덱스는 루마 블록과 크로마 블록에 대해 각기 따로 시그널링할 수도 있고, 크로마 블록의 경우 Cb와 Cr에 대해 각기 별도의 NSST 인덱스를 시그널링할 수도 있으며, 하나의 NSST 인덱스를 공유할 수도 있다.
Cb와 Cr에 대해 하나의 NSST 인덱스를 공유하는 경우 동일한 NSST 인덱스가 지정하는 4x4 RST가 적용될 수 있다. 이 경우, Cb와 Cr에 대한 4x4 RST 자체가 동일할 수도 있고, NSST 인덱스는 같으나 개별적인 4x4 RST를 가질 수도 있다.
공유 NSST 인덱스에 대해 상술한 조건적 시그널링을 적용하려면 Cb와 Cr에 대한 모든 4x4 블록들에 대해 L+1번째부터 16번째까지 0이 아닌 변환 계수가 존재하는지를 확인하여, 만약 0이 아닌 변환 계수가 존재하면 NSST 인덱스에 대한 시그널링하지 않도록 구성할 수 있다.
상기 도 19에서와 같이 2개의 4x4 블록에 대한 변환 계수들을 합치는 경우에 대해서도, 4x4 RST가 적용되었을 때 유효한 변환 계수가 존재하지 않는 위치에 0이 아닌 변환 계수가 존재하는지를 확인한 후 NSST 인덱스에 대한 시그널링 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 상기 도 19(b)에서와 같이 L 값이 8이어서 4x4 RST 적용 시 하나의 4x4 블록에 대해서는 유효한 변환 계수들이 존재하지 않는 경우(X로 표시된 블록), 유효한 변환 계수들이 존재하지 않는 블록의 coded_sub_block_flag를 확인할 수 있다. 이때, coded_sub_block_flag 가 1이면 NSST 인덱스를 시그널링하지 않도록 설정할 수 있다.
실시예 4 : NSST 인덱스에 대한 코딩을 레지듀얼 코딩 이전에 수행하는 경우에 대한 최적화 방법
NSST 인덱스에 대한 코딩을 레지듀얼 코딩 이전에 수행하는 경우, 4x4 RST의 적용 여부가 미리 결정되므로 변환 계수가 0으로 할당되는 위치들에 대해서는 레지듀얼 코딩을 생략할 수 있게 된다.
여기서, 4x4 RST 적용 여부는 NSST 인덱스를 통해 알 수 있도록 구성할 수 있다. 예를 들어, NSST 인덱스가 0이면 4x4 RST 적용하지 않는다.
또는 별도의 신택스 요소(e.g. NSST flag)를 통해 시그널링할 수도 있다. 예를 들어, 별도의 신택스 요소가 NSST flag라고 하면 NSST flag를 먼저 파싱하여 4x4 RST 적용 여부를 파악한 후, 만약 NSST flag 값이 1이면 유효한 변환 계수가 존재할 수 없는 위치들에 대해서는 레지듀얼 코딩을 생략할 수 있다.
일실시예로, 레지듀얼 코딩 수행 시 TU 상에서의 마지막 0이 아닌 변환 계수 위치를 가장 첫 번째로 코딩하게 된다. 만약, NSST 인덱스에 대한 코딩을 마지막 0이 아닌 변환 계수 위치(last non-zero transform coefficient) 코딩 이후에 수행하고 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치가 4x4 RST의 적용을 가정했을 때, 0이 아닌 변환 계수(non-zero transform coefficient)가 발생할 수 없는 위치로 판명되었다면, NSST 인덱스를 코딩하지 않고 4x4 RST를 적용하지 않도록 구성할 수 있다.
예를 들어, 상기 도 18에서 X로 표시된 위치들의 경우 4x4 RST가 적용되었을 때 유효한 변환 계수들이 위치하지 않으므로 (e.g. 0 값 등이 채워질 수 있다), X로 표시된 영역에 마지막 0이 아닌 변환 계수가 위치하게 되면 NSST 인덱스에 대한 코딩을 생략할 수 있다. 만약 X로 표시된 영역에 마지막 0이 아닌 변환 계수가 위치하지 않는다면, NSST 인덱스에 대한 코딩을 수행할 수 있다.
일실시예로, 마지막 0이 아닌 변환 계수 위치에 대한 코딩 이후에 조건적으로 NSST 인덱스를 코딩하여 4x4 RST의 적용 여부를 확인하는 경우, 남은 레지듀얼 코딩 부분은 다음과 같은 두 가지 방식을 이용하여 처리될 수 있다.
1) 4x4 RST를 적용하지 않는 경우에 대해서는 일반적인 레지듀얼 코딩을 그대로 유지한다. 즉, 마지막 0이 아닌 변환 계수 위치부터 DC까지 어떤 위치도 0이 아닌 변환 계수가 존재할 수 있다는 가정 하에서 코딩을 수행한다.
2) 4x4 RST를 적용하는 경우 특정 위치 또는 특정 4x4 블록에 대해서는 변환 계수가 존재하지 않으므로 (e.g. 상기 도 18의 X 위치, 디폴트로 0으로 채워질 수 있음), 대응되는 위치 또는 블록에 대해서는 레지듀얼 코딩을 하지 않을 수 있다.
예를 들어, 상기 도 18에서 X로 표시된 위치에 도달하는 경우는 sig_coeff_flag에 대한 코딩을 생략할 수 있다. 여기서, sig_coeff_flag는 대응되는 위치에 0이 아닌 변환 계수가 존재하는지 여부에 대한 플래그를 의미한다.
상기 도 19에서와 같이 2개 블록의 변환 계수를 합치는 경우 0으로 할당된 4x4 블록에 대해서는 coded_sub_block_flag에 대한 코딩을 생략하고 대응되는 값을 0으로 유도할 수 있으며, 대응되는 4x4 블록에 대해서는 별도 코딩 없이 모두 0 값으로 유도할 수 있다.
마지막 0이 아닌 변환 계수 위치에 대한 코딩 이후에 NSST 인덱스를 코딩하는 경우, 마지막 0이 아닌 변환 계수의 x 위치(P x)와 y 위치(P y)가 각기 T x, T y보다 작을 때 NSST 인덱스 코딩을 생략하고 4x4 RST를 적용하지 않도록 구성할 수 있다.
예를 들어, T x = 1, T y = 1인 경우는 마지막 0이 아닌 변환 계수가 DC 위치에 존재하는 경우에 대해서는 NSST 인덱스 코딩을 생략한다는 것을 의미한다.
이와 같은 임계값과의 비교를 통해 NSST 인덱스 코딩 여부를 결정하는 방식은 루마와 크로마에 각기 달리 적용될 수 있다. 예를 들어, 루마와 크로마에 대해 각기 다른 T x, T y를 적용할 수도 있고, 루마에는 임계값을 적용하고 크로마에는 적용하지 않을 수도 있다. 또는 그 반대의 경우도 가능하다.
*상술한 2가지 방법, 즉 첫째 마지막 0이 아닌 변환 계수가 유효한 변환 계수가 존재하지 않는 영역에 위치하는 경우 NSST 인덱스 코딩 생략하는 방법, 둘째 마지막 0이 아닌 변환 계수에 대한 X 좌표와 Y 좌표가 각기 어떤 임계값보다 작을 때 NSST 인덱스 코딩을 생략하는 방법을 함께 적용할 수도 있다.
예를 들어, 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치 좌표에 대한 임계값을 먼저 확인한 후, 마지막 0이 아닌 변환 계수가 유효한 변환 계수가 존재하지 않는 영역에 위치하는지 여부를 확인할 수 있다. 또는 순서를 바꿀 수도 있다.
본 실시예 4에서 제시하는 방법들은 8x8 RST에 대해서도 적용될 수 있다. 즉, 마지막 0이 아닌 변환 계수가 좌상측 8x8 영역 내에서 좌상측 4x4가 아닌 영역에 위치하게 된다면 NSST 인덱스에 대한 코딩을 생략할 수 있고, 그렇지 않다면 NSST 인덱스 코딩을 수행할 수 있다.
또한, 마지막 0이 아닌 변환 계수 위치에 대한 X, Y 좌표 값이 모두 임계값 미만일 경우 NSST 인덱스에 대한 코딩을 생략할 수 있다. 또는, 2가지 방법을 함께 적용할 수도 있다.
실시예 5 : RST 적용 시 루마와 크로마에 대해 각기 다른 NSST 인덱스 코딩 및 레지듀얼 코딩 방식 적용
상기 실시예 3와 상기 실시예 4에 기술된 방식들을 루마와 크로마에 각기 다르게 적용할 수 있다. 즉, 루마와 크로마에 대한 NSST 인덱스 코딩 및 레지듀얼 코딩 방식을 다르게 적용할 수 있다.
