WO2020055208A1 - 인트라 예측을 수행하는 영상 예측 방법 및 장치 - Google Patents

인트라 예측을 수행하는 영상 예측 방법 및 장치 Download PDF

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    • H04N19/593—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving spatial prediction techniques

Definitions

  • This document relates to image coding technology, and more particularly, to an image coding method and apparatus based on intra prediction in an image coding system.
  • VR Virtual Reality
  • AR Artificial Realtiy
  • holograms video / video having video characteristics different from reality videos such as game videos.
  • the broadcast for is increasing.
  • a high-efficiency video / video compression technology is required to effectively compress, transmit, store, and reproduce information of a high-resolution, high-quality video / video having various characteristics as described above.
  • the technical problem of this document is to provide a method and apparatus for improving image coding efficiency.
  • Another technical problem of the present document is to provide an intra prediction method and apparatus for interpolating a reference sample in consideration of a current block size and a prediction mode.
  • Another technical problem of this document is to provide an intra prediction method and apparatus capable of effectively deriving a reference sample in consideration of a distance between a prediction sample and a reference sample.
  • Another technical problem of this document is to provide an image coding method and apparatus capable of increasing the precision of intra prediction.
  • An image decoding method performed by a decoding apparatus includes deriving an intra prediction mode for a current block; Deriving reference samples located around the current block; Generating a prediction sample for the current block based on the intra prediction mode and the reference samples; And generating a reconstructed picture for the current block based on the prediction sample, and generating the prediction sample for the current block based on a prediction mode of the current block or a size of the current block. Deriving an interpolation filter to be applied to the reference sample; And generating the prediction sample by applying the derived interpolation filter to the reference sample.
  • An image encoding method performed by an encoding apparatus includes deriving an intra prediction mode for a current block; Deriving reference samples located around the current block; Generating a prediction sample for the current block based on the intra prediction mode and the reference samples; Generating residual samples for the current block based on the prediction sample, and encoding image information including information about the intra prediction mode and the residual sample, and for the current block
  • Generating a prediction sample may include deriving an interpolation filter to be applied to the reference sample based on a prediction mode of the current block or a size of the current block; And generating the prediction sample by applying the derived interpolation filter to the reference sample.
  • An image decoding apparatus derives an intra prediction mode for the current block based on information on a prediction mode of the current block, and derives reference samples located around the current block, And a prediction unit generating a prediction sample for the current block based on the intra prediction mode and the reference samples, and generating a reconstructed picture for the current block based on the prediction sample, wherein the prediction unit includes the current block.
  • a prediction interpolation filter to be applied to the reference sample is derived based on the prediction mode of the current block or the size of the current block, and the derived interpolation filter is applied to the reference sample to generate the prediction sample You can create
  • a digital storage medium in which image data including encoded image information generated according to an image encoding method performed by an encoding apparatus is stored may be provided.
  • a digital storage medium in which image data including encoded image information causing the image decoding method to be performed by the decoding apparatus is stored may be provided.
  • overall image / video compression efficiency may be improved.
  • an interpolation filter for interpolating a reference sample may be effectively derived by considering the size and prediction mode of the current block.
  • a reference sample may be effectively derived by considering a distance between a prediction sample and a reference sample.
  • an image coding method and apparatus capable of increasing the precision of intra prediction may be provided.
  • FIG. 1 schematically shows an example of a video / image coding system to which the present document can be applied.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration of a video / video encoding apparatus to which the present document can be applied.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration of a video / video decoding apparatus to which the present document can be applied.
  • 4A is a diagram illustrating 67 intra prediction modes according to an embodiment of the present document.
  • 4B is a diagram further illustrating wide angle intra prediction modes according to an embodiment of the present document.
  • FIG. 5 is a control flowchart for describing an encoding method applicable to intra prediction according to an embodiment of the present document.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a reference pixel that can be used for intra prediction.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining reference pixel interpolation for a fractional pixel position.
  • FIG. 8 schematically shows an encoding apparatus that performs the video encoding method according to FIG. 5.
  • FIG. 9 is a control flowchart for describing a decoding method that can be applied in intra prediction according to an embodiment of the present document.
  • FIG. 10 schematically shows a decoding method for performing the decoding method according to FIG. 9.
  • 11 is a control flowchart illustrating an intra prediction method according to an embodiment of the present document.
  • FIG. 12 is a control flowchart illustrating an intra prediction method according to another embodiment of the present document.
  • FIG. 13 is a control flowchart illustrating an intra prediction method according to another embodiment of the present document.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining obtaining a reference sample when a prediction angle is negative according to an example.
  • 15 and 16 are diagrams for explaining padding according to a negative angle and a positive angle when configuring a main reference sample buffer according to an example of this document.
  • 17 and 18 are diagrams for explaining padding according to a negative angle and a positive angle when configuring a main reference sample buffer according to another example of this document.
  • FIG. 19 exemplarily shows a structure diagram of a content streaming system to which the invention disclosed in this document can be applied.
  • each component in the drawings described in this document is independently shown for convenience of description of different characteristic functions, and does not mean that each component is implemented with separate hardware or separate software.
  • two or more components of each component may be combined to form one component, or one component may be divided into a plurality of components.
  • Embodiments in which each component is integrated and / or separated are also included in the scope of this document as long as they do not depart from the essence of this document.
  • FIG. 1 schematically shows an example of a video / image coding system to which the present document can be applied.
  • a video / image coding system may include a first device (source device) and a second device (receiving device).
  • the source device may transmit the encoded video / image information or data to a receiving device through a digital storage medium or network in the form of a file or streaming.
  • the source device may include a video source, an encoding device, and a transmission unit.
  • the receiving device may include a receiving unit, a decoding apparatus, and a renderer.
  • the encoding device may be called a video / video encoding device, and the decoding device may be called a video / video decoding device.
  • the transmitter can 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 a video / image through a capture, synthesis, or generation process of the video / image.
  • the video source may include 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, a video / image archive including previously captured video / images, and the like.
  • the video / image generating device may include, for example, a computer, a tablet and a smart phone, and the like (electronically) to generate the video / image.
  • a virtual video / image may be generated through a computer or the like, and in this case, the video / image capture process may be replaced by a process in which related data is generated.
  • the encoding device can encode the input video / video.
  • the encoding apparatus may perform a series of procedures such as prediction, transformation, and quantization for compression and coding efficiency.
  • the encoded data (encoded video / video information) may be output in the form of a bitstream.
  • the transmitting unit may transmit the encoded video / video information or data output in the form of a bitstream to a receiving unit of a receiving device through a digital storage medium or a network in a file or streaming format.
  • the digital storage media may include various storage media such as USB, SD, CD, DVD, Blu-ray, HDD, SSD.
  • 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 receive / extract the bitstream and deliver it to a decoding device.
  • the decoding apparatus may decode a 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 can render the decoded video / image.
  • the rendered video / image may be displayed through the display unit.
  • VVC versatile video coding
  • EVC essential video coding
  • AV1 AOMedia Video 1
  • AVS2 2nd generation of audio video coding standard
  • next-generation video It can be applied to the method disclosed in the video coding standard (ex. H.267 or H.268, etc.).
  • video may refer to a set of images over time.
  • a picture generally refers to a unit representing one image in a specific time period, and a slice / tile is a unit constituting a part of a picture in coding.
  • a slice / tile may include one or more coding tree units (CTUs).
  • CTUs coding tree units
  • One picture may be composed of one or more slices / tiles.
  • One picture may be composed of one or more tile groups.
  • One tile group may include one or more tiles. The brick may represent a rectangular region of CTU rows within a tile in a picture.
  • Tiles can be partitioned into multiple bricks, and each brick can be composed of one or more CTU rows in the tile (A tile may be partitioned into multiple bricks, each of which consisting of one or more CTU rows within the tile ).
  • a tile that is not partitioned into multiple bricks may be also referred to as a brick.
  • a brick scan can indicate a specific sequential ordering of CTUs partitioning a picture, the CTUs can be aligned with a CTU raster scan within a brick, and the bricks in a tile can be aligned sequentially with a raster scan of the bricks of the tile.
  • A, and tiles in a picture can be sequentially aligned with a raster scan of the tiles of the picture
  • a brick scan is a specific sequential ordering of CTUs partitioning a picture in which the CTUs are ordered consecutively in CTU raster scan in a brick , bricks within a tile are ordered consecutively in a raster scan of the bricks of the tile, and tiles in a picture are ordered consecutively in a raster scan of the tiles of the picture).
  • a tile is a rectangular region of CTUs within a particular tile column and a particular tile row in a picture.
  • the tile column is a rectangular area of CTUs, the rectangular area has a height equal to the height of the picture, and the width can be specified by syntax elements in a picture parameter set (The tile column is a rectangular region of CTUs having a height equal to the height of the picture and a width specified by syntax elements in the picture parameter set).
  • the tile row is a rectangular region of CTUs, the rectangular region has a width specified by syntax elements in a picture parameter set, and the height can be the same as the height of the picture (The tile row is a rectangular region of CTUs having a height specified by syntax elements in the picture parameter set and a width equal to the width of the picture).
  • a tile scan can indicate a specific sequential ordering of CTUs partitioning a picture, the CTUs can be successively aligned with a CTU raster scan within a tile, and the tiles in a picture have been successively aligned with a raster scan of the tiles of the picture.
  • a tile scan is a specific sequential ordering of CTUs partitioning a picture in which the CTUs are ordered consecutively in CTU raster scan in a tile whereas tiles in a picture are ordered consecutively in a raster scan of the tiles of the picture).
  • a slice may include an integer number of bricks of a picture, and the integer number of bricks may be included in one NAL unit (A slice includes an integer number of bricks of a picture that may be exclusively contained in a single NAL unit). A slice may consist of either a number of complete tiles or only a consecutive sequence of complete bricks of one tile ).
  • Tile groups and slices can be used interchangeably in this document.
  • the tile group / tile group header in this document may be referred to as a slice / slice header.
  • a pixel or pel may mean a minimum unit constituting one picture (or image).
  • 'sample' may be used as a term corresponding to a pixel.
  • the sample may generally represent a pixel or a pixel value, may represent only a pixel / pixel value of a luma component, or may represent only a pixel / pixel value of a chroma component.
  • the unit may represent a basic unit of image processing.
  • the unit may include at least one of a specific region of a picture and information related to the region.
  • One unit may include one luma block and two chroma (ex. Cb, cr) blocks.
  • the unit may be used interchangeably with terms such as a block or area depending on the case.
  • the MxN block may include samples (or sample arrays) of M columns and N rows or a set (or array) of transform coefficients.
  • “or” in this document is interpreted as “and / or”.
  • “A or B” may mean 1) only “A”, 2) only “B”, or 3) “A and B”.
  • “or” in this document may mean “additionally or alternatively”.
  • the term “or” should be interpreted to indicate “and / or.”
  • the expression “A or B” may comprise 1) only A, 2) only B, and / or 3) both A and B.
  • the term “or” in this document should be interpreted to indicate “additionally or alternatively.”
  • the video encoding device may include a video encoding device.
  • the encoding device 200 includes an image partitioner 210, a predictor 220, a residual processor 230, and an entropy encoder 240. It may be configured to include an adder (250), a filtering unit (filter, 260) and a memory (memory, 270).
  • the prediction unit 220 may include an inter prediction unit 221 and an intra prediction unit 222.
  • the residual processing unit 230 may include a transform unit 232, a quantizer 233, a dequantizer 234, and an inverse transformer 235.
  • the residual processing unit 230 may further include a subtractor 231.
  • the adder 250 may be called a reconstructor or a recontructged block generator.
  • the above-described image segmentation unit 210, prediction unit 220, residual processing unit 230, entropy encoding unit 240, adding unit 250, and filtering unit 260 may include one or more hardware components (for example, it may be configured by an encoder chipset or processor). Also, the memory 270 may include a decoded picture buffer (DPB), or may be configured by a digital storage medium. The hardware component may further include a memory 270 as an internal / external component.
  • DPB decoded picture buffer
  • the image division unit 210 may divide the input image (or picture, frame) input to the encoding apparatus 200 into one or more processing units.
  • the processing unit may be called a coding unit (CU).
  • the coding unit is recursively divided according to a quad-tree binary-tree ternary-tree (QTBTTT) structure from a coding tree unit (CTU) or a largest coding unit (LCU). You can.
  • QTBTTT quad-tree binary-tree ternary-tree
  • CTU coding tree unit
  • LCU largest coding unit
  • one coding unit may be divided into a plurality of coding units of a deeper depth based on a quad tree structure, a binary tree structure, and / or a ternary structure.
  • a quad tree structure may be applied first, and a binary tree structure and / or a ternary structure may be applied later.
  • a binary tree structure may be applied first.
  • the coding procedure according to this document may be performed based on the final coding unit that is no longer split.
  • the maximum coding unit may be directly used as a final coding unit based on coding efficiency according to image characteristics, or the coding unit may be recursively divided into coding units having a lower depth than optimal if necessary.
  • the coding unit of the size of can be used as the final coding unit.
  • the coding procedure may include procedures such as prediction, transformation, and reconstruction, which will be described later.
  • the processing unit may further include a prediction unit (PU) or a transform unit (TU).
  • the prediction unit and the transform unit may be partitioned or partitioned from the above-described final coding unit, respectively.