예를 들어, 루마는 상기 실시예 4의 방식을 적용하고, 크로마는 상기 실시예 3의 방식을 적용할 수 있다. 또는 루마는 상기 실시예 3 또는 상기 실시예 4에 제시된 조건적 NSST 인덱스 코딩을 적용하고, 크로마는 조건적 NSST 인덱스 코딩을 적용하지 않을 수 있다. 또는 그 반대도 가능하다.
도 20은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 축소된 2차 변환(Reduced Secondary Transform, RST)에 기초하여 비디오 신호를 인코딩하는 흐름도를 나타낸다.
인코더는 현재 블록의 예측 모드, 블록 모양 및/또는 블록 크기 중 적어도 하나에 기초하여 순방향 2차 변환을 결정(또는 선택)할 수 있다(S2010). 이때, 상기 순방향 2차 변환의 후보는 상기 도 6 및/또는 도 12의 실시예들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 인코더는 RD 최적화(Rate Distortion optimization)를 통해 최적의 순방향 2차 변환을 결정할 수 있다. 상기 최적의 순방향 2차 변환은 복수개의 변환 조합 중 하나에 대응될 수 있고, 상기 복수개의 변환 조합은 변환 인덱스에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, RD 최적화를 위해, 각 후보들에 대해 순방향 2차 변환, 양자화, 레지듀얼 코딩 등을 모두 수행한 결과를 비교할 수 있다. 이때, cost = rate + λ*distortion 또는 cost = distortion + λ*rate 등의 수식이 이용될 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
상기 인코더는 상기 최적의 순방향 2차 변환에 대응되는 2차 변환 인덱스를 시그널링할 수 있다(S2020). 여기서, 상기 2차 변환 인덱스는 본 명세서에서 설명한 다른 실시예들이 적용될 수 있다.
예를 들어, 상기 2차 변환 인덱스는 상기 도 12의 변환 세트 구성을 적용할 수 있다. 하나의 변환 세트는 인트라 예측 모드에 따라 2개 또는 3개의 변환들로 구성되어 있으므로 2차 변환을 적용하지 않는 경우까지 포함하여 최대 4개의 변환들 중 하나를 선택하도록 구성될 수 있다. 4개의 변환들에 대해 각각 0, 1, 2, 3의 인덱스를 부여한다고 했을 때 상기 2차 변환 인덱스를 변환 계수 블록마다 시그널링하여 적용되는 변환을 지정할 수 있다. 이때, 0번 인덱스를 항등 행렬, 즉 2차 변환을 적용하지 않는 경우로 할당할 수 있다.
다른 일실시예로, 상기 2차 변환 인덱스의 시그널링은, 1) 레지듀얼 코딩 이전, 2) 레지듀얼 코딩 중간 (마지막 0이 아닌 변환 계수 위치 코딩 이후), 또는 3) 레지듀얼 코딩 이후 중 어느 하나의 단계에서 수행될 수 있다. 상기 실시예들을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
1) 레지듀얼 코딩 이전에 2차 변환 인덱스를 시그널링하는 방법
인코더는 순방향 2차 변환을 결정할 수 있다.
상기 인코더는 상기 순방향 2차 변환에 대응되는 2차 변환 인덱스를 코딩할 수 있다.
상기 인코더는 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치를 코딩할 수 있다.
상기 인코더는 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치 이외의 신택스 요소들에 대한 레지듀얼 코딩을 수행할 수 있다.
2) 레지듀얼 코딩 중간에 2차 변환 인덱스를 시그널링하는 방법
인코더는 순방향 2차 변환을 결정할 수 있다.
상기 인코더는 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치를 코딩할 수 있다.
상기 마지막 0이 아닌 변환 계수가 특정 영역에 위치하지 않는 경우에 상기 인코더는 상기 순방향 2차 변환에 대응되는 2차 변환 인덱스를 코딩할 수 있다. 여기서, 상기 특정 영역은 축소된 2차 변환이 적용되는 경우 스캔 순서에 따라 변환 계수들을 배치하였을 때 0이 아닌 변환 계수가 존재할 수 있는 위치를 제외한 나머지 영역을 나타낸다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
상기 인코더는 상기 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치 이외의 신택스 요소들에 대한 레지듀얼 코딩을 수행할 수 있다.
3) 레지듀얼 코딩 이후에 2차 변환 인덱스를 시그널링하는 방법
인코더는 순방향 2차 변환을 결정할 수 있다.
상기 인코더는 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치를 코딩할 수 있다.
상기 마지막 0이 아닌 변환 계수가 특정 영역에 위치하지 않는 경우에 상기 인코더는 상기 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치 이외의 신택스 요소들에 대한 레지듀얼 코딩을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 특정 영역은 축소된 2차 변환이 적용되는 경우 스캔 순서에 따라 변환 계수들을 배치하였을 때 0이 아닌 변환 계수가 존재할 수 있는 위치를 제외한 나머지 영역을 나타낸다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
상기 인코더는 상기 순방향 2차 변환에 대응되는 2차 변환 인덱스를 코딩할 수 있다.
한편, 상기 인코더는 현재 블록(레지듀얼 블록)에 대해 순방향 1차 변환을 수행할 수 있다(S2030). 여기서, 상기 순방향 1차 변환은 상기 S2010 단계 및/또는 S2020 단계가 유사하게 적용될 수 있다.
상기 인코더는 상기 최적의 순방향 2차 변환을 이용하여 상기 현재 블록에 대해 순방향 2차 변환을 수행할 수 있다(S2040). 예를 들어, 상기 최적의 순방향 2차 변환은 축소된 2차 변환일 수 있다. 상기 축소된 2차 변환은 N개의 레지듀얼 데이터(Nx1 레지듀얼 벡터)가 입력되어 L개(L<N)의 변환 계수 데이터(Lx1 변환 계수 벡터)가 출력되는 변환을 의미한다.
일실시예로, 상기 축소된 2차 변환은 상기 현재 블록의 특정 영역에 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 현재 블록이 NxN 일때, 상기 특정 영역은 좌상측 N/2xN/2 영역을 의미할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예측 모드, 블록 모양, 또는 블록 크기 중 적어도 하나에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 현재 블록이 NxN 일때, 상기 특정 영역은 좌상측 MxM 영역(M≤N)을 의미할 수 있다.
한편, 상기 인코더는, 상기 현재 블록에 대해 양자화를 수행함으로써, 변환 계수 블록을 생성할 수 있다(S2050).
상기 인코더는, 상기 변환 계수 블록에 대해 엔트로피 인코딩을 수행하여, 비트스트림을 생성할 수 있다.
도 21은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 축소된 2차 변환(Reduced Secondary Transform, RST)에 기초하여 비디오 신호를 디코딩하는 흐름도를 나타낸다.
디코더는 비트스트림으로부터 2차 변환 인덱스를 획득할 수 있다(S2110). 여기서, 상기 2차 변환 인덱스는 본 명세서에서 설명한 다른 실시예들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 2차 변환 인덱스는 상기 도 6 및/또는 도 12의 실시예들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 일실시예로, 상기 2차 변환 인덱스의 획득 단계는, 1) 레지듀얼 디코딩 이전, 2) 레지듀얼 디코딩 중간 (마지막 0이 아닌 변환 계수 위치 디코딩 이후), 또는 3) 레지듀얼 디코딩 이후 중 어느 하나의 단계에서 수행될 수 있다.
상기 디코더는 상기 2차 변환 인덱스에 대응되는 2차 변환을 유도할 수 있다(S2120). 이때, 상기 2차 변환의 후보는 상기 도 6 및/또는 도 12의 실시예들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다만, 상기 S2110 및 S2120 단계는 일실시예이며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 디코더는 상기 2차 변환 인덱스를 획득하지 않고, 현재 블록의 예측 모드, 블록 모양 및/또는 블록 크기 중 적어도 하나에 기초하여 2차 변환을 유도할 수 있다.
한편, 상기 디코더는 상기 비트스트림을 엔트로피 디코딩하여 변환 계수 블록을 획득하고, 상기 변환 계수 블록에 대해 역양자화를 수행할 수 있다(S2130).
상기 디코더는 상기 역양자화된 변환 계수 블록에 대해 역방향 2차 변환을 수행할 수 있다(S2140). 예를 들어, 상기 역방향 2차 변환은 축소된 2차 변환일 수 있다. 상기 축소된 2차 변환은 N개의 레지듀얼 데이터(Nx1 레지듀얼 벡터)가 입력되어 L개(L<N)의 변환 계수 데이터(Lx1 변환 계수 벡터)가 출력되는 변환을 의미한다.
일 실시예로, 상기 축소된 2차 변환은 현재 블록의 특정 영역에 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 현재 블록이 NxN 일때, 상기 특정 영역은 좌상측 N/2xN/2 영역을 의미할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예측 모드, 블록 모양, 또는 블록 크기 중 적어도 하나에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 현재 블록이 NxN 일때, 상기 특정 영역은 좌상측 MxM 영역(M≤N) 또는 MxL (M≤N, L≤N)을 의미할 수 있다.
그리고, 상기 디코더는 상기 역방향 2차 변환된 결과에 대해 역방향 1차 변환을 수행할 수 있다(S2150).
상기 디코더는 S2150 단계를 통해 레지듀얼 블록을 생성하고, 상기 레지듀얼 블록과 예측 블록이 더해져서 복원 블록이 생성된다.
실시예 6: 혼합된 이차 변환 셋(Mixed secondary transform set) 구성 방법
본 발명의 실시예에서, 이차 변환(secondary transform)을 적용함에 있어서 다양한 조건들을 고려하기 위한 혼합된 이차 변환 셋(Mixed secondary transform set)을 구성하는 방법을 제안한다.
본 발명에서, 이차 변환은 전술한 바와 같이 인코더를 기준으로 일차 변환이 적용된 이후, 전부 또는 일부의 일차 변환된 계수에 대하여 수행되는 변환을 나타내며, 상기 이차 변환은 NSST(Non Separable Secondary Transform), LFNST (Low-Frequency Non-Separable Transform) 등으로 지칭될 수 있다. 디코더는 역양자화된 전부 또는 일부의 변환 계수에 대하여 상기 이차 변환을 적용한 이후, 일차 변환을 적용할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 혼합된 이차 변환 셋은 이차 변환에 적용될 수 있는 변환 셋(transform set)을 나타내며, 본 발명은 이러한 명칭에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 혼합된 이차 변환(또는, 변환 커널, 변환 타입) 셋, 이차 변환 그룹, 이차 변환 테이블, 이차 변환 후보, 이차 변환 후보 리스트, 혼합된 이차 변환 그룹, 혼합된 이차 변환 테이블, 혼합된 이차 변환 후보, 혼합된 이차 변환 후보 리스트 등으로 지칭될 수 있으며, 상기 혼합된 이차 변환 셋은 복수의 변환 커널(또는 변환 타입)을 포함할 수 있다.
이차 변환은 현재 블록 내에서 미리 정의된 조건에 따라 좌상측 특정 크기의 서브 블록에 적용될 수 있다. 종래의 영상 압축 기술에서, 선택된 서브 블록의 크기에 따라 4x4 이차 변환 셋 또는 8x8 이차 변환 셋이 이용된다. 이때, 4x4 이차 변환 셋은 4x4 크기 영역(또는 블록)에 적용되는 변환 커널(이하, 4x4 변환 커널이라 지칭함)만을 포함하고, 8x8 이차 변환 셋은 8x8 크기 영역(또는 블록)에 적용되는 변환 커널(이하, 8x8 변환 커널이라 지칭함)만을 포함한다. 다시 말해, 종래의 영상 압축 기술에서는, 이차 변환이 적용되는 영역의 크기에 따라 제한된 크기의 변환 커널만으로 이차 변환 셋이 구성된다.
따라서, 본 발명은 다양한 크기의 영역에 적용될 수 있는 변환 커널들을 포함하는 혼합된 이차 변환 셋을 제안한다.
일 실시예로서, 혼합된 이차 변환 셋에 포함된 변환 커널의 크기(즉, 해당 변환 커널이 적용되는 영역의 크기)는 고정되지 않고, 가변적으로 결정(또는 설정)될 수 있다. 예를 들어, 혼합된 이차 변환 셋은 4x4 변환 커널 및 8x8 변환 커널을 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 혼합된 이차 변환 셋에 포함된 변환 커널의 개수는 고정되지 않고, 가변적으로 결정(또는 설정)될 수 있다. 다시 말해, 혼합된 이차 변환 셋은 복수의 변환 셋을 포함할 수 있고, 각각의 변환 셋은 서로 다른 개수의 변환 커널을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 변환 셋은 3개의 변환 커널을 포함하고, 제2 변환 셋은 4개의 변환 커널을 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 혼합된 이차 변환 셋에 포함된 변환 커널들간 순서(또는 우선 순위)는 고정되지 않고, 가변적으로 결정(또는 설정)될 수 있다. 다시 말해, 혼합된 이차 변환 셋은 복수의 변환 셋을 포함할 수 있고, 각각의 변환 셋 내에서 변환 커널들간 순서는 개별적으로 정의될 수 있다. 그리고, 각각의 변환 셋 내에서 변환 커널들간 상이한 인덱스가 매핑(또는 할당)될 수 있다. 예를 들어, 제1 변환 셋 및 제2 변환 셋이 각각 제1 변환 커널, 제2 변환 커널 및 제3 변환 커널을 포함한다고 가정하면, 상기 제1 변환 커널, 제2 변환 커널 및 제3 변환 커널은 제1 변환 셋 내에서 인덱스 값이 각각 1, 2, 3으로 매핑되고, 제2 변환 셋 내에서 인덱스 값이 각각 3, 2, 1으로 매핑될 수 있다.
이하에서는, 혼합된 이차 변환 셋 내에서 변환 커널들간 우선 순위(또는 순서)를 결정하는 방법을 구체적으로 설명한다.
이차 변환이 적용되는 경우, 디코더는 미리 정의된 조건에 따라 현재 처리 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정(또는 선택)할 수 있다. 상기 이차 변환 셋은 본 발명의 실시예에 따른 혼합된 이차 변환 셋을 포함할 수 있다. 그리고, 디코더는 결정된 이차 변환 셋 내에서 인코더로부터 시그널링된 이차 변환 인덱스를 이용하여 현재 처리 블록의 이차 변환에 적용되는 변환 커널을 결정할 수 있다. 상기 이차 변환 인덱스는 결정된 이차 변환 셋 내에서 현재 처리 블록의 이차 변환에 적용되는 변환 커널을 지시할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 이차 변환 인덱스는 NSST 인덱스, LFNST 인덱스 등으로 지칭될 수 있다.
상술한 바와 같이, 이차 변환 인덱스는 인코더로부터 디코더로 시그널링 되므로 상대적으로 더 자주 발생하는 변환 커널에 낮은 인덱스를 할당하여 적은 비트로 부호화/복호화하는 것이 압축 효율 측면에서 타당하다. 따라서, 우선 순위를 고려하여 이차 변환 셋을 구성하는 다양한 실시예를 이하에서 설명한다.
일 실시예에서, 이차 변환 셋 내 변환 커널들간 우선 순위는 이차 변환이 적용되는 영역(또는 서브 블록)의 크기에 따라 다르게 결정될 수 있다. 예를 들어, 현재 처리 블록의 크기가 일정 크기 이상 큰 경우, 8x8 변환 커널의 사용 빈도가 상대적으로 더 높을 수 있으므로, 인코더/디코더는 4x4 변환 커널 보다 8x8 변환 커널에 상대적으로 적은 변환 인덱스를 할당할 수 있다. 일 예로, 혼합된 이차 변환 셋은 다음의 표 3과 같이 구성될 수 있다.
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000019
표 3에서, 이차 변환으로 NSST가 이용되는 경우를 가정하여 설명하나, 본 발명이 명칭에 한정되는 것은 아니다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이차 변환은 NSST(Non Separable Secondary Transform), LFNST (Low-Frequency Non-Separable Transform) 등으로 지칭될 수 있다. 표 3을 참조하면, 종래의 영상 압축 기술의 이차 변환 셋은 이차 변환이 적용되는 영역의 크기의 변환 커널만으로 구성된다(즉, 표 3에서 4x4 NSST Set, 8x8 NSST Set). 본 발명의 실시예에 따른 혼합된 이차 변환 셋(즉, Mixed NSST Set)은 8x8 변환 커널 및 4x4 변환 커널을 포함할 수 있다.
표 3에서는 현재 처리 블록의 크기가 일정 크기 이상 큰 경우를 가정한다. 즉, 현재 블록의 너비 또는 높이의 최소값이 미리 정의된 값(예컨대, 8)보다 크거나 같은 경우, 표 3에 예시와 같은 혼합된 이차 변환 셋이 이용될 수 있다. 상기 혼합된 이차 변환 셋은 8x8 변환 커널 및 4x4 변환 커널을 포함할 수 있고, 8x8 변환 커널이 사용될 가능성이 상대적으로 높기 때문에, 8x8 변환 커널에 낮은 인덱스 값이 할당될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 이차 변환 셋 내 변환 커널들간 우선 순위는 이차 변환 커널의 순서(1st, 2nd, 3rd)에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 4x4 이차 변환 커널은 두 번째 4x4 이차 변환 커널 보다 우선 순위가 높을 수 있고 더 낮은 인덱스 값이 할당될 수 있다. 일 예로, 혼합된 이차 변환 셋은 다음의 표 4와 같이 구성될 수 있다.