  • the prediction unit may be a unit of sample prediction
  • the transformation unit may be a unit for deriving a transform coefficient and / or a unit for deriving a residual signal from the transform coefficient.
  • the unit may be used interchangeably with terms such as a block or area depending on the case.
  • the MxN block may represent samples of M columns and N rows or a set of transform coefficients.
  • the sample may generally represent a pixel or a pixel value, and may indicate only a pixel / pixel value of a luma component or only a pixel / pixel value of a saturation component.
  • the sample may be used as a term for one picture (or image) corresponding to a pixel or pel.
  • the encoding apparatus 200 subtracts a prediction signal (a predicted block, a prediction sample array) output from the inter prediction unit 221 or the intra prediction unit 222 from the input image signal (original block, original sample array).
  • a signal residual signal, residual block, residual sample array
  • the generated residual signal is transmitted to the conversion unit 232.
  • a unit for subtracting a prediction signal (a prediction block, a prediction sample array) from an input image signal (original block, original sample array) in the encoder 200 may be referred to as a subtraction unit 231.
  • the prediction unit may perform prediction on a block to be processed (hereinafter, referred to as a current block), and generate a predicted block including prediction samples for the current block.
  • the prediction unit may determine whether intra prediction or inter prediction is applied in units of a current block or CU. As described later in the description of each prediction mode, the prediction unit may generate various information regarding prediction, such as prediction mode information, and transmit it to the entropy encoding unit 240.
  • the prediction information may be encoded by the entropy encoding unit 240 and output in the form of a bitstream.
  • the intra prediction unit 222 may predict the current block by referring to samples in the current picture.
  • the referenced samples may be located in the neighborhood of the current block or may be located apart depending on a prediction mode.
  • prediction modes may include a plurality of non-directional modes and a plurality of directional modes.
  • the non-directional mode may include, for example, a DC mode and a planar mode (Planar mode).
  • the directional mode may include, for example, 33 directional prediction modes or 65 directional prediction modes depending on the degree of detail of the prediction direction. However, this is an example, and more or less directional prediction modes may be used depending on the setting.
  • the intra prediction unit 222 may determine a prediction mode applied to the current block using a prediction mode applied to neighboring blocks.
  • the inter prediction unit 221 may derive the predicted block for the current block based on a reference block (reference sample array) specified by a motion vector on the reference picture.
  • motion information may be predicted in units of blocks, subblocks, or samples based on the correlation of motion information between a neighboring block and a current block.
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture index.
  • the motion information may further include inter prediction direction (L0 prediction, L1 prediction, Bi prediction, etc.) information.
  • the neighboring block may include a spatial neighboring block existing in the current picture and a temporal neighboring block present in the reference picture.
  • the reference picture including the reference block and the reference picture including the temporal neighboring block may be the same or different.
  • the temporal neighboring block may be referred to by a name such as a collocated reference block or a colCU, and a reference picture including the temporal neighboring block may be called a collocated picture (colPic).
  • the inter prediction unit 221 constructs a motion information candidate list based on neighboring blocks, and provides information indicating which candidates are used to derive the motion vector and / or reference picture index of the current block. Can be created. Inter prediction may be performed based on various prediction modes. For example, in the case of the skip mode and the merge mode, the inter prediction unit 221 may use motion information of neighboring blocks as motion information of the current block.
  • the residual signal may not be transmitted.
  • a motion vector of a current block is obtained by using a motion vector of a neighboring block as a motion vector predictor and signaling a motion vector difference. I can order.
  • the prediction unit 220 may generate a prediction signal based on various prediction methods described below.
  • the prediction unit may apply intra prediction or inter prediction as well as intra prediction and inter prediction at the same time for prediction for one block. This can be called combined inter and intra prediction (CIIP).
  • the prediction unit may be based on an intra block copy (IBC) prediction mode or a palette mode for prediction of a block.
  • the IBC prediction mode or palette mode may be used for content video / video coding such as a game, such as screen content coding (SCC).
  • SCC screen content coding
  • IBC basically performs prediction in the current picture, but may be performed similarly to inter prediction in that a reference block is derived in the current picture. That is, the IBC can use at least one of the inter prediction techniques described in this document.
  • the palette mode can be regarded as an example of intra coding or intra prediction. When the palette mode is applied, a sample value in a picture may be signaled based on information on the palette table and palette index.
  • the prediction signal generated through the prediction unit may be used to generate a reconstructed signal or may be used to generate a residual signal.
  • the transform unit 232 may generate transform coefficients by applying a transform technique to the residual signal.
  • the transformation technique may include at least one of a DCT (Discrete Cosine Transform), a DST (Discrete Sine Transform), a KLT (Karhunen-Loeve Transform), a GBT (Graph-Based Transform), or a CNT (Conditionally Non-linear Transform). It can contain.
  • GBT refers to a transformation obtained from this graph when it is said that the relationship information between pixels is graphically represented.
  • CNT means a transform obtained by generating a predictive signal using all previously reconstructed pixels and based on it.
  • the transform process may be applied to pixel blocks having the same size of a square, or may be applied to blocks of variable sizes other than squares.
  • the quantization unit 233 quantizes the transform coefficients and transmits them to the entropy encoding unit 240, and the entropy encoding unit 240 encodes the quantized signal (information about quantized transform coefficients) and outputs it as a bitstream. have. Information about the quantized transform coefficients may be called residual information.
  • the quantization unit 233 may rearrange block-type quantized transform coefficients into a one-dimensional vector form based on a coefficient scan order, and quantize the quantized transform coefficients based on the one-dimensional vector form. Information regarding transform coefficients may be generated.
  • the entropy encoding unit 240 may perform various encoding methods such as exponential Golomb (CAVLC), context-adaptive variable length coding (CAVLC), and context-adaptive binary arithmetic coding (CABAC).
  • CAVLC exponential Golomb
  • CAVLC context-adaptive variable length coding
  • CABAC context-adaptive binary arithmetic coding
  • the entropy encoding unit 240 may encode information necessary for video / image reconstruction (eg, a value of syntax elements, etc.) together with the quantized transform coefficients together or separately.
  • the encoded information (ex. Encoded video / video information) may be transmitted or stored in units of network abstraction layer (NAL) units in the form of a bitstream.
  • NAL network abstraction layer
  • the video / image information may further include information regarding various parameter sets such as an adaptation parameter set (APS), a picture parameter set (PPS), a sequence parameter set (SPS), or a video parameter set (VPS). Also, the video / image information may further include general constraint information.
  • information and / or syntax elements transmitted / signaled from an encoding device to a decoding device may be included in video / video information.
  • the video / video information may be encoded through the above-described encoding procedure and included in the bitstream.
  • the bitstream can be transmitted over a network or stored on a digital storage medium.
  • the network may include a broadcasting network and / or a communication network
  • the digital storage medium may include various storage media such as USB, SD, CD, DVD, Blu-ray, HDD, SSD.
  • the signal output from the entropy encoding unit 240 may be configured as an internal / external element of the encoding unit 200 by a transmitting unit (not shown) and / or a storing unit (not shown) for storing, or the transmitting unit It may be included in the entropy encoding unit 240.
  • the quantized transform coefficients output from the quantization unit 233 may be used to generate a prediction signal.
  • a residual signal residual block or residual samples
  • the adder 155 adds the reconstructed residual signal to the predicted signal output from the inter predictor 221 or the intra predictor 222, so that the reconstructed signal (restored picture, reconstructed block, reconstructed sample array) Can be created. If there is no residual for the block to be processed, such as when the skip mode is applied, the predicted block may be used as a reconstructed block.
  • the adder 250 may be called a restoration unit or a restoration block generation unit.
  • the generated reconstructed signal may be used for intra prediction of the next processing target block in the current picture, or may be used for inter prediction of the next picture through filtering as described below.
  • LMCS luma mapping with chroma scaling
  • the filtering unit 260 may improve subjective / objective image quality by applying filtering to the reconstructed signal.
  • the filtering unit 260 may generate a modified restoration picture by applying various filtering methods to the restoration picture, and the modified restoration picture may be a DPB of the memory 270, specifically, the memory 270. Can be stored in.
  • the various filtering methods may include, for example, deblocking filtering, sample adaptive offset, adaptive loop filter, bilateral filter, and the like.
  • the filtering unit 260 may generate various information regarding filtering as described later in the description of each filtering method, and transmit it to the entropy encoding unit 240.
  • the filtering information may be encoded by the entropy encoding unit 240 and output in the form of a bitstream.
  • the modified reconstructed picture transmitted to the memory 270 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 221.
  • inter prediction When the inter prediction is applied through the encoding apparatus, prediction mismatch between the encoding apparatus 100 and the decoding apparatus can be avoided, and encoding efficiency can be improved.
  • the memory 270 DPB may store the modified reconstructed picture for use as a reference picture in the inter prediction unit 221.
  • the memory 270 may store motion information of a block from which motion information in a current picture is derived (or encoded) and / or motion information of blocks in a picture that has already been reconstructed.
  • the stored motion information may be transmitted to the inter prediction unit 221 to be used as motion information of a spatial neighboring block or motion information of a temporal neighboring block.
  • the memory 270 may store reconstructed samples of blocks reconstructed in the current picture, and may transmit the reconstructed samples to the intra prediction unit 222.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration of a video / video decoding apparatus to which the present document can be applied.
  • the decoding apparatus 300 includes an entropy decoder (310), a residual processor (320), a prediction unit (predictor, 330), an adder (340), and a filtering unit (filter, 350) and memory (memoery, 360).
  • the prediction unit 330 may include an inter prediction unit 331 and an intra prediction unit 332.
  • the residual processing unit 320 may include a deequantizer 321 and an inverse transformer 321.
  • the entropy decoding unit 310, the residual processing unit 320, the prediction unit 330, the adding unit 340, and the filtering unit 350 described above may include one hardware component (eg, a decoder chipset or processor) according to an embodiment. ).
  • the memory 360 may include a decoded picture buffer (DPB), or may be configured by a digital storage medium.
  • the hardware component may further include a memory 360 as an internal / external component.
  • the decoding apparatus 300 may restore an image in response to a process in which the video / image information is processed in the encoding apparatus of FIG.
  • the decoding apparatus 300 may derive units / blocks based on block partitioning related information obtained from the bitstream.
  • the decoding apparatus 300 may perform decoding using a processing unit applied in the encoding apparatus.
  • the processing unit of decoding may be, for example, a coding unit, and the coding unit may be divided along a quad tree structure, a binary tree structure and / or a ternary tree structure from a coding tree unit or a largest coding unit.
  • One or more transform units can be derived from the coding unit.
  • the decoded video signal decoded and output through the decoding device 300 may be reproduced through the reproduction device.
  • the decoding apparatus 300 may receive the signal output from the encoding apparatus of FIG. 2 in the form of a bitstream, and the received signal may be decoded through the entropy decoding unit 310.
  • the entropy decoding unit 310 may parse the bitstream to derive information (eg, video / image information) necessary for image reconstruction (or picture reconstruction).
  • the video / image information may further include information regarding various parameter sets such as an adaptation parameter set (APS), a picture parameter set (PPS), a sequence parameter set (SPS), or a video parameter set (VPS).
  • the video / image information may further include general constraint information.
  • the decoding apparatus may decode a picture further based on the information on the parameter set and / or the general restriction information.
  • Signaling / receiving information and / or syntax elements described later in this document may be decoded through the decoding procedure and obtained from the bitstream.
  • the entropy decoding unit 310 decodes information in the bitstream based on a coding method such as exponential Golomb coding, CAVLC, or CABAC, and quantizes a value of a syntax element required for image reconstruction and a transform coefficient for residual.
  • a coding method such as exponential Golomb coding, CAVLC, or CABAC
  • the CABAC entropy decoding method receives bins corresponding to each syntax element in the bitstream, and decodes the syntax element information to be decoded and decoding information of neighboring and decoding target blocks or information of symbols / bins decoded in the previous step.
  • the context model is determined by using, and the probability of occurrence of the bin is predicted according to the determined context model, and arithmetic decoding of the bin is performed to generate a symbol corresponding to the value of each syntax element. have.
  • the CABAC entropy decoding method may update the context model using the decoded symbol / bin information for the next symbol / bin context model after determining the context model.
  • prediction information is provided to a prediction unit (inter prediction unit 332 and intra prediction unit 331), and the entropy decoding unit 310 performs entropy decoding.
  • the dual value that is, quantized transform coefficients and related parameter information, may be input to the residual processing unit 320.
  • the residual processor 320 may derive a residual signal (residual block, residual samples, residual sample array). Also, information related to filtering among information decoded by the entropy decoding unit 310 may be provided to the filtering unit 350. Meanwhile, a receiving unit (not shown) that receives a signal output from the encoding device may be further configured as an internal / external element of the decoding device 300, or the receiving unit may be a component of the entropy decoding unit 310.
  • the decoding device may be called a video / picture / picture decoding device, and the decoding device may be classified into an information decoder (video / picture / picture information decoder) and a sample decoder (video / picture / picture sample decoder). It might be.
  • the information decoder may include the entropy decoding unit 310, and the sample decoder may include the inverse quantization unit 321, an inverse transformation unit 322, an addition unit 340, a filtering unit 350, and a memory 360 ), At least one of an inter prediction unit 332 and an intra prediction unit 331.
  • the inverse quantization unit 321 may inverse quantize the quantized transform coefficients to output transform coefficients.