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000020
표 4에서, 이차 변환으로 NSST가 이용되는 경우를 가정하여 설명하나, 본 발명이 명칭에 한정되는 것은 아니다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이차 변환은 NSST, LFNST 등으로 지칭될 수 있다.
표 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 혼합된 이차 변환 셋(즉, Mixed NSST Set Type 1, 2, 3)은 8x8 변환 커널 및/또는 4x4 변환 커널을 포함할 수 있다. 다시 말해, Mixed NSST Set Type 2, 3과 같이, 혼합된 이차 변환 셋은 8x8 변환 커널 및/또는 4x4 변환 커널을 포함할 수 있고, 8x8 변환 커널간 우선 순위 및 4x4 변환 커널간 변환 커널간 우선 순위는 각각의 이차 변환 커널의 순서에 기초하여 설정될 수 있다.
실시예 7: 이차 변환 셋(Mixed secondary transform set) 구성 방법
본 발명의 실시예에서, 다양한 여러 조건을 고려하여 이차 변환 셋을 결정하는 방법을 제안한다. 구체적으로, 인트라 예측 모드(intra prediction mode) 및/또는 블록의 크기에 기초하여 이차 변환 셋을 결정하는 방법을 제안한다.
인코더/디코더는 인트라 예측 모드를 기반으로 현재 블록의 이차 변환에 적합한 변환 셋을 구성할 수 있다. 일 실시예로서, 제안하는 방법은 앞서 설명한 실시예 6과 함께 적용될 수 있다. 예를 들어, 인코더/디코더는 인트라 예측 모드를 기반으로 이차 변환 셋을 구성하고 각각의 이차 변환 셋 내에 포함된 다양한 크기의 변환 커널을 이용하여 이차 변환을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 다음의 표 5에 기초하여 인트라 예측 모드에 따라 이차 변환 셋이 결정될 수 있다.
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000021
표 5를 참조하면, 인코더/디코더는 앞서 실시예 6에서 설명한 혼합된 이차 변환 셋을 적용(또는 구성)할지 여부를 인트라 예측 모드에 기초하여 결정할 수 있다. 만약, 혼합된 이차 변환 셋이 적용되지 않는 경우, 인코더/디코더는 앞서 도 12 내지 도 14에서 설명한 이차 변환 셋을 적용(또는 구성)할 수 있다.
구체적으로, 혼합 타입(Mixed Type) 값이 1로 정의된 인트라 예측 모드의 경우, 앞서 실시예 6에서 설명한 방법에 따라 혼합된 이차 변환 셋을 구성할 수 있다. 그리고, 혼합 타입(Mixed Type) 값이 0으로 정의된 인트라 예측 모드의 경우, 종래의 방법(즉, 앞서 도 12 내지 도 14에서 설명한 방법)에 따라 이차 변환 셋을 구성할 수 있다.
표 5에서는 2가지 타입의 변환 셋 구성 방법이 이용되는 경우를 예시하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 혼합된 이차 변환 셋 포함하는 변환 셋의 구성 방법을 나타내는 혼합 타입은 2개 이상으로 설정(또는 정의)될 수 있다. 이 경우, 혼합 타입(Mixed Type) 정보는 N(N>2)가지의 다양한 값으로 설정될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 인코더/디코더는 인트라 예측 모드 및 현재 코딩 블록(또는 변환 블록)의 크기를 고려하여 현재 블록에 적합한 변환 셋을 일반 타입으로 구성할지 또는 혼합 타입으로 구성할지 결정할 수 있다. 여기서, 일반 타입은 종래의 방법(즉, 앞서 도 12 내지 도 14에서 설명한 방법)에 따라 구성된 이차 변환 셋을 나타낸다. 예를 들어, 인코더/디코더는 혼합 타입(또는 모드 타입) 값이 0이면 앞서 도 12 내지 도 14에서 설명한 방법을 적용하여 이차 변환 셋을 구성하고, 혼합 타입 값이 1이면 현재 블록의 크기에 따라 다양한 크기의 변환 커널을 포함하는 혼합된 이차 변환 셋을 구성할 수 있다.
도 22는 본 발명이 적용되는 실시예에 따른, 이차 변환에 적용되는 변환 타입(transform type)을 결정하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 22를 참조하면, 설명의 편의를 위해 디코더를 위주로 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 변환 타입 결정을 통해 이차 변환을 수행하는 방법은 인코더에서도 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
디코더는 양자화된 변환 블록(또는 변환 계수)에 대하여 역양자화를 수행한다(S2201).
디코더는 인트라 예측 모드 및/또는 현재 블록의 크기에 기초하여 현재 블록의 이차 변환에 이용되는 이차 변환 셋(또는 변환 타입 셋)을 결정(또는 선택)한다(S2202). 이때, 다양한 이차 변환 셋이 미리 정의될 수 있고, 본 실시예 및/또는 실시예 6에서 설명한 이차 변환 셋 구성 방법이 적용될 수 있다.
실시예로서, 디코더는 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 이차 변환 셋 구성을 위해 혼합된 타입(또는 혼합된 이차 변환 셋)을 이용할지 결정할 수 있다. 혼합된 타입이 이용되는 경우, 앞서 실시예 6에서 설명한 방법에 따른 혼합된 이차 변환 셋이 이용될 수 있다.
디코더는 결정된 변환 커널을 이용하여 역양자화된 변환 블록(또는 변환 계수)에 대하여 이차 변환을 수행한다(S2203). 이때, 디코더는 S2202 단계에서 결정된 이차 변환 셋 내에서 현재 블록의 이차 변환에 이용되는 변환 커널을 지시하는 이차 변환 인덱스를 파싱할 수 있다. 이때, 이차 변환 인덱스를 파싱하는 단계가 S2203 단계에 포함될 수 있다.
실시예 8: 이차 변환 인덱스(Secondary transform index) 부호화 방법
본 발명의 실시예에서는, 인트라 예측 모드 및/또는 코딩 블록(또는 변환 블록)의 크기를 기반으로 이차 변환 셋을 구성하는 경우, 인코더로부터 시그널링되는 이차 변환 인덱스를 효율적으로 부호화/복호화하는 방법을 제안한다.
전술한 바와 같이, 이차 변환이 적용되는 경우, 인코더/디코더는 미리 설정된 조건에 따라 현재 코딩 블록(또는 변환 블록)에 적용되는 이차 변환 셋을 결정(또는 선택)할 수 있다. 그리고, 디코더는 결정된 이차 변환 셋 내에서 인코더로부터 시그널링된 이차 변환 인덱스를 이용하여 현재 코딩 블록에 적용되는 변환 커널을 유도할 수 있다. 여기서, 이차 변환 인덱스는 이차 변환 셋 내에서 현재 블록의 이차 변환에 적용되는 변환 커널을 지시하는 신택스 요소를 나타낸다. 본 발명에서, 상기 이차 변환 인덱스는 NSST 인덱스, LFNST 인덱스 등으로 지칭될 수 있다.
앞서 실시예 6에서 설명한 바와 같이, 인코더/디코더는 다양한 여러 크기의 변환 커널을 이용하여 이차 변환 셋을 구성할 수 있고, 이차 변환 셋에 포함되는 변환 커널의 개수는 고정적이지 않고 가변적으로 결정될 수 있다.
따라서, 이차 변환 셋 마다 이용 가능한 변환 커널의 개수가 다를 수 있으므로, 효율적인 이진화를 위해 인코더/디코더는 절삭형 단항(Truncated Unary) 방식을 이용하여 이차 변환 인덱스에 대한 이진화를 수행할 수 있다. 일 실시예로서, 인코더/디코더는 다음의 표 6을 이용하여 이차 변환 셋 별로 이용가능한 최대 이차 변환 인덱스 값에 따라 절삭형 단항 이진화를 수행할 수 있다.
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000022
표 6에서, 이차 변환으로 NSST가 이용되는 경우를 가정하여 설명하나, 본 발명이 명칭에 한정되는 것은 아니다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이차 변환은 NSST(Non Separable Secondary Transform), LFNST (Low-Frequency Non-Separable Transform) 등으로 지칭될 수 있다.