  • the inverse quantization unit 321 may rearrange the quantized transform coefficients in a two-dimensional block form. In this case, the reordering may be performed based on the coefficient scan order performed by the encoding device.
  • the inverse quantization unit 321 may perform inverse quantization on the quantized transform coefficients using a quantization parameter (for example, quantization step size information), and obtain transform coefficients.
  • a quantization parameter for example, quantization step size information
  • the inverse transform unit 322 inversely transforms the transform coefficients to obtain a residual signal (residual block, residual sample array).
  • the prediction unit may perform prediction on the current block and generate a predicted block including prediction samples for the current block.
  • the prediction unit may determine whether intra prediction or inter prediction is applied to the current block based on information about the prediction output from the entropy decoding unit 310, and may determine a specific intra / inter prediction mode.
  • the prediction unit 320 may generate a prediction signal based on various prediction methods described below.
  • the prediction unit may apply intra prediction or inter prediction as well as intra prediction and inter prediction at the same time for prediction for one block. This can be called combined inter and intra prediction (CIIP).
  • the prediction unit may be based on an intra block copy (IBC) prediction mode or a palette mode for prediction of a block.
  • the IBC prediction mode or palette mode may be used for content video / video coding such as a game, such as screen content coding (SCC).
  • SCC screen content coding
  • IBC basically performs prediction in the current picture, but may be performed similarly to inter prediction in that a reference block is derived in the current picture. That is, the IBC can use at least one of the inter prediction techniques described in this document.
  • the palette mode can be regarded as an example of intra coding or intra prediction. When the palette mode is applied, information on the palette table and palette index may be signaled by being included in the video / image information.
  • the intra prediction unit 331 may predict the current block by referring to samples in the current picture.
  • the referenced samples may be located in the neighborhood of the current block or may be located apart depending on a prediction mode.
  • prediction modes may include a plurality of non-directional modes and a plurality of directional modes.
  • the intra prediction unit 331 may determine a prediction mode applied to the current block using a prediction mode applied to neighboring blocks.
  • the inter prediction unit 332 may derive the predicted block for the current block based on the reference block (reference sample array) specified by the motion vector on the reference picture.
  • motion information may be predicted in units of blocks, subblocks, or samples based on the correlation of motion information between a neighboring block and a current block.
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture index.
  • the motion information may further include inter prediction direction (L0 prediction, L1 prediction, Bi prediction, etc.) information.
  • the neighboring block may include a spatial neighboring block existing in the current picture and a temporal neighboring block present in the reference picture.
  • the inter prediction unit 332 may construct a motion information candidate list based on neighboring blocks, and derive a motion vector and / or reference picture index of the current block based on the received candidate selection information.
  • Inter prediction may be performed based on various prediction modes, and information on the prediction may include information indicating a mode of inter prediction for the current block.
  • the adder 340 reconstructs the obtained residual signal by adding it to the prediction signal (predicted block, prediction sample array) output from the prediction unit (including the inter prediction unit 332 and / or the intra prediction unit 331).
  • a signal (restored picture, reconstructed block, reconstructed sample array) can be generated. If there is no residual for the block to be processed, such as when the skip mode is applied, the predicted block may be used as a reconstructed block.
  • the adding unit 340 may be called a restoration unit or a restoration block generation unit.
  • the generated reconstructed signal may be used for intra prediction of a next processing target block in a current picture, may be output through filtering as described below, or may be used for inter prediction of a next picture.
  • LMCS luma mapping with chroma scaling
  • the filtering unit 350 may improve subjective / objective image quality by applying filtering to the reconstructed signal.
  • the filtering unit 350 may generate a modified reconstructed picture by applying various filtering methods to the reconstructed picture, and the modified reconstructed picture may be a DPB of the memory 360, specifically, the memory 360 Can be transferred to.
  • the various filtering methods may include, for example, deblocking filtering, sample adaptive offset, adaptive loop filter, bilateral filter, and the like.
  • the (corrected) reconstructed picture stored in the DPB of the memory 360 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 332.
  • the memory 360 may store motion information of a block from which motion information in a current picture is derived (or decoded) and / or motion information of blocks in a picture that has already been reconstructed.
  • the stored motion information may be transmitted to the inter prediction unit 260 to be used as motion information of a spatial neighboring block or motion information of a temporal neighboring block.
  • the memory 360 may store reconstructed samples of blocks reconstructed in the current picture, and may transmit the reconstructed samples to the intra prediction unit 331.
  • the embodiments described in the filtering unit 260, the inter prediction unit 221, and the intra prediction unit 222 of the encoding device 200 are respectively the filtering unit 350 and the inter prediction of the decoding device 300.
  • the unit 332 and the intra prediction unit 331 may be applied to the same or corresponding.
  • a predicted block including prediction samples for a current block as a block to be coded can be generated.
  • the predicted block includes prediction samples in a spatial domain (or pixel domain).
  • the predicted block is derived equally from an encoding device and a decoding device, and the encoding device decodes information (residual information) about the residual between the original block and the predicted block, not the original sample value itself of the original block. Signaling to the device can improve video coding efficiency.
  • the decoding apparatus may derive a residual block including residual samples based on the residual information, and combine the residual block and the predicted block to generate a reconstructed block including reconstructed samples, and reconstruct the reconstructed blocks.
  • a reconstructed picture can be generated.
  • the residual information may be generated through a transform and quantization procedure.
  • the encoding device derives a residual block between the original block and the predicted block, and performs transformation procedures on residual samples (residual sample array) included in the residual block to derive transformation coefficients. And, by performing a quantization procedure on the transform coefficients, the quantized transform coefficients are derived to signal related residual information (via a bitstream) to a decoding apparatus.
  • the residual information may include value information of the quantized transform coefficients, location information, a transform technique, a transform kernel, quantization parameters, and the like.
  • the decoding apparatus may perform an inverse quantization / inverse transformation procedure based on the residual information and derive residual samples (or residual blocks).
  • the decoding apparatus may generate a reconstructed picture based on the predicted block and the residual block.
  • the encoding apparatus may also inverse quantize / inverse transform quantized transform coefficients for reference for inter prediction of a picture to derive a residual block, and generate a reconstructed picture based thereon.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating 67 intra prediction modes according to an embodiment of the present document
  • FIG. 4B is a diagram illustrating wide angle intra prediction modes according to an embodiment of the present document.
  • 67 intra prediction modes may be used as shown in FIGS. 4A and 1.
  • the intra planner (INTRA_PLANAR) mode and the intra DC (INTRA_DC) mode are the same as the existing intra planner mode and intra DC mode.
  • the added 32 directional modes can be applied in all block sizes, and can be applied to both intra encoding and decoding of a luminance (luma) component and a color difference (chroma) component.
  • intra prediction mode 2 may indicate a diagonal direction in the lower left direction, 34 in a diagonal direction in the upper left direction, and 66 in a diagonal direction in the upper right direction.
  • the vertical direction may be indicated as intra prediction mode 50 and the horizontal direction may be indicated as intra prediction mode 18.
  • FIG. 5 is a control flowchart for describing an encoding method applicable to intra prediction according to an embodiment of the present document
  • FIG. 8 is a control block diagram illustrating a configuration of an encoding apparatus for performing intra prediction in FIG. 5.
  • the encoding device may derive an intra prediction mode for the current block (S500) and derive neighbor reference samples of the current block (S510).
  • the encoding device constructs a prediction block by using pixels around the block.
  • surrounding pixels that is, reference samples must be derived.
  • the maximum size of a reference pixel that can be referred to when performing intra prediction may be 2N pixels that are in contact with the top and left, and a corner pixel at the top left, respectively.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a reference pixel that can be used for intra prediction.
  • neighboring samples that can be referred to when performing intra-prediction for a 4x4 block are 2N (8) samples and upper-left corner samples, respectively, which are in contact with the top and left of the 4x4 block.
  • the reference sample to be referred to for prediction may be smoothed according to the size and sample value of the current block. This is to prevent visual artifacts of a prediction block to be derived due to differences between reference samples in advance.
  • the encoding apparatus generates prediction samples in the current block based on the intra prediction mode and the surrounding reference samples (S520).
  • the method used to predict the intra block by using the reference sample adjacent to the current block can be roughly divided into two methods. It can be divided into non-directional prediction methods (DC mode, planner mode).
  • the directional prediction method is designed to express structures in various directions that can appear on the screen.
  • the directional prediction method may be performed by designating a specific direction as a mode as shown in FIG. 4 below, and then copying reference samples corresponding to the prediction mode angle around the position of the sample to be predicted.
  • a prediction block may be constructed by copying the interpolated pixel using a distance ratio between two corresponding pixels and two pixels obtained by an angle as shown in FIG. 7.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining reference pixel interpolation for a fractional pixel (subpixel) position.
  • the prediction angle ( ⁇ ) with respect to the prediction sample is obtained. tan value is required.
  • Table 2 shows that scaling is performed in an integer unit so that it is easy to calculate the tan value for the angle ⁇ of each mode in order to calculate the position of a subpixel, that is, a fractional pixel. That is, Table 2 shows the tan ⁇ approximation value for each mode, and Table 3 shows the tan ⁇ 1 ⁇ approximation value for each mode.
  • IntraPredAngle in Tables 2 and 3 is an angle between the vertical direction or the horizontal direction and the direction of the prediction mode, and the larger the intraPredAngle value, the more the intra prediction mode is directed to the diagonal direction.
  • intraPredAngle in Table 2 may be as shown in Table 4.
  • an interpolation filter In order to predict the position of a fractional sample, an interpolation filter must be used from an integer pixel, that is, an integer sample.
  • the interpolation filter can be selectively determined according to the size of the current block. If the width or height of the current block is less than or equal to 8, a cubic filter is used, and a Gaussian filter is applied to a size larger than that, that is, when the width or height of the current block is 8 or more. Can.
  • the directional prediction mode may be divided into a vertical direction prediction mode and a horizontal direction prediction mode in the case of a mode smaller than number 34 of FIG. 4, when it is greater than or equal to the reference number 34 of FIG. 4.
  • an interpolation filter may be selected based on the width of the block
  • an interpolation filter may be selected based on the height of the block.
  • the DC mode which is one of the non-directional modes, is a method of constructing a prediction block with an average value of reference pixels (reference samples) located around the current block. Effective prediction can be expected when the pixels in the current block are homogeneous. On the other hand, when the value of the reference pixel is varied, discontinuity may occur between the prediction block and the reference sample. In a similar situation, unintended visual contouring may occur even when predicting using a directional prediction method, and a planner mode prediction method may be used to compensate for this.
  • the planner mode prediction method is to construct a prediction block by performing horizontal linear prediction and vertical linear prediction using a reference pixel and then averaging them.
  • the encoding apparatus sets a reference sample to perform prediction, and fractional sample
  • the reference sample value for may be interpolated, that is, smoothed (S521).
  • intra mode that is, prediction according to the prediction direction may be performed on the current block (S522).
  • the encoding apparatus may perform a prediction sample filtering procedure (S530).
  • Predictive sample filtering may be referred to as post filtering. Some or all of the prediction samples may be filtered by the prediction sample filtering procedure. In some cases, the S530 procedure may be omitted.
  • the encoding device constructs a prediction block, and then performs post-process filtering to mitigate discontinuities between reference samples and block boundaries for blocks predicted in the vertical direction (180 degrees), horizontal direction (90 degrees), and DC mode. It can be done.
  • the encoding apparatus generates residual samples for the current block based on the (filtered) prediction sample (S540).
  • the residual samples may be transformed and quantized (S550).
  • the encoding apparatus may encode image information including prediction mode information indicating the intra prediction mode and residual information about the residual samples (ie, transformed and quantized residual samples) (S560).
  • the encoding device may output encoded image information in the form of a bitstream.
  • the output bitstream may be delivered to a decoding device through a storage medium or network.
  • the bitstream may be transmitted to a decoding device through a network or (digital) storage medium.
  • the network may include a broadcasting network and / or a communication network
  • the digital storage medium may include various storage media such as USB, SD, CD, DVD, Blu-ray, HDD, SSD.
  • FIG. 8 schematically shows an encoding apparatus that performs a video encoding method according to the present document.
  • the method disclosed in FIG. 5 may be performed by the encoding apparatus disclosed in FIG. 8.
  • the prediction unit 810 of the encoding device of FIG. 5 may perform S500 to S540 of FIG. 5
  • the conversion unit 820 and quantization unit 830 of the encoding device of FIG. 8 may S550 of FIG. 5 may be performed
  • the entropy encoding unit of the encoding device (not shown) may perform S560 of FIG. 5.
  • the prediction unit 810 may input prediction mode information for prediction of a current block, size of a block, and information about a reference sample.
  • the reference sample may be subjected to smoothing, or interpolation, for fractional samples, and prediction and selective post-processing filtering may be performed.
  • FIG. 9 is a control flowchart for explaining a decoding method to which intra prediction can be applied according to an embodiment of the present document.
  • the decoding device may perform an operation corresponding to the operation performed in the encoding device.
  • the decoding apparatus may derive an intra prediction mode for the current block based on the received prediction mode information (S900).
  • the decoding apparatus may derive neighboring reference samples of the current block (S910).
  • the decoding apparatus constructs a prediction block by using neighboring pixels of the corresponding block, and is defective with the residual signal transmitted from the encoding device.
  • surrounding pixels that is, reference samples must be derived.
  • the maximum size of a reference pixel that can be referred to when performing intra prediction may be 2N pixels that are in contact with the top and left, and a corner pixel at the top left, respectively.
  • the decoding apparatus generates prediction samples in the current block based on the intra prediction mode and the surrounding reference samples (S920).
  • a prediction block may be constructed by copying the interpolated pixel using a distance ratio between two corresponding pixels and two pixels obtained by an angle as shown in FIG. 7.
  • an interpolation filter In order to predict the position of a fractional sample, an interpolation filter must be used from an integer pixel, that is, an integer sample.
  • the interpolation filter can be selectively determined according to the size of the current block. If the width or height of the current block is less than or equal to 8, a cubic filter is used, and a Gaussian filter is applied to a size larger than that, that is, when the width or height of the current block is 8 or more. Can.
  • the directional prediction mode may be divided into a vertical direction prediction mode and a horizontal direction prediction mode in the case of a mode smaller than number 34 of FIG. 4, when it is greater than or equal to the reference number 34 of FIG. 4.
  • an interpolation filter may be selected based on the width of the block
  • an interpolation filter may be selected based on the height of the block.
  • the DC mode which is one of the non-directional modes, is a method of constructing a prediction block with an average value of reference pixels (reference samples) located around the current block. Effective prediction can be expected when the pixels in the current block are homogeneous. On the other hand, when the value of the reference pixel is varied, discontinuity may occur between the prediction block and the reference sample. In a similar situation, unintended visual contouring may occur even when predicting using a directional prediction method, and a planner mode prediction method may be used to compensate for this.
  • the planner mode prediction method is to construct a prediction block by performing horizontal linear prediction and vertical linear prediction using a reference pixel and then averaging them.
  • the decoding apparatus sets a reference sample to perform prediction, and sets a reference pixel for a fractional sample. Interpolation, that is, smoothing may be performed (S921).
  • intra mode that is, prediction according to the prediction direction may be performed on the current block (S922).
  • the decoding apparatus may perform a prediction sample filtering procedure (S930).
  • Predictive sample filtering may be referred to as post filtering. Some or all of the prediction samples may be filtered by the prediction sample filtering procedure. In some cases, the S930 procedure may be omitted.
  • the decoding apparatus generates residual samples for the current block based on the received residual information (S940).
  • the decoding apparatus may generate reconstructed samples for the current block based on the (filtered) prediction samples and the residual samples, and generate a reconstructed picture based on the reconstructed pictures (S950).
  • FIG. 10 schematically shows a decoding apparatus performing an image decoding method according to the present document.
  • the method disclosed in FIG. 9 may be performed by the decoding apparatus disclosed in FIG. 10.
  • the prediction unit 1010 of the decoding apparatus of FIG. 10 may perform S900 to S930 of FIG. 9, and the adder 1040 of the decoding apparatus of FIG. 10 performs S950 of FIG. 9 can do.
  • the process of acquiring and decoding image information including residual information and / or prediction information of a current block through a bitstream may be performed by the entropy decoding unit of the decoding apparatus
  • the process of deriving the residual sample for the current block based on the residual information (S740) may be performed by an inverse quantization unit 1020 and an inverse transformation unit 1030 of the decoding apparatus of FIG. 10.
  • a target interpolation filter that is, a variable interpolation filter according to the size and / or prediction mode of the current block Suggest how to choose.
  • the distance between the reference sample and the prediction sample is determined according to the prediction angle, that is, the slope of the prediction mode.
  • the prediction angle that is, the slope of the prediction mode.
  • the prediction sample in the current block is located in the lower right direction, the distance between the prediction sample and the reference sample increases, and as the intraPredAngle value defined in Table 2 increases, the slope of the prediction mode approaches 45 degrees and the distance from the reference sample increases. It goes further.
  • the size of the block is also closely related to the accuracy of prediction.
  • intraPredAngle when the value of intraPredAngle is greater than 0 and less than 32, prediction is performed from the position of a sub-pixel, that is, a fractional sample, as in FIG. 7. At this time, since only the pixel value at the integer position exists, the position of the fractional sample is first predicted using an interpolation filter, and then the predicted fractional value is copied to the predicted sample. Therefore, the accuracy of the prediction block may depend on the accuracy of the interpolation filter.
  • a value of intraPredAngle when a value of intraPredAngle is applied to Table 4 when a wide angle is applied, if intraPredAngle is 32 or more and is not a multiple of 32, prediction may be performed from the location of the fractional sample.
  • filter coefficients when a Gaussian filter is applied as an interpolation filter, filter coefficients (filter coefficients of integer sample positions) may be interpolated even in integer samples.
  • this embodiment proposes a method for selecting an interpolation filter as follows.
  • the interpolation filter may be selected considering only the size of the current block.
  • the interpolation filter may be selected in consideration of the prediction mode applied to the current block.
  • the size of the current block is smaller than a preset block size, and the intraPredAngle value for the prediction mode is less than a specific value, a sophisticated interpolation filter is used, otherwise, an interpolation filter with a low pass filter effect is used.
  • the intraPredAngle value criterion for the prediction mode for selecting the interpolation filter may be applied differently according to the size of the current block. That is, the threshold may be set differently according to the size of the current block.
  • the preset mode may be an prediction mode in which the prediction mode points in a diagonal direction, for example, prediction modes 2, 34, and 66.
  • the MPM mode for the current block and the interpolation filter used for the current block may be derived together.
  • an interpolation filter can be derived with the MPM mode.
  • the limitation on the prediction mode may be variable depending on the size of the current block and / or the shape of the current block. For example, when the size of the current block as a reference is 8, if the intraPredAngle value is less than or equal to 11, a sophisticated interpolation filter may be used. Alternatively, if the size of the current block is 16 or more, and the intraPredAngle value is less than or equal to 5 based on when the intraPredAngle value is 5, a sophisticated interpolation filter is used. Otherwise, an interpolation filter with a low-pass filter effect may be used. .
  • a spline filter or a cubic fiter may be used as the sophisticated interpolation filter described above.
  • a linear filter or a Gaussian filter may be used as an interpolation filter having a low-pass filter effect.
  • 11 is a control flowchart illustrating an intra prediction method according to an embodiment of the present document.
  • the intra prediction method using the reference filter described above with reference to FIG. 11 is summarized as follows. 11 may be performed by the above-described side portion of the encoding device and the decoding device.
  • the prediction unit may determine whether the intra prediction mode of the current block is each prediction mode, that is, a directional prediction mode (S1100).
  • the intra prediction mode of the current block is a directional mode, it may be determined whether the size of the current block is smaller than a preset first threshold (S1110).
  • the prediction unit may perform intra prediction on the current block based on the reference samples (S1150).
  • a value indicating a prediction direction for the current block that is, an intraPredAngle value in Table 2 is smaller than a preset second threshold (S1120).
  • a reference sample of the current block may be used as a filter for interpolation, and a sophisticated interpolation filter, for example, a cubic filter, may be used (S1130).
  • the prediction unit uses a low-pass filter, such as a Gaussian filter, to reference the sample. It can be interpolated (S1140).
  • the determination steps according to the first threshold and the second threshold of FIG. 11 are exemplary, and it may be determined in S1110 whether the size of the current block is less than or less than the first threshold, and an intraPredAngle value in S1120. Whether it is less than or equal to or less than the second threshold value may be determined.
  • the prediction unit may derive a prediction sample for the current block by performing intra prediction on the current block (S1150).
  • the target block to be predicted that is, the interpolation is variable according to the size and / or prediction mode of the current block
  • a method for selecting a filter is proposed.
  • the distance between the reference sample and the prediction sample is determined according to the prediction angle, that is, the slope of the prediction mode.
  • the prediction angle that is, the slope of the prediction mode.
  • the prediction sample in the current block is located in the lower right direction, the distance between the prediction sample and the reference sample increases, and as the intraPredAngle value defined in Table 2 increases, the slope of the prediction mode approaches 45 degrees and the distance from the reference sample increases. It goes further.
  • the size of the block is also closely related to the accuracy of prediction.
  • intraPredAngle when the value of intraPredAngle is greater than 0 and less than 32, prediction is performed from the position of a sub-pixel, that is, a fractional sample, as in FIG. 7. At this time, since only the pixel value at the integer position exists, the position of the fractional sample is first predicted using an interpolation filter, and then the predicted fractional value is copied to the predicted sample. Therefore, the accuracy of the prediction block may depend on the accuracy of the interpolation filter.
  • a value of intraPredAngle when a value of intraPredAngle is applied to Table 4 when a wide angle is applied, if intraPredAngle is 32 or more and is not a multiple of 32, prediction may be performed from the location of the fractional sample.
  • filter coefficients when a Gaussian filter is applied as an interpolation filter, filter coefficients (filter coefficients of integer sample positions) may be interpolated even in integer samples.
  • this embodiment proposes a method for selecting an interpolation filter as follows.
  • the interpolation filter may be selected considering only the size of the current block.
  • the interpolation filter may be selected in consideration of the prediction mode applied to the current block.
  • the size of the current block is smaller than a preset block size, and the intraPredAngle value for the prediction mode is less than a specific value, a sophisticated interpolation filter is used, otherwise, an interpolation filter with a low pass filter effect is used.
  • the intraPredAngle value criterion for the prediction mode for selecting the interpolation filter may be applied differently according to the size of the current block. That is, the threshold may be set differently according to the size of the current block.
  • the MPM mode for the current block and the interpolation filter used for the current block may be derived together.
  • an interpolation filter can be derived with the MPM mode.
  • the intraPredAngle value criterion for the prediction mode for selecting the interpolation filter may be applied differently according to the size of the current block.
  • the preset mode may be an prediction mode in which the prediction mode points in a diagonal direction, for example, prediction modes 2, 34, and 66.
  • the block when the size of the current block is greater than or equal to a specific value, the block may be divided into zones, and an interpolation filter may be selected according to the distance between the zone and the reference sample.
  • the size of the zone may be a fixed value promised between the encoding device and the decoding device, or may be derived by the block size and / or prediction mode (Implicitly defined).
  • the intra prediction mode is a vertical prediction block that is greater than or equal to 34
  • 16x16 is divided into 16 4x4 blocks, and areas 0 through 7 are interpolated with sophisticated filters in a raster scan order.
  • Prediction may be performed using a reference sample, and the rest of the subsequent regions may be predicted using a reference sample using an interpolation filter having a low-pass filter effect.
  • information about the size of the zone and the individual interpolation filter that can be applied to each sphere can be explicitly transmitted from the encoding device to the decoding device (Explicitly signaled).
  • a type of an interpolation filter may be determined by comparing a distance between a prediction sample and a reference sample in a current block to be predicted with a specific threshold. That is, the separation distance between the prediction sample and the reference sample, and a preset threshold value may be compared, and an interpolation filter may be derived as either a first interpolation filter or a second interpolation filter according to the comparison result of the separation distance and the threshold value.
  • information on a distance between a prediction sample and a reference sample that determines an interpolation filter may be variously derived according to a block size, a prediction mode, or whether a prediction block is a square or non-square block.
  • the separation distance may be derived based on the prediction mode of the current block, and the threshold may be set based on the size of the current block.
  • an interpolation filter with a low-pass filter effect is used. You can.
  • the interpolation filter is derived as the first interpolation filter, and if the separation distance is less than or equal to the threshold, the interpolation filter can be derived as the second interpolation filter, and the first interpolation filter is a Gaussian filter , And the second interpolation filter may be a cubic filter.
  • information about a threshold for a distance between a prediction sample and a reference sample that determines an interpolation filter may be transmitted from an encoding device to a decoding device.
  • a spline filter or a cubic fiter may be used as the sophisticated interpolation filter described above.
  • a linear filter or a Gaussian filter may be used as an interpolation filter having a low-pass filter effect.
  • 12 is a control flowchart illustrating an intra prediction method according to another embodiment of the present document.
  • the intra prediction method using the reference filter described above with reference to FIG. 12 is summarized as follows. 12 can be performed by the above-described side part of the encoding device and the decoding device.
  • the prediction unit may determine whether the intra prediction mode of the current block is each prediction mode, that is, a directional prediction mode (S1200).
  • the prediction unit may determine whether the distance between the prediction sample and the reference sample in the current block is smaller than a preset third threshold (S1210).
  • the prediction unit may perform intra prediction on the current block based on the reference samples (S1240).
  • a reference interpolation filter of the current block may be used as a filter for interpolation, and a sophisticated interpolation filter, for example, a cubic filter, may be used (S1220).
  • the prediction unit may interpolate a reference sample using a low-pass filter, such as a Gaussian filter (S1230).
  • a low-pass filter such as a Gaussian filter (S1230).
  • the type of the interpolation filter may be determined by comparing the distance between the prediction sample and the reference sample in the current block to be predicted with a specific threshold. That is, the separation distance between the prediction sample and the reference sample, and a preset threshold value may be compared, and an interpolation filter may be derived as either a first interpolation filter or a second interpolation filter according to the comparison result of the separation distance and the threshold value.
  • information on a distance between a prediction sample and a reference sample that determines an interpolation filter may be variously derived according to a block size, a prediction mode, or whether a prediction block is a square or non-square block.
  • the separation distance may be derived based on the prediction mode of the current block, and the threshold may be set based on the size of the current block. Since the distance between the prediction sample and the reference sample increases as the prediction mode of the current block moves away from the vertical direction or the horizontal direction, the prediction mode of the current block may be considered when determining the separation distance.