표 6을 참조하면, NSST 인덱스는 절삭형 단항 이진화 방식으로 이진화될 수 있다. 이때, 이차 변환 셋 내 최대 인덱스 값에 따라 이진화 길이가 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 표 6의 이차 변환 인덱스는 컨텍스트(context)를 기반으로 부호화/복호화되며, 이때, 컨텍스트 모델링(context modeling)은 다음의 변수를 고려하여 적용될 수 있다.
- 코딩 블록(또는 변환 블록)의 크기
- 인트라 예측 모드
- 혼합 타입(Mixed Type) 값
- 이차 변환 셋의 이차 변환 인덱스 값
실시예 9 : 축소된 변환(Reduced Transform)
본 발명의 실시예에서는, 변환의 복잡성 문제를 개선하기 위하여 앞서 도 15 내지 도 22에서 제안된 축소된 변환의 다양한 실시예를 설명한다. 전술한 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 축소된 변환은 1차 변환(primary transform)(예컨대, DCT, DST)이나 2차 변환(secondary transform)(예컨대, NSST, LFNST (Low-Frequency Non-Separable Transform))에 관계 없이 적용될 수 있다.
도 23은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 축소된 인자(reduced factor)에 기반한 축소된 변환 구조를 예시하는 도면이다.
도 23을 참조하면, 설명의 편의를 위해 디코더를 위주로 설명하나, 본 실시예에서 제안하는 축소된 변환은 인코더에서도 동일하게 적용될 수 있다.
디코더는 역방향의 축소된 변환은 역양자화된 변환 계수에 적용할 수 있다. 이때, 축소된 변환을 수행하기 위하여 디코더는 미리 결정된(또는 미리 정의된) 축소된 인자(예를 들어, R 또는 R/N) 및/또는 변환 커널을 이용할 수 있다.
일 실시예에서, 변환 커널은 현재 블록(코딩 블록 또는 변환 블록)의 크기(예를 들어, 너비/높이), 인트라/인터 예측 모드, CIdx 등과 같은 이용 가능한 정보에 기초하여 선택될 수 있다. 현재 코딩 블록이 루마 블록인 경우, CIdx는 0 값을 가질 수 있다. 그렇지 않으면(즉, 현재 코딩 블록이 Cb 또는 Cr 블록인 경우) CIdx는 1과 같은 0이 아닌 값을 가질 수 있다.
도 24는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 축소된 변환을 적응적으로 적용하여 디코딩을 수행하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 24를 참조하면, 설명의 편의를 위해 디코더를 위주로 설명하나, 본 실시예에서 제안하는 축소된 변환을 이용하여 변환을 수행하는 방법은 인코더에서도 동일하게 적용될 수 있다.
디코더는 현재 블록에 역양자화를 수행한다(S2401).
디코더는 현재 블록에 변환이 적용(또는 사용)되는지 여부를 확인한다(S2402). 만약, 현재 블록에 변환이 적용되지 않는 경우, 디코더는 변환 프로세스를 종료한다.
디코더는 현재 블록에 변환이 적용되는 경우, 비디오 신호로부터 현재 블록에 적용되는 변환 커널(transform kernel)을 지시하는 변환 인덱스(transform index)를 파싱한다(S2403).
디코더는 축소된 역변환 조건을 만족하는지 확인한다(S2404). 만약, 축소된 역변환 조건을 만족하지 않는 경우, 디코더는 현재 블록에 정규 역변환을 수행한다(S2405). 만약, 축소된 역변환 조건을 만족하는 경우, 디코더는 현재 블록에 축소된 역변환을 수행한다(S2407). 이때, 디코더는 S2403 단계에서 파싱한 변환 인덱스에 기초하여 현재 블록에 적용되는 변환 커널을 선택할 수 있다(S2406). 실시예로서, 변환 커널은 현재 블록(코딩 블록 또는 변환 블록)의 크기(예를 들어, 너비/높이), 인트라/인터 예측 모드, CIdx 등과 같은 이용 가능한 정보에 기초하여 선택될 수 있다. 또한, 현재 블록에 축소된 역변환이 적용되는 경우, S2406 단계는 reduced factor를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 축소된 역변환 조건은 앞서 설명한 6의 조건(예를 들어, 표 3, 4)이 적용될 수 있다. 다시 말해, 현재 블록(코딩 블록 또는 변환 블록)의 크기 및 변환 타입(또는 변환 커널)에 기초하여 축소된 역변환 적용 여부가 결정될 수 있다.
일 예로, 축소된 변환은 다음의 특정 조건이 만족될 때 사용될 수 있다. 다시 말해, 다음의 특정 조건을 만족하는 일정 크기 이상의(또는 일정 크기 보다 큰) 블록에 적용될 수 있다.
- Width > TH && Height >TH (여기서, TH는 미리 정의된 값(예컨대, 4)으로, 특정 임계값을 나타낸다)
or
- Width * Height > K && MIN (width, height) > TH (여기서, K, TH는 미리 정의된 값으로, 특정 임계값을 나타낸다)
다른 일 예로, 축소된 변환은 다음의 특정 조건이 만족될 때 사용될 수 있다. 다시 말해, 다음의 특정 조건을 만족하는 일정 크기 이하의(또는 일정 크기 보다 작은) 블록에 적용될 수 있다.
- Width <= TH && Height <=TH (여기서, TH는 미리 정의된 값(예컨대, 8)으로, 특정 임계값을 나타낸다)
or
- Width * Height <= K && MIN (width, height) <= TH (여기서, K, TH는 미리 정의된 값으로, 특정 임계값을 나타낸다)
다른 일 예로, 축소된 변환은 다음과 같이 미리 결정된 블록 그룹에만 적용될 수 있다.
- Width == TH && Height == TH
or
- Width == Height
실시예로서, 축소된 변환의 사용 조건이 만족되지 않으면, 정규 변환이 적용될 수 있다. 구체적으로, 정규 변환은 인코더/디코더에 미리 정의되고 이용 가능할 수 있다. 다음은 정규 변환의 예시를 나타낸다.
- DCT2, DCT4, DCT5, DCT7, DCT8
or
- DST1, DST4, DST7,
or
- Non separable transform
or
- NSST (HyGT)
or
- LFNST (Low-Frequency Non-Separable Transform)
상술한 조건들은 다음의 표 7에서와 같은 논리 연산자에 기초하여 해석될 수 있다.
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000023
또한, 도 24에 도시 된 바와 같이, 축소된 변환 조건은 현재 블록에 적용되는 변환을 나타내는 변환 인덱스(Transform_idx)에 의존할 수 있다. 일 예로서, 상기 Transform_idx는 2번 인코더로부터 디코더로 전송될 수 있다. 하나는 가로 방향의 변환 인덱스(Transform_idx_h)이고, 다른 하나는 세로 방향의 변환 인덱스(Transform_idx_v)일 수 있다.
도 25는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 축소된 변환을 적응적으로 적용하여 디코딩을 수행하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 25를 참조하면, 설명의 편의를 위해 디코더를 위주로 설명하나, 본 실시예에서 제안하는 축소된 변환을 이용하여 변환을 수행하는 방법은 인코더에서도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상술한 축소 변환은 이차 변환에 사용될 수 있다. 관련하여, 앞서 도 24에서 설명한 방법과 중복되는 설명은 생략한다.
1) 디코더는 현재 블록에 역양자화를 수행한 후, 현재 블록에 NSST 활성화 여부를 확인한다. 디코더는 NSST 인덱스를 파싱할 필요가 있는지 미리 정의된 조건을 사용하여 결정할 수 있다.
2) NSST가 활성화된 경우, 디코더는 NSST 인덱스를 파싱하고, 축소된 이차 역변환이 적용되는지 여부를 확인한다.
3) 디코더는 축소된 이차 역변환 조건을 만족하는지 확인한다.
4) 만약, 축소된 역변환 조건을 만족하지 않는 경우, 디코더는 현재 블록에 정규 이차 역변환을 수행한다.
5) 만약, 축소된 이차 역변환 조건을 만족하는 경우, 디코더는 현재 블록에 축소된 이차 역변환을 수행한다.
6) 이때, 디코더는 NSST 인덱스에 기초하여 현재 블록에 적용되는 변환 커널을 선택할 수 있다. 실시예로서, 변환 커널은 현재 블록(코딩 블록 또는 변환 블록)의 크기(예를 들어, 너비/높이), 인트라/인터 예측 모드, CIdx 등과 같은 이용 가능한 정보에 기초하여 선택될 수 있다. 또한, 현재 블록에 축소된 이차 역변환이 적용되는 경우, 디코더는 reduced factor를 선택할 수 있다.