  • the separation distance between the lower right samples of the current block and the reference sample increases, so the size of the current block may also be considered when determining the separation distance.
  • an interpolation filter with a low-pass filter effect is used. You can.
  • the interpolation filter is derived as the first interpolation filter, and if the separation distance is less than or equal to the threshold, the interpolation filter can be derived as the second interpolation filter, and the first interpolation filter is a Gaussian filter , And the second interpolation filter may be a cubic filter.
  • a prediction angle between a prediction mode direction and a vertical or horizontal direction of a current block is compared with a preset threshold, and the prediction angle and threshold
  • the interpolation filter may be derived from either the first interpolation filter or the second interpolation filter according to the comparison result of.
  • the threshold may be set differently according to the size of the current block.
  • the interpolation filter according to the present embodiment may be a 4-tap filter.
  • Information about a threshold value for a prediction angle and a distance between a prediction sample and a reference sample that determines an interpolation filter may be transmitted from an encoding device to a decoding device, or may be derived from an encoding device and a decoding device by a preset table.
  • the prediction unit may derive a prediction sample for the current block by performing intra prediction on the current block (S1240).
  • a prediction value is generated by using a sample, and then a weighted sum of the prediction values is used as a final prediction block.
  • the distance between the reference sample and the prediction sample is determined according to the prediction angle, that is, the slope of the prediction mode.
  • the prediction angle that is, the slope of the prediction mode.
  • the prediction sample in the current block is located in the lower right direction, the distance between the prediction sample and the reference sample increases, and as the intraPredAngle value defined in Table 2 increases, the slope of the prediction mode approaches 45 degrees and the distance from the reference sample increases. It goes further.
  • the size of the block is also closely related to the accuracy of prediction.
  • intraPredAngle when the value of intraPredAngle is greater than 0 and less than 32, prediction is performed from the position of a sub-pixel, that is, a fractional sample, as in FIG. 7. At this time, since only the pixel value at the integer position exists, the position of the fractional sample is first predicted using an interpolation filter, and then the predicted fractional value is copied to the predicted sample. Therefore, the accuracy of the prediction block may depend on the accuracy of the interpolation filter.
  • a value of intraPredAngle when a value of intraPredAngle is applied to Table 4 when a wide angle is applied, if intraPredAngle is 32 or more and is not a multiple of 32, prediction may be performed from the location of the fractional sample.
  • filter coefficients when a Gaussian filter is applied as an interpolation filter, filter coefficients (filter coefficients of integer sample positions) may be interpolated even in integer samples.
  • this embodiment proposes a method of constructing fractional samples from a plurality of interpolation filters through the following process and using them to generate a prediction block for the current block.
  • a prediction block is constructed. Thereafter, the average sum of each prediction block can be used as a final prediction block.
  • a weighted prediction block may be used in proportion to a distance between a prediction sample and a reference sample by using the characteristics of intra prediction with a higher prediction accuracy as the distance between the prediction sample and the reference sample in the current block is closer. For example, prediction samples located close to the reference sample weight more on the prediction sample made from 1), and the higher the distance between the prediction sample and the reference sample, the more weighted and summed prediction samples constructed from 2). The final prediction block may be generated.
  • Distance information for determining the provisional value may be calculated by an encoding device and a decoding device, or a table set according to a block size and a prediction mode may be referred to.
  • an interpolation filter may be selectively set in response to a block size of a prediction target, a prediction mode, a variance of a reference sample value, etc., and the variance values of a block size, a prediction mode, and a reference sample value for this are decoded. It may be derived by a device or may be received as flag information from an encoding device.
  • 13 is a control flowchart illustrating an intra prediction method according to another embodiment of the present document.
  • the intra prediction method using the reference filter described above with reference to FIG. 13 is summarized as follows. 13 can be performed by the above-described side portion of the encoding device and the decoding device.
  • the prediction unit may determine whether the intra prediction mode of the current block is each prediction mode, that is, a directional prediction mode (S1300).
  • the prediction unit primarily interpolates a reference sample with a cubic filter (S1310), and may perform a first intra prediction based on the reference sample interpolated with a cubic filter ( S1320). That is, the prediction unit may generate the first intra prediction block using the reference sample interpolated using a sophisticated filter such as a cubic filter.
  • the prediction unit may interpolate a reference sample with a Gaussian filter (S1330) and perform a second intra prediction based on the reference sample interpolated with a Gaussian filter (S1340). . That is, the prediction unit may generate the 21st intra prediction block using the reference sample interpolated using a low filter band filter such as a Gaussian filter.
  • the prediction unit may generate a final intra prediction block by a weighted sum of the first intra prediction and the second intra prediction (S1350).
  • a weight ⁇ may be applied to the first intra prediction, and a weight (1- ⁇ ) may be applied to the second intra prediction.
  • the weight ⁇ may be varied according to the distance between the reference sample and the predicted samples, and information about the weight may be explicitly transmitted or derived from an encoding device and a decoding device.
  • the prediction unit may perform intra prediction on the current block based on the reference samples (S1360) ).
  • the size of the interpolation filter is 2
  • interpolation is performed by using two integer pels closest to the sub-pel that is the intersection of the prediction angle and the reference sample, and prediction is performed using the two sub-pels. can do.
  • the index of the purification plant can be obtained by FLOOR (a) and FLOOR (a) + 1 (FLOOR means discard).
  • the size of the maximum reference sample can be solved by 2 * WIDTH + 1 or 2 * HEIGHT + 1.
  • the maximum reference sample size may increase to 2 * WIDTH + (SIZE-1) or 2 * HEIGHT + (SIZE-1).
  • reconstruction of the reference sample may be performed according to whether the prediction angle is negative or positive.
  • the prediction angle is negative, it means the angle defined in Table 3 (the mode in which the tan-1 ⁇ approximation value is defined, 19 to 49).
  • a main reference sample may be designated according to whether a property of a prediction angle is mainly performed on a top reference or prediction on a left reference.
  • each prediction can be performed by configuring a buffer in advance using a side reference sample according to the prediction angle in the main reference buffer.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining obtaining a reference sample when a prediction angle is negative according to an example.
  • a value for a prediction sample that is a current prediction target may be generated using a 2-tap filter applied in HEVC, which may be calculated with reference to the following equation.
  • a prediction of a negative angle can be performed using only the predAngleIntra variable in Table 3 without additional calculation. .
  • the prediction of the positive angle can reconstruct the main reference sample buffer in order to utilize only the reference pixels used for prediction.
  • the main reference sample buffer when reconstructing the main reference sample buffer, only pixels necessary for prediction are input. Although a reference sample having a size of 2 * WIDTH + 1 or 2 * HEIGHT + 1 is configured in advance to reach the prediction module, the main reference sample buffer is reconstructed for easy prediction calculation.
  • the reference pixel when a plurality of reference samples adjacent to a block to be currently predicted is used for intra prediction as a reference sample, the reference pixel may be longer than 2 * WIDTH + 1,
  • intra prediction coding is performed by dividing a block to be currently encoded in a horizontal direction or a vertical direction during intra prediction, such as intra sub-partitions prediction (ISP)
  • ISP intra sub-partitions prediction
  • a number of reference samples other than 2 * WIDTH + 1 may be used.
  • the configuration of the 4-tap interpolation filter will be described as an example.
  • the reference samples are designated as x0, x1, x2, and x3, it is assumed that the sub-pixels exist between x1 and x2.
  • FIG. 15 and 16 are diagrams for explaining padding according to a negative angle and a positive angle when configuring a main reference sample buffer according to an example of this document.
  • FIG. 15 shows padding the reference sample at a negative angle
  • FIG. 16 shows padding the reference sample at a positive angle.
  • the main reference sample buffer is configured in the same way as when the interpolation filter is 2, but padding is performed on pixels that do not exist in order to utilize the 4-tap filter.
  • a 2-tap filter is exemplarily shown.
  • a pixel value that does not exist to utilize a 4-tap filter in the same reference buffer as the 2-tap filter This padding (copy) is shown by way of example.
  • a 2-tap filter is exemplarily shown.
  • FIG. 17 and 18 are diagrams for explaining padding according to a negative angle and a positive angle when configuring a main reference sample buffer according to another example of this document.
  • FIG. 17 shows padding the reference sample at a negative angle
  • FIG. 18 shows padding the reference sample at a positive angle.
  • the main reference sample buffer is configured in the same way as when the interpolation filter is 2, but is used as a predictive sample when a sample already decoded in the vicinity is available to utilize a 4-tap filter.
  • Sample A of FIGS. 17 and 18 shows samples that have already been reconstructed.
  • a 2-tap filter is exemplarily shown, and in the case of the main reference sample buffer of the right side of FIG. 17, samples that have already been restored to utilize a 4-tap filter in the same reference buffer as the 2-tap filter are shown. It is shown by way of example.
  • a 2-tap filter is exemplarily shown.
  • samples that have already been restored to utilize a 4-tap filter in the same reference buffer as the 2-tap filter are shown. It is shown by way of example.
  • a method of padding a reference sample and a method of utilizing a restored sample may be used interchangeably according to the control of the size, prediction angle, and high level of a block to be predicted. have.
  • padding is performed, but a reconstructed pixel that can be utilized in a main reference sample may be used as much as possible.
  • the predicted sample in the prediction target block is as follows.
  • Equation 2 when a plurality of reference sample lines are used for intra prediction according to an embodiment of the present document, when refidx indicates which reference line is used, Equation 2 is expressed by Equation 3 below. It can be transformed together.
  • Table 5 The coefficients of the cubic filter, which is a sophisticated interpolation filter, and the Gaussian filter, which is a smoothed interpolation filter with low-pass filter characteristics, are shown in Table 5 below.
  • Table 6 shows the coefficients of the Gaussian filter according to another example.
  • the filter coefficients are as shown in the table below. It can be the same.
  • a method for an interpolation filter for interpolating a reference sample in consideration of a size and a prediction mode of a current block and an intra prediction method using the same are provided.
  • a method and apparatus for effectively deriving a reference sample in consideration of a distance between a prediction sample and a reference sample are provided.
  • FIG. 19 shows an example of a content streaming system to which the invention disclosed in this document can be applied.
  • a content streaming system to which the present document 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 serves to compress a content input from multimedia input devices such as a smartphone, a camera, and a camcorder into digital data to generate a bitstream and transmit it to the streaming server.
  • multimedia input devices such as a smart phone, a camera, and a camcorder 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 document is applied, and the streaming server may temporarily store the bitstream in the process of transmitting or receiving the bitstream.
  • the streaming server transmits multimedia data to a user device based on a user request through a web server, and the web server serves as an intermediary to inform the user of the service.
  • the web server delivers it to the streaming server, and the streaming server transmits multimedia data to the user.
  • the content streaming system may include a separate control server, in which case the control server serves to control commands / responses between devices in the content streaming system.
  • the streaming server may receive content from a media storage and / or encoding server. For example, when 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 terminal for digital broadcasting, a personal digital assistants (PDA), a portable multimedia player (PMP), navigation, a slate PC, Tablet PC, ultrabook, wearable device (e.g., smartwatch, smart glass, head mounted display (HMD)), digital TV, desktop Computers, digital signage, and the like.
  • PDA personal digital assistants
  • PMP portable multimedia player
  • slate PC slate PC
  • Tablet PC tablet
  • ultrabook ultrabook
  • wearable device e.g., smartwatch, smart glass, head mounted display (HMD)
  • digital TV desktop Computers, digital signage, and the like.
  • Each server in the content streaming system can be operated as a distributed server, and in this case, data received from each server can be distributed.

Abstract

본 문서에 따른 영상 디코딩 방법은 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 도출하는 단계와; 상기 현재 블록의 주변에 위치하는 참조 샘플들을 도출하는 단계와; 상기 인트라 예측 모드 및 상기 참조 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 단계와; 상기 예측 샘플을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 단계는, 상기 현재 블록의 예측 모드 또는 상기 현재 블록의 크기에 기반으로 하여 상기 참조 샘플에 적용될 보간 필터를 도출하는 단계와; 상기 도출된 보간 필터를 상기 참조 샘플에 적용하여 상기 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

인트라 예측을 수행하는 영상 예측 방법 및 장치
본 문서는 영상 코딩 기술에 관한 것으로서 보다 상세하게는 영상 코딩 시스템에서 인트라 예측 기반의 영상 코딩 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
최근 4K 또는 8K 이상의 UHD(Ultra High Definition) 영상/비디오와 같은 고해상도, 고품질의 영상/비디오에 대한 수요가 다양한 분야에서 증가하고 있다. 영상/비디오 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상/비디오 데이터에 비해 상대적으로 전송되는 정보량 또는 비트량이 증가하기 때문에 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 데이터를 전송하거나 기존의 저장 매체를 이용해 영상/비디오 데이터를 저장하는 경우, 전송 비용과 저장 비용이 증가된다.
또한, 최근 VR(Virtual Reality), AR(Artificial Realtiy) 컨텐츠나 홀로그램 등의 실감 미디어(Immersive Media)에 대한 관심 및 수요가 증가하고 있으며, 게임 영상과 같이 현실 영상과 다른 영상 특성을 갖는 영상/비디오에 대한 방송이 증가하고 있다.
이에 따라, 상기와 같은 다양한 특성을 갖는 고해상도 고품질의 영상/비디오의 정보를 효과적으로 압축하여 전송하거나 저장하고, 재생하기 위해 고효율의 영상/비디오 압축 기술이 요구된다.
본 문서의 기술적 과제는 영상 코딩 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 문서의 다른 기술적 과제는 현재 블록의 크기 및 예측 모드를 고려하여 참조 샘플을 보간하는 인트라 예측 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 문서의 또 다른 기술적 과제는 예측 샘플과 참조 샘플 간의 거리를 고려하여 효과적으로 참조 샘플을 도출할 수 있는 인트라 예측 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 문서의 또 다른 기술적 과제는 인트라 예측의 정밀도를 높일 수 있는 영상 코딩 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 문서의 일 실시예에 따른, 디코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 디코딩 방법은 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 도출하는 단계와; 상기 현재 블록의 주변에 위치하는 참조 샘플들을 도출하는 단계와; 상기 인트라 예측 모드 및 상기 참조 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 단계와; 상기 예측 샘플을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 복원 픽처를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 단계는, 상기 현재 블록의 예측 모드 또는 상기 현재 블록의 크기에 기반으로 하여 상기 참조 샘플에 적용될 보간 필터를 도출하는 단계와; 상기 도출된 보간 필터를 상기 참조 샘플에 적용하여 상기 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 문서의 또 다른 일 실시예에 따른 인코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 인코딩 방법은 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 도출하는 단계와; 상기 현재 블록의 주변에 위치하는 참조 샘플들을 도출하는 단계와; 상기 인트라 예측 모드 및 상기 참조 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 단계와; 상기 예측 샘플을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 생성하는 단계와, 상기 인트라 예측 모드와 상기 레지듀얼 샘플에 대한 정보를 포함하는 영상 정보를 인코딩하는 단계를 포함하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 단계는, 상기 현재 블록의 예측 모드 또는 상기 현재 블록의 크기에 기반으로 하여 상기 참조 샘플에 적용될 보간 필터를 도출하는 단계와; 상기 도출된 보간 필터를 상기 참조 샘플에 적용하여 상기 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 문서의 또 다른 일 실시예에 따른 영상 디코딩 장치는 현재 블록의 예측 모드에 정보에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 도출하고, 상기 현재 블록의 주변에 위치하는 참조 샘플들을 도출하고, 상기 인트라 예측 모드 및 상기 참조 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하고, 상기 예측 샘플을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 복원 픽처를 생성하는 예측부를 포함하고, 상기 예측부는 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하기 위하여, 상기 현재 블록의 예측 모드 또는 상기 현재 블록의 크기에 기반으로 하여 상기 참조 샘플에 적용될 보간 필터를 도출하고, 상기 도출된 보간 필터를 상기 참조 샘플에 적용하여 상기 예측 샘플을 생성할 수 있다.
본 문서의 또 다른 일 실시예에 따르면, 인코딩 장치에 의하여 수행된 영상 인코딩 방법에 따라 생성된 인코딩된 영상 정보가 포함된 영상 데이터가 저장된 디지털 저장 매체가 제공될 수 있다.
본 문서의 또 다른 일 실시예에 따르면, 디코딩 장치에 의하여 상기 영상 디코딩 방법을 수행하도록 야기하는 인코딩된 영상 정보가 포함된 영상 데이터가 저장된 디지털 저장 매체가 제공될 수 있다.
본 문서의 일 실시예에 따르면 전반적인 영상/비디오 압축 효율을 높일 수 있다.
본 문서의 일 실시예에 따르면 현재 블록의 크기 및 예측 모드를 고려하여 참조 샘플을 보간하는 보간 필터를 효과적으로 도출할 수 있다.
본 문서의 일 실시예에 따르면 예측 샘플과 참조 샘플 간의 거리를 고려하여 효과적으로 참조 샘플을 도출할 수 있다.
본 문서의 일 실시예에 따르면 인트라 예측의 정밀도를 높일 수 있는 영상 코딩 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
도 1은 본 문서가 적용될 수 있는 비디오/영상 코딩 시스템의 예를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 문서가 적용될 수 있는 비디오/영상 인코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 3은 본 문서가 적용될 수 있는 비디오/영상 디코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 4a는 본 문서의 일 실시예에 따른 67개의 인트라 예측 모드들을 나타낸 도면이다.
도 4b는 본 문서의 일 실시예에 따른 와이드 앵글 인트라 예측 모드들을 더 도시한 도면이다.
도 5는 본 문서의 일 실시예에 따라 인트라 예측 시 적용될 수 있는 인코딩 방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이다.
도 6은 인트라 예측에 사용될 수 있는 참조 픽셀의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7은 분수 픽셀 위치에 대한 참보 픽셀 보간을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 5에 따른 영상 인코딩 방법을 수행하는 인코딩 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 9는 본 문서의 일 실시예에 따라 인트라 예측 시 적용될 수 있는 디코딩 방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이다.
도 10은 도 9에 따른 디코딩 방법을 수행하는 디코딩 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 11은 본 문서의 일 실시예에 따른 인트라 예측 방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이다.
도 12는 본 문서의 다른 실시예에 따른 인트라 예측 방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이다.
도 13은 본 문서의 또 다른 실시예에 따른 인트라 예측 방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이다.
도 14는 일 예에 따라 예측 각도가 음수인 경우, 참조 샘플을 구하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 15 및 도 16은 본 문서의 일 예에 따라 주요 참조 샘플 버퍼 구성 시 음의 각도 및 양의 각도에 따라 패딩을 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 17 및 도 18은 본 문서의 다른 예에 따라 주요 참조 샘플 버퍼 구성 시 음의 각도 및 양의 각도에 따라 패딩을 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 문서에서 개시된 발명이 적용될 수 있는 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 예시적으로 나타낸다.
본 문서는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 문서를 특정 실시예에 한정하려고 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 상용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 문서의 기술적 사상을 한정하려는 의도로 사용되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 도는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 문서에서 설명되는 도면상의 각 구성들은 서로 다른 특징적인 기능들에 관한 설명의 편의를 위해 독립적으로 도시된 것으로서, 각 구성들이 서로 별개의 하드웨어나 별개의 소프트웨어로 구현된다는 것을 의미하지는 않는다. 예컨대, 각 구성 중 두 개 이상의 구성이 합쳐져 하나의 구성을 이룰 수도 있고, 하나의 구성이 복수의 구성으로 나뉘어질 수도 있다. 각 구성이 통합 및/또는 분리된 실시예도 본 문서의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 문서의 권리범위에 포함된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 문서의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략될 수 있다.
도 1은 본 문서를 적용될 수 있는 비디오/영상 코딩 시스템의 예를 개략적으로 나타낸다.
도 1을 참조하면, 비디오/영상 코딩 시스템은 제1 장치(소스 디바이스) 및 제2 장치(수신 디바이스)를 포함할 수 있다. 소스 디바이스는 인코딩된 비디오(video)/영상(image) 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 수신 디바이스로 전달할 수 있다.
상기 소스 디바이스는 비디오 소스, 인코딩 장치, 전송부를 포함할 수 있다. 상기 수신 디바이스는 수신부, 디코딩 장치 및 렌더러를 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 엘리먼트를 포함할 수 있다. 수신부는 상기 비트스트림을 수신/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.
이 문서는 비디오/영상 코딩에 관한 것이다. 예를 들어 이 문서에서 개시된 방법/실시예는 VVC (versatile video coding) 표준, EVC (essential video coding) 표준, AV1 (AOMedia Video 1) 표준, AVS2 (2nd generation of audio video coding standard) 또는 차세대 비디오/영상 코딩 표준(ex. H.267 or H.268 등)에 개시되는 방법에 적용될 수 있다.
이 문서에서는 비디오/영상 코딩에 관한 다양한 실시예들을 제시하며, 다른 언급이 없는 한 상기 실시예들은 서로 조합되어 수행될 수도 있다.
이 문서에서 비디오(video)는 시간의 흐름에 따른 일련의 영상(image)들의 집합을 의미할 수 있다. 픽처(picture)는 일반적으로 특정 시간대의 하나의 영상을 나타내는 단위를 의미하며, 슬라이스(slice)/타일(tile)는 코딩에 있어서 픽처의 일부를 구성하는 단위이다. 슬라이스/타일은 하나 이상의 CTU(coding tree unit)을 포함할 수 있다. 하나의 픽처는 하나 이상의 슬라이스/타일로 구성될 수 있다. 하나의 픽처는 하나 이상의 타일 그룹으로 구성될 수 있다. 하나의 타일 그룹은 하나 이상의 타일들을 포함할 수 있다. 브릭은 픽처 내 타일 이내의 CTU 행들의 사각 영역을 나타낼 수 있다(a brick may represent a rectangular region of CTU rows within a tile in a picture). 타일은 다수의 브릭들로 파티셔닝될 수 있고, 각 브릭은 상기 타일 내 하나 이상의 CTU 행들로 구성될 수 있다(A tile may be partitioned into multiple bricks, each of which consisting of one or more CTU rows within the tile). 다수의 브릭들로 파티셔닝되지 않은 타일은 또한 브릭으로 불릴 수 있다(A tile that is not partitioned into multiple bricks may be also referred to as a brick). 브릭 스캔은 픽처를 파티셔닝하는 CTU들의 특정한 순차적 오더링을 나타낼 수 있으며, 상기 CTU들은 브릭 내에서 CTU 래스터 스캔으로 정렬될 수 있고, 타일 내 브릭들은 상기 타일의 상기 브릭들의 래스터 스캔으로 연속적으로 정렬될 수 있고, 그리고 픽처 내 타일들은 상기 픽처의 상기 타일들의 래스터 스캔으로 연속적으로 정렬될 수 있다(A brick scan is a specific sequential ordering of CTUs partitioning a picture in which the CTUs are ordered consecutively in CTU raster scan in a brick, bricks within a tile are ordered consecutively in a raster scan of the bricks of the tile, and tiles in a picture are ordered consecutively in a raster scan of the tiles of the picture). 타일은 특정 타일 열 및 특정 타일 열 이내의 CTU들의 사각 영역이다(A tile is a rectangular region of CTUs within a particular tile column and a particular tile row in a picture). 상기 타일 열은 CTU들의 사각 영역이고, 상기 사각 영역은 상기 픽처의 높이와 동일한 높이를 갖고, 너비는 픽처 파라미터 세트 내의 신택스 요소들에 의하여 명시될 수 있다(The tile column is a rectangular region of CTUs having a height equal to the height of the picture and a width specified by syntax elements in the picture parameter set). 상기 타일 행은 CTU들의 사각 영역이고, 상기 사각 영역은 픽처 파라미터 세트 내의 신택스 요소들에 의하여 명시되는 너비를 갖고, 높이는 상기 픽처의 높이와 동일할 수 있다(The tile row is a rectangular region of CTUs having a height specified by syntax elements in the picture parameter set and a width equal to the width of the picture). 타일 스캔은 픽처를 파티셔닝하는 CTU들의 특정 순차적 오더링을 나타낼 수 있고, 상기 CTU들은 타일 내 CTU 래스터 스캔으로 연속적으로 정렬될 수 있고, 픽처 내 타일들은 상기 픽처의 상기 타일들의 래스터 스캔으로 연속적으로 정렬될 수 있다(A tile scan is a specific sequential ordering of CTUs partitioning a picture in which the CTUs are ordered consecutively in CTU raster scan in a tile whereas tiles in a picture are ordered consecutively in a raster scan of the tiles of the picture). 슬라이스는 픽처의 정수개의 브릭들을 포함할 수 있고, 상기 정수개의 브릭들은 하나의 NAL 유닛에 포함될 수 있다(A slice includes an integer number of bricks of a picture that may be exclusively contained in a single NAL unit). 슬라이스는 다수의 완전한 타일들로 구성될 수 있고, 또는 하나의 타일의 완전한 브릭들의 연속적인 시퀀스일 수도 있다(A slice may consists of either a number of complete tiles or only a consecutive sequence of complete bricks of one tile). 이 문서에서 타일 그룹과 슬라이스는 혼용될 수 있다. 예를 들어 본 문서에서 tile group/tile group header는 slice/slice header로 불리 수 있다.
픽셀(pixel) 또는 펠(pel)은 하나의 픽처(또는 영상)을 구성하는 최소의 단위를 의미할 수 있다. 또한, 픽셀에 대응하는 용어로서 '샘플(sample)'이 사용될 수 있다. 샘플은 일반적으로 픽셀 또는 픽셀의 값을 나타낼 수 있으며, 루마(luma) 성분의 픽셀/픽셀값만을 나타낼 수도 있고, 크로마(chroma) 성분의 픽셀/픽셀 값만을 나타낼 수도 있다.
유닛(unit)은 영상 처리의 기본 단위를 나타낼 수 있다. 유닛은 픽처의 특정 영역 및 해당 영역에 관련된 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 하나의 유닛은 하나의 루마 블록 및 두개의 크로마(ex. cb, cr) 블록을 포함할 수 있다. 유닛은 경우에 따라서 블록(block) 또는 영역(area) 등의 용어와 혼용하여 사용될 수 있다. 일반적인 경우, MxN 블록은 M개의 열과 N개의 행으로 이루어진 샘플들(또는 샘플 어레이) 또는 변환 계수(transform coefficient)들의 집합(또는 어레이)을 포함할 수 있다.