일 실시예에서, 현재 블록(코딩 블록 또는 변환 블록)의 크기 및 변환 타입(또는 변환 커널)에 기초하여 축소된 역변환 적용 여부가 결정될 수 있다.
실시예 10: Reduced Transform as a Secondary Transform with Different Block Size
본 발명의 일 실시예에서, 이차 변환/이차 역변환에 이용되는 다양한 블록 크기를 고려한 축소된 변환을 제안한다. 일 예로서, 이차 변환/이차 역변환에 이용되는 4x4, 8x8, 16x16의 상이한 블록 크기에 대한 축소된 변환이 정의될 수 있다.
도 26 및 도 27은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 순방향 축소된 이차 변환(forward reduced secondary transform) 및 역방향 축소된 이차 변환(forward reduced secondary transform)의 일 예 및 이를 유도하기 위한 의사 코드를 예시하는 도면이다.
도 26 및 도 27을 참조하면, 이차 변환이 적용되는 블록이 8x8 블록이고, 감소 계수 R = 16인 경우의 축소된 이차 변환 및 축소된 이차 역변환을 나타탠다. 도 26에 도시된 바와 같은 축소된 이차 변환 및 축소된 이차 역변환은 도 27에 도시된 의사 코드를 이용하여 유도될 수 있다.
실시예 11: Reduced Transform as a Secondary Transform with Non-Rectangular Shap
전술한 바와 같이, 비분리 변환이 적용되는 이차 변환의 복잡도 문제로 인하여, 종래의 영상 압축 기술에서는, 코딩 블록(또는 변환 블록)의 좌상측 4x4 또는 8x8 영역에 이차 변환이 적용된다.
본 발명의 실시예에서는, 4x4 또는 8x8의 정방형 영역 외에 비정방형의 다양한 여러 도형에 대하여 축소된 이차 변환을 적용하는 방법을 제안한다.
도 28는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정방형이 아닌 영역에 축소된 이차 변환을 적용하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 28를 참조하면, 일 실시예에서, 축소된 이차 변환은 도 28에 도시된 바와 같이, 블록의 일부에만 적용될 수 있다.
도 28에서 각 정사각형은 4x4 영역을 나타낸다. 따라서, 인코더/디코더너는 10x4 픽셀, 즉 160 픽셀 영역에 대하여 축소된 이차 변환를 적용할 수 있다. 이 경우, 감소 계수 R = 16에 해당하며, 전체 RST 행렬은 16x160 행렬에 해당하며, 이로 인해 이차 변환을 적용함에 따른 계산 복잡도를 줄일 수 있다.
실시예 12: Reduced Factor
도 29은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 축소 인자에 의해 제어되는 축소된 변환을 예시하는 도면이다.
도 29을 참조하면, 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 축소 변환은 도 29에 도시된 바와 같이, 축소 인자에 의해 제어될 수 있다.
구체적으로, 축소 인자를 수정하면 메모리 복잡도 및 곱셈 연산의 수가 수정될 수 있다. 앞서 도 15 및 수학식 6에서 축소 인자를 R/N으로 언급했듯이 축소 인자 수정을 통해 메모리와 곱셈이 감소할 수 있다. 예를 들어, R = 16인 8x8 NSST의 경우 메모리와 곱셈은 1/4씩 감소할 수 있다.
실시예 13: High Level Syntax
본 발명의 실시예에서는, 축소된 변환을 상위 레벨에서 제어하기 위한 상위 레벨 신택스 구조를 제안한다.
일 실시예에서, 다음의 표 8의 예시와 같이, SPS(sequence parameter set)을 통해 축소된 변환의 허용 여부, 크기 및/또는 축소 인자에 관한 정보가 전송될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상술한 신택스는 PPS(picture parameter set), 슬라이스 헤더(slice header) 등을 통해 시그널링될 수도 있다.
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000024
표 8을 참조하면, Reduced_transform_enabled_flag가 1이면 축소된 변환이 사용 가능하고 적용될 수 있다. Reduced_transform_enabled_flag가 0이면 축소된 변환을 사용할 수 없음을 나타낸다. 만약, Reduced_transform_enabled_flag가 존재하지 않는 경우, 그 값은 0과 같다고 추정될 수 있다.
Reduced_transform_factor는 축소된 변환을 위한 축소된 차원의 수를 지정하는 신택스 요소를 나타낸다.
min_reduced_transform_size는 축소된 변환을 적용할 최소 변환 크기를 지정하는 신택스 요소를 나타낸다. min_reduced_transform_size가 존재하지 않는 경우, 그 값은 0과 같다고 추정될 수 있다.
max_reduced_transform_size는 축소된 변환을 적용할 최대 변환 크기를 지정하는 신택스 요소를 나타낸다. max_reduced_transform_size가 없으면 0과 같다고 추정될 수 있다.
reduced_transform_size 축소된 변환을 위한 축소된 차원의 수를 지정하는 신택스 요소를 나타낸다. Reduced_transform_factor가 없으면 0과 같다고 추정될 수 있다.
실시예 14: secondary transform kernels
본 발명의 실시예에서는, 다양한 이차 변환 커널을 제안한다.
일 실시예에서, DC 모드를 위한 4x4 NSST 커널은 다음의 표 9와 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000025
또한, 일 실시예에서, 플래너(planar) 모드를 위한 4x4 NSST 커널은 다음의 표 10과 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000026
또한, 일 실시예에서, DC 모드를 위한 8x8 NSST 커널은 다음의 표 11과 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000027
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000028
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000029
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000030
또한, 일 실시예에서, 플래너(planar) 모드를 위한 8x8 NSST 커널은 다음의 표 12와 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000031
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000032
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000033
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000034
앞서 살펴본 표 9 내지 12의 변환 커널은 축소된 변환을 위하여 보다 작은 크기의 변환 커널로 정의될 수 있다.
예를 들어, DC 모드이고 R=8인 4x4 NSST의 경우, 메모리 및 곱셈은 1/2로 감소될 수 있다. 따라서, 축소된 변환 커널은 앞서 표 7의 변환 커널의 상측 반만큼의 계수(8x16 행렬)만을 유지함으로써, 다음의 표 13과 같이 보다 작은 크기로 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000035
앞서 살펴본 표 9 내지 12의 변환 커널은 축소된 변환을 위하여 보다 작은 크기의 변환 커널로 정의될 수 있다.
예를 들어, DC 모드이고 R=8인 4x4 NSST의 경우, 메모리 및 곱셈은 1/2로 감소될 수 있다. 따라서, 축소된 변환 커널은 앞서 표 7의 변환 커널의 상측 반만큼의 계수(8x16 행렬)만을 유지함으로써, 다음의 표 13과 같이 보다 작은 크기로 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000036
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000037
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000038
Figure PCTKR2019008060-appb-img-000039
상술한 예시에서 각각의 변환 계수는 9 비트 (즉, 1 비트: 부호, 8 비트: 0 ~ 255의 절대 값)로 표현된다. 본 발명의 일 실시예에서, 다양한 정밀도(precision)가 변환 계수를 나타내기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 9 비트 대신에 8 비트가 각 계수를 나타내기 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 부호 비트는 변경되지 않지만, 절대 값의 범위는 변경될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 설명의 편의상 각각의 실시예들을 구분하여 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 앞서 설명한 실시예 1 내지 14에서 설명한 실시예들은 각각 독립적으로 수행될 수도 있고, 하나 이상의 여러 실시예가 조합되어 수행될 수도 있다.
도 30은 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 역변환 방법을 예시하는 도면이다.
도 30을 참조하면, 설명의 편의를 위해 디코더를 위주로 설명하나, 본 발명의 실시예에 따른 이차 변환 셋을 기반으로 변환/역변환을 수행하는 방법은 인코더에서도 실질적으로 동일하게 수행될 수 있다.
디코더는 현재 블록에 대하여 역양자화를 수행함으로써 역양자화된 변환 블록을 생성한다(S3001).
디코더는 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드(intra prediction mode)를 획득한다(S3002).
디코더는 상기 인트라 예측 모드에 기초하여 복수의 이차 변환 셋(secondary transform set)들 중에서 상기 현재 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정한다(S3003).