이 문서에서 “/”와 “,”는 “및/또는”으로 해석된다. 예를 들어, “A/B”는 “A 및/또는 B”로 해석되고, “A, B”는 “A 및/또는 B”로 해석된다. 추가적으로, “A/B/C”는 “A, B 및/또는 C 중 적어도 하나”를 의미한다. 또한, “A, B, C”도 “A, B 및/또는 C 중 적어도 하나”를 의미한다. (In this document, the term “/” and “,” should be interpreted to indicate “and/or.” For instance, the expression “A/B” may mean “A and/or B.” Further, “A, B” may mean “A and/or B.” Further, “A/B/C” may mean “at least one of A, B, and/or C.” Also, “A/B/C” may mean “at least one of A, B, and/or C.”)
추가적으로, 본 문서에서 “또는”는 “및/또는”으로 해석된다. 예를 들어, “A 또는 B”은, 1) “A” 만을 의미하고, 2) “B” 만을 의미하거나, 3) “A 및 B”를 의미할 수 있다. 달리 표현하면, 본 문서의 “또는”은 “추가적으로 또는 대체적으로(additionally or alternatively)”를 의미할 수 있다. (Further, in the document, the term “or” should be interpreted to indicate “and/or.” For instance, the expression “A or B” may comprise 1) only A, 2) only B, and/or 3) both A and B. In other words, the term “or” in this document should be interpreted to indicate “additionally or alternatively.”)
도 2는 본 문서가 적용될 수 있는 비디오/영상 인코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다. 이하 비디오 인코딩 장치라 함은 영상 인코딩 장치를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 인코딩 장치(200)는 영상 분할부(image partitioner, 210), 예측부(predictor, 220), 레지듀얼 처리부(residual processor, 230), 엔트로피 인코딩부(entropy encoder, 240), 가산부(adder, 250), 필터링부(filter, 260) 및 메모리(memory, 270)를 포함하여 구성될 수 있다. 예측부(220)는 인터 예측부(221) 및 인트라 예측부(222)를 포함할 수 있다. 레지듀얼 처리부(230)는 변환부(transformer, 232), 양자화부(quantizer 233), 역양자화부(dequantizer 234), 역변환부(inverse transformer, 235)를 포함할 수 있다. 레지듀얼 처리부(230)은 감산부(subtractor, 231)를 더 포함할 수 있다. 가산부(250)는 복원부(reconstructor) 또는 복원 블록 생성부(recontructged block generator)로 불릴 수 있다. 상술한 영상 분할부(210), 예측부(220), 레지듀얼 처리부(230), 엔트로피 인코딩부(240), 가산부(250) 및 필터링부(260)는 실시예에 따라 하나 이상의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어 인코더 칩셋 또는 프로세서)에 의하여 구성될 수 있다. 또한 메모리(270)는 DPB(decoded picture buffer)를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구성될 수도 있다. 상기 하드웨어 컴포넌트는 메모리(270)을 내/외부 컴포넌트로 더 포함할 수도 있다.
영상 분할부(210)는 인코딩 장치(200)에 입력된 입력 영상(또는, 픽쳐, 프레임)를 하나 이상의 처리 유닛(processing unit)으로 분할할 수 있다. 일 예로, 상기 처리 유닛은 코딩 유닛(coding unit, CU)이라고 불릴 수 있다. 이 경우 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛(coding tree unit, CTU) 또는 최대 코딩 유닛(largest coding unit, LCU)으로부터 QTBTTT (Quad-tree binary-tree ternary-tree) 구조에 따라 재귀적으로(recursively) 분할될 수 있다. 예를 들어, 하나의 코딩 유닛은 쿼드 트리 구조, 바이너리 트리 구조, 및/또는 터너리 구조를 기반으로 하위(deeper) 뎁스의 복수의 코딩 유닛들로 분할될 수 있다. 이 경우 예를 들어 쿼드 트리 구조가 먼저 적용되고 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리 구조가 나중에 적용될 수 있다. 또는 바이너리 트리 구조가 먼저 적용될 수도 있다. 더 이상 분할되지 않는 최종 코딩 유닛을 기반으로 본 문서에 따른 코딩 절차가 수행될 수 있다. 이 경우 영상 특성에 따른 코딩 효율 등을 기반으로, 최대 코딩 유닛이 바로 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있고, 또는 필요에 따라 코딩 유닛은 재귀적으로(recursively) 보다 하위 뎁스의 코딩 유닛들로 분할되어 최적의 사이즈의 코딩 유닛이 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있다. 여기서 코딩 절차라 함은 후술하는 예측, 변환, 및 복원 등의 절차를 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 처리 유닛은 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)을 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 예측 유닛 및 상기 변환 유닛은 각각 상술한 최종 코딩 유닛으로부터 분할 또는 파티셔닝될 수 있다. 상기 예측 유닛은 샘플 예측의 단위일 수 있고, 상기 변환 유닛은 변환 계수를 유도하는 단위 및/또는 변환 계수로부터 레지듀얼 신호(residual signal)를 유도하는 단위일 수 있다.
유닛은 경우에 따라서 블록(block) 또는 영역(area) 등의 용어와 혼용하여 사용될 수 있다. 일반적인 경우, MxN 블록은 M개의 열과 N개의 행으로 이루어진 샘플들 또는 변환 계수(transform coefficient)들의 집합을 나타낼 수 있다. 샘플은 일반적으로 픽셀 또는 픽셀의 값을 나타낼 수 있으며, 휘도(luma) 성분의 픽셀/픽셀값만을 나타낼 수도 있고, 채도(chroma) 성분의 픽셀/픽셀 값만을 나타낼 수도 있다. 샘플은 하나의 픽처(또는 영상)을 픽셀(pixel) 또는 펠(pel)에 대응하는 용어로서 사용될 수 있다.
인코딩 장치(200)는 입력 영상 신호(원본 블록, 원본 샘플 어레이)에서 인터 예측부(221) 또는 인트라 예측부(222)로부터 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플 어레이)를 감산하여 레지듀얼 신호(residual signal, 잔여 블록, 잔여 샘플 어레이)를 생성할 수 있고, 생성된 레지듀얼 신호는 변환부(232)로 전송된다. 이 경우 도시된 바와 같이 인코더(200) 내에서 입력 영상 신호(원본 블록, 원본 샘플 어레이)에서 예측 신호(예측 블록, 예측 샘플 어레이)를 감산하는 유닛은 감산부(231)라고 불릴 수 있다. 예측부는 처리 대상 블록(이하, 현재 블록이라 함)에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부는 현재 블록 또는 CU 단위로 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있다. 예측부는 각 예측모드에 대한 설명에서 후술하는 바와 같이 예측 모드 정보 등 예측에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(240)로 전달할 수 있다. 예측에 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(240)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
인트라 예측부(222)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 상기 참조되는 샘플들은 예측 모드에 따라 상기 현재 블록의 주변(neighbor)에 위치할 수 있고, 또는 떨어져서 위치할 수도 있다. 인트라 예측에서 예측 모드들은 복수의 비방향성 모드와 복수의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 비방향성 모드는 예를 들어 DC 모드 및 플래너 모드(Planar 모드)를 포함할 수 있다. 방향성 모드는 예측 방향의 세밀한 정도에 따라 예를 들어 33개의 방향성 예측 모드 또는 65개의 방향성 예측 모드를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시로서 설정에 따라 그 이상 또는 그 이하의 개수의 방향성 예측 모드들이 사용될 수 있다. 인트라 예측부(222)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측부(221)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록을 유도할 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기초하여 움직임 정보를 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측할 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 방향(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다. 인터 예측의 경우에, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 상기 참조 블록을 포함하는 참조 픽처와 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. 상기 시간적 주변 블록은 동일 위치 참조 블록(collocated reference block), 동일 위치 CU(colCU) 등의 이름으로 불릴 수 있으며, 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일 위치 픽처(collocated picture, colPic)라고 불릴 수도 있다. 예를 들어, 인터 예측부(221)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출하기 위하여 어떤 후보가 사용되는지를 지시하는 정보를 생성할 수 있다. 다양한 예측 모드를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 예를 들어 스킵 모드와 머지 모드의 경우에, 인터 예측부(221)는 주변 블록의 움직임 정보를 현재 블록의 움직임 정보로 이용할 수 있다. 스킵 모드의 경우, 머지 모드와 달리 레지듀얼 신호가 전송되지 않을 수 있다. 움직임 정보 예측(motion vector prediction, MVP) 모드의 경우, 주변 블록의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor)로 이용하고, 움직임 벡터 차분(motion vector difference)을 시그널링함으로써 현재 블록의 움직임 벡터를 지시할 수 있다.
예측부(220)는 후술하는 다양한 예측 방법을 기반으로 예측 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 예측부는 하나의 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 예측 또는 인터 예측을 적용할 수 있을 뿐 아니라, 인트라 예측과 인터 예측을 동시에 적용할 수 있다. 이는 combined inter and intra prediction (CIIP)라고 불릴 수 있다. 또한, 예측부는 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 블록 카피(intra block copy, IBC) 예측 모드에 기반할 수도 있고 또는 팔레트 모드(palette mode)에 기반할 수도 있다. 상기 IBC 예측 모드 또는 팔레트 모드는 예를 들어 SCC(screen content coding) 등과 같이 게임 등의 컨텐츠 영상/동영상 코딩을 위하여 사용될 수 있다. IBC는 기본적으로 현재 픽처 내에서 예측을 수행하나 현재 픽처 내에서 참조 블록을 도출하는 점에서 인터 예측과 유사하게 수행될 수 있다. 즉, IBC는 본 문서에서 설명되는 인터 예측 기법들 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 팔레트 모드는 인트라 코딩 또는 인트라 예측의 일 예로 볼 수 있다. 팔레트 모드가 적용되는 경우 팔레트 테이블 및 팔레트 인덱스에 관한 정보를 기반으로 픽처 내 샘플 값을 시그널링할 수 있다.
상기 예측부 (인터 예측부(221) 및/또는 상기 인트라 예측부(222) 포함)를 통해 생성된 예측 신호는 복원 신호를 생성하기 위해 이용되거나 레지듀얼 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 변환부(232)는 레지듀얼 신호에 변환 기법을 적용하여 변환 계수들(transform coefficients)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 변환 기법은 DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), KLT(Karhunen-Loeve Transform), GBT(Graph-Based Transform), 또는 CNT(Conditionally Non-linear Transform) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, GBT는 픽셀 간의 관계 정보를 그래프로 표현한다고 할 때 이 그래프로부터 얻어진 변환을 의미한다. CNT는 이전에 복원된 모든 픽셀(all previously reconstructed pixel)를 이용하여 예측 신호를 생성하고 그에 기초하여 획득되는 변환을 의미한다. 또한, 변환 과정은 정사각형의 동일한 크기를 갖는 픽셀 블록에 적용될 수도 있고, 정사각형이 아닌 가변 크기의 블록에도 적용될 수 있다.
양자화부(233)는 변환 계수들을 양자화하여 엔트로피 인코딩부(240)로 전송되고, 엔트로피 인코딩부(240)는 양자화된 신호(양자화된 변환 계수들에 관한 정보)를 인코딩하여 비트스트림으로 출력할 수 있다. 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보는 레지듀얼 정보라고 불릴 수 있다. 양자화부(233)는 계수 스캔 순서(scan order)를 기반으로 블록 형태의 양자화된 변환 계수들을 1차원 벡터 형태로 재정렬할 수 있고, 상기 1차원 벡터 형태의 양자화된 변환 계수들을 기반으로 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 생성할 수도 있다. 엔트로피 인코딩부(240)는 예를 들어 지수 골롬(exponential Golomb), CAVLC(context-adaptive variable length coding), CABAC(context-adaptive binary arithmetic coding) 등과 같은 다양한 인코딩 방법을 수행할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(240)는 양자화된 변환 계수들 외 비디오/이미지 복원에 필요한 정보들(예컨대 신택스 요소들(syntax elements)의 값 등)을 함께 또는 별도로 인코딩할 수도 있다. 인코딩된 정보(ex. 인코딩된 비디오/영상 정보)는 비트스트림 형태로 NAL(network abstraction layer) 유닛 단위로 전송 또는 저장될 수 있다. 상기 비디오/영상 정보는 어댑테이션 파라미터 세트(APS), 픽처 파라미터 세트(PPS), 시퀀스 파라미터 세트(SPS) 또는 비디오 파라미터 세트(VPS) 등 다양한 파라미터 세트에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 비디오/영상 정보는 일반 제한 정보(general constraint information)을 더 포함할 수 있다. 본 문서에서 인코딩 장치에서 디코딩 장치로 전달/시그널링되는 정보 및/또는 신택스 요소들은 비디오/영상 정보에 포함될 수 있다. 상기 비디오/영상 정보는 상술한 인코딩 절차를 통하여 인코딩되어 상기 비트스트림에 포함될 수 있다. 상기 비트스트림은 네트워크를 통하여 전송될 수 있고, 또는 디지털 저장매체에 저장될 수 있다. 여기서 네트워크는 방송망 및/또는 통신망 등을 포함할 수 있고, 디지털 저장매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장매체를 포함할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(240)로부터 출력된 신호는 전송하는 전송부(미도시) 및/또는 저장하는 저장부(미도시)가 인코딩 장치(200)의 내/외부 엘리먼트로서 구성될 수 있고, 또는 전송부는 엔트로피 인코딩부(240)에 포함될 수도 있다.