전술한 바와 같이, 상기 복수의 이차 변환 셋은 적어도 하나의 혼합된 이차 변환 셋(mixed secondary transform set)을 포함할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 상기 혼합된 이차 변환 셋은 8x8 크기 영역에 적용되는 적어도 하나의 8x8 변환 커널 및 4x4 크기 영역에 적용되는 적어도 하나의 4x4 변환 커널을 포함할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 상기 복수의 이차 변환 셋이 복수의 혼합된 이차 변환 셋을 포함하는 경우, 상기 복수의 혼합된 이차 변환 셋은 각각 서로 다른 개수의 변환 커널을 포함할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 상기 S3003 단계는, 상기 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 혼합된 이차 변환 셋을 이용할지 여부를 결정하는 단계; 및 상기 결정 결과, 상기 혼합된 이차 변환 셋을 이용하는 경우, 상기 적어도 하나의 혼합된 이차 변환 셋을 포함하는 복수의 이차 변환 셋 중에서 상기 현재 블록의 크기에 기초하여 상기 현재 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정하고, 상기 혼합된 이차 변환 셋을 이용하지 않는 경우, 상기 적어도 하나의 혼합된 이차 변환 셋을 제외한 나머지 이차 변환 셋 중에서 상기 현재 블록의 크기에 기초하여 상기 현재 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
디코더는 상기 결정된 이차 변환 셋 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 변환 커널(transform kernel)을 유도한다(S3004).
전술한 바와 같이, 상기 S3004 단계는, 상기 결정된 이차 변환 셋 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 변환 커널을 지시하는 이차 변환 인덱스를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다. 실시예로서, 상기 이차 변환 인덱스는 상기 결정된 이차 변환 셋 내 이용 가능한 변환 커널의 최대 개수에 기초하여 절삭형 단항(Truncated Unary) 방식으로 이진화될 수 있다.
디코더는 상기 유도된 변환 커널을 이용하여 상기 역양자화된 변환 블록의 좌상측 특정 영역에 대하여 이차 변환을 수행한다(S3005).
도 31은 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 역양자화부 및 역변환부를 예시하는 도면이다.
도 31에서는 설명의 편의를 위해 역변환부(3100)를 하나의 블록으로 도시하였으나, 인터 예측부는 인코더 및/또는 디코더에 포함되는 구성으로 구현될 수 있다.
도 31을 참조하면, 역양자화부(3101) 및 역변환부(3100)는 앞서 도 4 내지 도 30에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 구체적으로, 역변환부(3100)는 인트라 예측 모드 획득부(3102), 이차 변환 셋 결정부(3103), 변환 커널 유도부(3104) 및 이차 역변환부(3105)를 포함하여 구성될 수 있다.
역양자화부(3101)는 현재 블록에 대하여 역양자화를 수행함으로써 역양자화된 변환 블록을 생성한다.
인트라 예측 모드 획득부(3102)는 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드(intra prediction mode)를 획득한다.
이차 변환 셋 결정부(3103)는 상기 인트라 예측 모드에 기초하여 복수의 이차 변환 셋(secondary transform set)들 중에서 상기 현재 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정한다.
전술한 바와 같이, 상기 복수의 이차 변환 셋은 적어도 하나의 혼합된 이차 변환 셋(mixed secondary transform set)을 포함할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 상기 혼합된 이차 변환 셋은 8x8 크기 영역에 적용되는 적어도 하나의 8x8 변환 커널 및 4x4 크기 영역에 적용되는 적어도 하나의 4x4 변환 커널을 포함할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 상기 복수의 이차 변환 셋이 복수의 혼합된 이차 변환 셋을 포함하는 경우, 상기 복수의 혼합된 이차 변환 셋은 각각 서로 다른 개수의 변환 커널을 포함할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 상기 이차 변환 셋 결정부(3103)는 상기 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 혼합된 이차 변환 셋을 이용할지 여부를 결정하고, 상기 결정 결과, 상기 혼합된 이차 변환 셋을 이용하는 경우, 상기 적어도 하나의 혼합된 이차 변환 셋을 포함하는 복수의 이차 변환 셋 중에서 상기 현재 블록의 크기에 기초하여 상기 현재 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정하고, 상기 혼합된 이차 변환 셋을 이용하지 않는 경우, 상기 적어도 하나의 혼합된 이차 변환 셋을 제외한 나머지 이차 변환 셋 중에서 상기 현재 블록의 크기에 기초하여 상기 현재 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정할 수 있다.
변환 커널 유도부(3104)는 상기 결정된 이차 변환 셋 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 변환 커널(transform kernel)을 유도한다.
전술한 바와 같이, 상기 변환 커널 유도부(3104)는 상기 결정된 이차 변환 셋 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 변환 커널을 지시하는 이차 변환 인덱스를 획득할 수 있다. 실시예로서, 상기 이차 변환 인덱스는 상기 결정된 이차 변환 셋 내 이용 가능한 변환 커널의 최대 개수에 기초하여 절삭형 단항(Truncated Unary) 방식으로 이진화될 수 있다.
이차 역변환부(3105)는 상기 유도된 변환 커널을 이용하여 상기 역양자화된 변환 블록의 좌상측 특정 영역에 대하여 이차 역변환을 수행한다.
상기 복수의 이차 변환 셋은 적어도 하나의 혼합된 이차 변환 셋(mixed secondary transform set)을 포함
도 32는 본 발명이 적용되는 비디오 코딩 시스템을 나타낸다.
비디오 코딩 시스템은 소스 디바이스(source device) 및 수신 디바이스(receiving device)를 포함할 수 있다. 소스 디바이스는 인코딩된 비디오/영상 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 수신 디바이스로 전달할 수 있다.
상기 소스 디바이스는 비디오 소스(video source), 인코딩 장치(encoding apparatus), 전송부(transmitter)를 포함할 수 있다. 상기 수신 디바이스는 수신부(receiver), 디코딩 장치(decoding apparatus) 및 렌더러(renderer)를 포함할 수 있다. 상기 인코딩 장치는 비디오/영상 인코딩 장치라고 불릴 수 있고, 상기 디코딩 장치는 비디오/영상 디코딩 장치라고 불릴 수 있다. 송신기는 인코딩 장치에 포함될 수 있다. 수신기는 디코딩 장치에 포함될 수 있다. 렌더러는 디스플레이부를 포함할 수도 있고, 디스플레이부는 별개의 디바이스 또는 외부 컴포넌트로 구성될 수도 있다.
비디오 소스는 비디오/영상의 캡쳐, 합성 또는 생성 과정 등을 통하여 비디오/영상을 획득할 수 있다. 비디오 소스는 비디오/영상 캡쳐 디바이스 및/또는 비디오/영상 생성 디바이스를 포함할 수 있다. 비디오/영상 캡쳐 디바이스는 예를 들어, 하나 이상의 카메라, 이전에 캡쳐된 비디오/영상을 포함하는 비디오/영상 아카이브 등을 포함할 수 있다. 비디오/영상 생성 디바이스는 예를 들어 컴퓨터, 타블렛 및 스마트폰 등을 포함할 수 있으며 (전자적으로) 비디오/영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 등을 통하여 가상의 비디오/영상이 생성될 수 있으며, 이 경우 관련 데이터가 생성되는 과정으로 비디오/영상 캡쳐 과정이 갈음될 수 있다.
인코딩 장치는 입력 비디오/영상을 인코딩할 수 있다. 인코딩 장치는 압축 및 코딩 효율을 위하여 예측, 변환, 양자화 등 일련의 절차를 수행할 수 있다. 인코딩된 데이터(인코딩된 비디오/영상 정보)는 비트스트림(bitstream) 형태로 출력될 수 있다.
전송부는 비트스트림 형태로 출력된 인코딩된 비디오/영상 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 수신 디바이스의 수신부로 전달할 수 있다. 디지털 저장 매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장 매체를 포함할 수 있다. 전송부는 미리 정해진 파일 포멧을 통하여 미디어 파일을 생성하기 위한 엘리먼트를 포함할 수 있고, 방송/통신 네트워크를 통한 전송을 위한 엘레멘트를 포함할 수 있다. 수신부는 상기 비트스트림을 추출하여 디코딩 장치로 전달할 수 있다.
디코딩 장치는 인코딩 장치의 동작에 대응하는 역양자화, 역변환, 예측 등 일련의 절차를 수행하여 비디오/영상을 디코딩할 수 있다.
렌더러는 디코딩된 비디오/영상을 렌더링할 수 있다. 렌더링된 비디오/영상은 디스플레이부를 통하여 디스플레이될 수 있다.
도 33은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 나타낸다.
도 33을 참조하면, 본 발명이 적용되는 컨텐츠 스트리밍 시스템은 크게 인코딩 서버, 스트리밍 서버, 웹 서버, 미디어 저장소, 사용자 장치 및 멀티미디어 입력 장치를 포함할 수 있다.
상기 인코딩 서버는 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들로부터 입력된 컨텐츠를 디지털 데이터로 압축하여 비트스트림을 생성하고 이를 상기 스트리밍 서버로 전송하는 역할을 한다. 다른 예로, 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들이 비트스트림을 직접 생성하는 경우, 상기 인코딩 서버는 생략될 수 있다.
상기 비트스트림은 본 발명이 적용되는 인코딩 방법 또는 비트스트림 생성 방법에 의해 생성될 수 있고, 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 전송 또는 수신하는 과정에서 일시적으로 상기 비트스트림을 저장할 수 있다.
상기 스트리밍 서버는 웹 서버를 통한 사용자 요청에 기초하여 멀티미디어 데이터를 사용자 장치에 전송하고, 상기 웹 서버는 사용자에게 어떠한 서비스가 있는지를 알려주는 매개체 역할을 한다. 사용자가 상기 웹 서버에 원하는 서비스를 요청하면, 상기 웹 서버는 이를 스트리밍 서버에 전달하고, 상기 스트리밍 서버는 사용자에게 멀티미디어 데이터를 전송한다. 이때, 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템은 별도의 제어 서버를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 제어 서버는 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 장치 간 명령/응답을 제어하는 역할을 한다.
상기 스트리밍 서버는 미디어 저장소 및/또는 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신하게 되는 경우, 상기 컨텐츠를 실시간으로 수신할 수 있다. 이 경우, 원활한 스트리밍 서비스를 제공하기 위하여 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 일정 시간동안 저장할 수 있다.
상기 사용자 장치의 예로는, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)), 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등이 있을 수 있다.
상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 서버들은 분산 서버로 운영될 수 있으며, 이 경우 각 서버에서 수신하는 데이터는 분산 처리될 수 있다.
상기 기술된 것과 같이, 본 발명에서 설명한 실시예들은 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다. 예를 들어, 각 도면에서 도시한 기능 유닛들은 컴퓨터, 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 디코더 및 인코더는 멀티미디어 방송 송수신 장치, 모바일 통신 단말, 홈 시네마 비디오 장치, 디지털 시네마 비디오 장치, 감시용 카메라, 비디오 대화 장치, 비디오 통신과 같은 실시간 통신 장치, 모바일 스트리밍 장치, 저장 매체, 캠코더, 주문형 비디오(VoD) 서비스 제공 장치, OTT 비디오(Over the top video) 장치, 인터넷 스트리밍 서비스 제공 장치, 3차원(3D) 비디오 장치, 화상 전화 비디오 장치, 및 의료용 비디오 장치 등에 포함될 수 있으며, 비디오 신호 또는 데이터 신호를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, OTT 비디오(Over the top video) 장치로는 게임 콘솔, 블루레이 플레이어, 인터넷 접속 TV, 홈시어터 시스템, 스마트폰, 태블릿 PC, DVR(Digital Video Recoder) 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 처리 방법은 컴퓨터로 실행되는 프로그램의 형태로 생산될 수 있으며, 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 본 발명에 따른 데이터 구조를 가지는 멀티미디어 데이터도 또한 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치 및 분산 저장 장치를 포함한다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는, 예를 들어, 블루레이 디스크(BD), 범용 직렬 버스(USB), ROM, PROM, EPROM, EEPROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크 및 광학적 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 반송파(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현된 미디어를 포함한다. 또한, 인코딩 방법으로 생성된 비트스트림이 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장되거나 유무선 통신 네트워크를 통해 전송될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 프로그램 코드에 의한 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있고, 상기 프로그램 코드는 본 발명의 실시예에 의해 컴퓨터에서 수행될 수 있다. 상기 프로그램 코드는 컴퓨터에 의해 판독가능한 캐리어 상에 저장될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

Claims (10)

  1. 비디오 신호를 디코딩하는 방법에 있어서,
    현재 블록에 대하여 역양자화를 수행함으로써 역양자화된 변환 블록을 생성하는 단계;
    상기 현재 블록의 인트라 예측 모드(intra prediction mode)를 획득하는 단계;
    상기 인트라 예측 모드에 기초하여 복수의 이차 변환 셋(secondary transform set)들 중에서 상기 현재 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정하는 단계;
    상기 결정된 이차 변환 셋 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 변환 커널(transform kernel)을 유도하는 단계; 및
    상기 유도된 변환 커널을 이용하여 상기 역양자화된 변환 블록의 좌상측 특정 영역에 대하여 이차 변환을 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 복수의 이차 변환 셋은 적어도 하나의 혼합된 이차 변환 셋(mixed secondary transform set)을 포함하는, 비디오 신호 디코딩 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합된 이차 변환 셋은 8x8 크기 영역에 적용되는 적어도 하나의 8x8 변환 커널 및 4x4 크기 영역에 적용되는 적어도 하나의 4x4 변환 커널을 포함하는, 비디오 신호 디코딩 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 이차 변환 셋이 복수의 혼합된 이차 변환 셋을 포함하는 경우, 상기 복수의 혼합된 이차 변환 셋은 각각 서로 다른 개수의 변환 커널을 포함하는, 비디오 신호 디코딩 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 변환 커널을 유도하는 단계는,
    상기 결정된 이차 변환 셋 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 변환 커널을 지시하는 이차 변환 인덱스를 획득하는 단계를 더 포함하고,
    상기 이차 변환 인덱스는 상기 결정된 이차 변환 셋 내 이용 가능한 변환 커널의 최대 개수에 기초하여 절삭형 단항(Truncated Unary) 방식으로 이진화되는, 비디오 신호 디코딩 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이차 변환 셋을 결정하는 단계는,
    상기 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 혼합된 이차 변환 셋을 이용할지 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 결정 결과, 상기 혼합된 이차 변환 셋을 이용하는 경우, 상기 적어도 하나의 혼합된 이차 변환 셋을 포함하는 복수의 이차 변환 셋 중에서 상기 현재 블록의 크기에 기초하여 상기 현재 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정하고, 상기 혼합된 이차 변환 셋을 이용하지 않는 경우, 상기 적어도 하나의 혼합된 이차 변환 셋을 제외한 나머지 이차 변환 셋 중에서 상기 현재 블록의 크기에 기초하여 상기 현재 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정하는 단계를 포함하는, 비디오 신호 디코딩 방법.
  6. 비디오 신호를 디코딩하는 장치에 있어서,
    현재 블록에 대하여 역양자화를 수행함으로써 역양자화된 변환 블록을 생성하는 역양자화부;
    상기 현재 블록의 인트라 예측 모드(intra prediction mode)를 획득하는 예측 모드 획득부;
    상기 인트라 예측 모드에 기초하여 복수의 이차 변환 셋(secondary transform set)들 중에서 상기 현재 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정하는 이차 변환 셋 결정부;
    상기 결정된 이차 변환 셋 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 변환 커널(transform kernel)을 유도하는 변환 커널 유도부; 및
    상기 유도된 변환 커널을 이용하여 상기 역양자화된 변환 블록의 좌상측 특정 영역에 대하여 이차 역변환을 수행하는 이차 역변환부를 포함하되,
    상기 복수의 이차 변환 셋은 적어도 하나의 혼합된 이차 변환 셋(mixed secondary transform set)을 포함하는, 비디오 신호 디코딩 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 혼합된 이차 변환 셋은 8x8 크기 영역에 적용되는 적어도 하나의 8x8 변환 커널 및 4x4 크기 영역에 적용되는 적어도 하나의 4x4 변환 커널을 포함하는, 비디오 신호 디코딩 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 이차 변환 셋이 복수의 혼합된 이차 변환 셋을 포함하는 경우, 상기 복수의 혼합된 이차 변환 셋은 각각 서로 다른 개수의 변환 커널을 포함하는, 비디오 신호 디코딩 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 변환 커널 유도부는,
    상기 결정된 이차 변환 셋 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 변환 커널을 지시하는 이차 변환 인덱스를 획득하고,
    상기 이차 변환 인덱스는 상기 결정된 이차 변환 셋 내 이용 가능한 변환 커널의 최대 개수에 기초하여 절삭형 단항(Truncated Unary) 방식으로 이진화되는, 비디오 신호 디코딩 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 이차 변환 셋 결정부는,
    상기 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 혼합된 이차 변환 셋을 이용할지 여부를 결정하고,
    상기 결정 결과, 상기 혼합된 이차 변환 셋을 이용하는 경우, 상기 적어도 하나의 혼합된 이차 변환 셋을 포함하는 복수의 이차 변환 셋 중에서 상기 현재 블록의 크기에 기초하여 상기 현재 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정하고, 상기 혼합된 이차 변환 셋을 이용하지 않는 경우, 상기 적어도 하나의 혼합된 이차 변환 셋을 제외한 나머지 이차 변환 셋 중에서 상기 현재 블록의 크기에 기초하여 상기 현재 블록에 적용되는 이차 변환 셋을 결정하는, 비디오 신호 디코딩 장치.
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