양자화부(233)로부터 출력된 양자화된 변환 계수들은 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 변환 계수들에 역양자화부(234) 및 역변환부(235)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록 or 레지듀얼 샘플들)를 복원할 수 있다. 가산부(155)는 복원된 레지듀얼 신호를 인터 예측부(221) 또는 인트라 예측부(222)로부터 출력된 예측 신호에 더함으로써 복원(reconstructed) 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플 어레이)가 생성될 수 있다. 스킵 모드가 적용된 경우와 같이 처리 대상 블록에 대한 레지듀얼이 없는 경우, 예측된 블록이 복원 블록으로 사용될 수 있다. 가산부(250)는 복원부 또는 복원 블록 생성부라고 불릴 수 있다. 생성된 복원 신호는 현재 픽처 내 다음 처리 대상 블록의 인트라 예측을 위하여 사용될 수 있고, 후술하는 바와 같이 필터링을 거쳐서 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
한편 픽처 인코딩 및/또는 복원 과정에서 LMCS (luma mapping with chroma scaling)가 적용될 수도 있다.
필터링부(260)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(260)은 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(270), 구체적으로 메모리(270)의 DPB에 저장할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다. 필터링부(260)은 각 필터링 방법에 대한 설명에서 후술하는 바와 같이 필터링에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(240)로 전달할 수 있다. 필터링 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(240)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
메모리(270)에 전송된 수정된 복원 픽처는 인터 예측부(221)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 인코딩 장치는 이를 통하여 인터 예측이 적용되는 경우, 인코딩 장치(100)와 디코딩 장치에서의 예측 미스매치를 피할 수 있고, 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
메모리(270) DPB는 수정된 복원 픽처를 인터 예측부(221)에서의 참조 픽처로 사용하기 위해 저장할 수 있다. 메모리(270)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 인코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(221)에 전달할 수 있다. 메모리(270)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(222)에 전달할 수 있다.
도 3은 본 문서가 적용될 수 있는 비디오/영상 디코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 디코딩 장치(300)는 엔트로피 디코딩부(entropy decoder, 310), 레지듀얼 처리부(residual processor, 320), 예측부(predictor, 330), 가산부(adder, 340), 필터링부(filter, 350) 및 메모리(memoery, 360)를 포함하여 구성될 수 있다. 예측부(330)는 인터 예측부(331) 및 인트라 예측부(332)를 포함할 수 있다. 레지듀얼 처리부(320)는 역양자화부(dequantizer, 321) 및 역변환부(inverse transformer, 321)를 포함할 수 있다. 상술한 엔트로피 디코딩부(310), 레지듀얼 처리부(320), 예측부(330), 가산부(340) 및 필터링부(350)는 실시예에 따라 하나의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어 디코더 칩셋 또는 프로세서)에 의하여 구성될 수 있다. 또한 메모리(360)는 DPB(decoded picture buffer)를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구성될 수도 있다. 상기 하드웨어 컴포넌트는 메모리(360)을 내/외부 컴포넌트로 더 포함할 수도 있다.
비디오/영상 정보를 포함하는 비트스트림이 입력되면, 디코딩 장치(300)는 도 2의 인코딩 장치에서 비디오/영상 정보가 처리된 프로세스에 대응하여 영상을 복원할 수 있다. 예를 들어, 디코딩 장치(300)는 상기 비트스트림으로부터 획득한 블록 분할 관련 정보를 기반으로 유닛들/블록들을 도출할 수 있다. 디코딩 장치(300)는 인코딩 장치에서 적용된 처리 유닛을 이용하여 디코딩을 수행할 수 있다. 따라서 디코딩의 처리 유닛은 예를 들어 코딩 유닛일 수 있고, 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛 또는 최대 코딩 유닛으로부터 쿼드 트리 구조, 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리 트리 구조를 따라서 분할될 수 있다. 코딩 유닛으로부터 하나 이상의 변환 유닛이 도출될 수 있다. 그리고, 디코딩 장치(300)를 통해 디코딩 및 출력된 복원 영상 신호는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.
디코딩 장치(300)는 도 2의 인코딩 장치로부터 출력된 신호를 비트스트림 형태로 수신할 수 있고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(310)를 통해 디코딩될 수 있다. 예를 들어, 엔트로피 디코딩부(310)는 상기 비트스트림을 파싱하여 영상 복원(또는 픽처 복원)에 필요한 정보(ex. 비디오/영상 정보)를 도출할 수 있다. 상기 비디오/영상 정보는 어댑테이션 파라미터 세트(APS), 픽처 파라미터 세트(PPS), 시퀀스 파라미터 세트(SPS) 또는 비디오 파라미터 세트(VPS) 등 다양한 파라미터 세트에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 비디오/영상 정보는 일반 제한 정보(general constraint information)을 더 포함할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 파라미터 세트에 관한 정보 및/또는 상기 일반 제한 정보를 더 기반으로 픽처를 디코딩할 수 있다. 본 문서에서 후술되는 시그널링/수신되는 정보 및/또는 신택스 요소들은 상기 디코딩 절차를 통하여 디코딩되어 상기 비트스트림으로부터 획득될 수 있다. 예컨대, 엔트로피 디코딩부(310)는 지수 골롬 부호화, CAVLC 또는 CABAC 등의 코딩 방법을 기초로 비트스트림 내 정보를 디코딩하고, 영상 복원에 필요한 신택스 엘리먼트의 값, 레지듀얼에 관한 변환 계수의 양자화된 값 들을 출력할 수 있다. 보다 상세하게, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은, 비트스트림에서 각 구문 요소에 해당하는 빈을 수신하고, 디코딩 대상 구문 요소 정보와 주변 및 디코딩 대상 블록의 디코딩 정보 혹은 이전 단계에서 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥(context) 모델을 결정하고, 결정된 문맥 모델에 따라 빈(bin)의 발생 확률을 예측하여 빈의 산술 디코딩(arithmetic decoding)를 수행하여 각 구문 요소의 값에 해당하는 심볼을 생성할 수 있다. 이때, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은 문맥 모델 결정 후 다음 심볼/빈의 문맥 모델을 위해 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥 모델을 업데이트할 수 있다. 엔트로피 디코딩부(310)에서 디코딩된 정보 중 예측에 관한 정보는 예측부(인터 예측부(332) 및 인트라 예측부(331))로 제공되고, 엔트로피 디코딩부(310)에서 엔트로피 디코딩이 수행된 레지듀얼 값, 즉 양자화된 변환 계수들 및 관련 파라미터 정보는 레지듀얼 처리부(320)로 입력될 수 있다. 레지듀얼 처리부(320)는 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록, 레지듀얼 샘플들, 레지듀얼 샘플 어레이)를 도출할 수 있다. 또한, 엔트로피 디코딩부(310)에서 디코딩된 정보 중 필터링에 관한 정보는 필터링부(350)으로 제공될 수 있다. 한편, 인코딩 장치로부터 출력된 신호를 수신하는 수신부(미도시)가 디코딩 장치(300)의 내/외부 엘리먼트로서 더 구성될 수 있고, 또는 수신부는 엔트로피 디코딩부(310)의 구성요소일 수도 있다. 한편, 본 문서에 따른 디코딩 장치는 비디오/영상/픽처 디코딩 장치라고 불릴 수 있고, 상기 디코딩 장치는 정보 디코더(비디오/영상/픽처 정보 디코더) 및 샘플 디코더(비디오/영상/픽처 샘플 디코더)로 구분할 수도 있다. 상기 정보 디코더는 상기 엔트로피 디코딩부(310)를 포함할 수 있고, 상기 샘플 디코더는 상기 역양자화부(321), 역변환부(322), 가산부(340), 필터링부(350), 메모리(360), 인터 예측부(332) 및 인트라 예측부(331) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
역양자화부(321)에서는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 출력할 수 있다. 역양자화부(321)는 양자화된 변환 계수들을 2차원의 블록 형태로 재정렬할 수 있다. 이 경우 상기 재정렬은 인코딩 장치에서 수행된 계수 스캔 순서를 기반하여 재정렬을 수행할 수 있다. 역양자화부(321)는 양자화 파라미터(예를 들어 양자화 스텝 사이즈 정보)를 이용하여 양자화된 변환 계수들에 대한 역양자화를 수행하고, 변환 계수들(transform coefficient)를 획득할 수 있다.
역변환부(322)에서는 변환 계수들를 역변환하여 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록, 레지듀얼 샘플 어레이)를 획득하게 된다.
예측부는 현재 블록에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부는 엔트로피 디코딩부(310)로부터 출력된 상기 예측에 관한 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있고, 구체적인 인트라/인터 예측 모드를 결정할 수 있다.
예측부(320)는 후술하는 다양한 예측 방법을 기반으로 예측 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 예측부는 하나의 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 예측 또는 인터 예측을 적용할 수 있을 뿐 아니라, 인트라 예측과 인터 예측을 동시에 적용할 수 있다. 이는 combined inter and intra prediction (CIIP)라고 불릴 수 있다. 또한, 예측부는 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 블록 카피(intra block copy, IBC) 예측 모드에 기반할 수도 있고 또는 팔레트 모드(palette mode)에 기반할 수도 있다. 상기 IBC 예측 모드 또는 팔레트 모드는 예를 들어 SCC(screen content coding) 등과 같이 게임 등의 컨텐츠 영상/동영상 코딩을 위하여 사용될 수 있다. IBC는 기본적으로 현재 픽처 내에서 예측을 수행하나 현재 픽처 내에서 참조 블록을 도출하는 점에서 인터 예측과 유사하게 수행될 수 있다. 즉, IBC는 본 문서에서 설명되는 인터 예측 기법들 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 팔레트 모드는 인트라 코딩 또는 인트라 예측의 일 예로 볼 수 있다. 팔레트 모드가 적용되는 경우 팔레트 테이블 및 팔레트 인덱스에 관한 정보가 상기 비디오/영상 정보에 포함되어 시그널링될 수 있다.
인트라 예측부(331)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 상기 참조되는 샘플들은 예측 모드에 따라 상기 현재 블록의 주변(neighbor)에 위치할 수 있고, 또는 떨어져서 위치할 수도 있다. 인트라 예측에서 예측 모드들은 복수의 비방향성 모드와 복수의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 인트라 예측부(331)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측부(332)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록을 유도할 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기초하여 움직임 정보를 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측할 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 방향(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다. 인터 예측의 경우에, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(332)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 수신한 후보 선택 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출할 수 있다. 다양한 예측 모드를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 상기 예측에 관한 정보는 상기 현재 블록에 대한 인터 예측의 모드를 지시하는 정보를 포함할 수 있다.
가산부(340)는 획득된 레지듀얼 신호를 예측부(인터 예측부(332) 및/또는 인트라 예측부(331) 포함)로부터 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플 어레이)에 더함으로써 복원 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플 어레이)를 생성할 수 있다. 스킵 모드가 적용된 경우와 같이 처리 대상 블록에 대한 레지듀얼이 없는 경우, 예측된 블록이 복원 블록으로 사용될 수 있다.
가산부(340)는 복원부 또는 복원 블록 생성부라고 불릴 수 있다. 생성된 복원 신호는 현재 픽처 내 다음 처리 대상 블록의 인트라 예측을 위하여 사용될 수 있고, 후술하는 바와 같이 필터링을 거쳐서 출력될 수도 있고 또는 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
한편, 픽처 디코딩 과정에서 LMCS (luma mapping with chroma scaling)가 적용될 수도 있다.
필터링부(350)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(350)는 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(360), 구체적으로 메모리(360)의 DPB에 전송할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다.
메모리(360)의 DPB에 저장된 (수정된) 복원 픽처는 인터 예측부(332)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 메모리(360)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 디코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(260)에 전달할 수 있다. 메모리(360)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(331)에 전달할 수 있다.
본 명세서에서, 인코딩 장치(200)의 필터링부(260), 인터 예측부(221) 및 인트라 예측부(222)에서 설명된 실시예들은 각각 디코딩 장치(300)의 필터링부(350), 인터 예측부(332) 및 인트라 예측부(331)에도 동일 또는 대응되도록 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이 비디오 코딩을 수행함에 있어 압축 효율을 높이기 위하여 예측을 수행한다. 이를 통하여 코딩 대상 블록인 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록을 생성할 수 있다. 여기서 상기 예측된 블록은 공간 도메인(또는 픽셀 도메인)에서의 예측 샘플들을 포함한다. 상기 예측된 블록은 인코딩 장치 및 디코딩 장치에서 동일하게 도출되며, 상기 인코딩 장치는 원본 블록의 원본 샘플 값 자체가 아닌 상기 원본 블록과 상기 예측된 블록 간의 레지듀얼에 대한 정보(레지듀얼 정보)를 디코딩 장치로 시그널링함으로써 영상 코딩 효율을 높일 수 있다. 디코딩 장치는 상기 레지듀얼 정보를 기반으로 레지듀얼 샘플들을 포함하는 레지듀얼 블록을 도출하고, 상기 레지듀얼 블록과 상기 예측된 블록을 합하여 복원 샘플들을 포함하는 복원 블록을 생성할 수 있고, 복원 블록들을 포함하는 복원 픽처를 생성할 수 있다.
상기 레지듀얼 정보는 변환 및 양자화 절차를 통하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 인코딩 장치는 상기 원본 블록과 상기 예측된 블록 간의 레지듀얼 블록을 도출하고, 상기 레지듀얼 블록에 포함된 레지듀얼 샘플들(레지듀얼 샘플 어레이)에 변환 절차를 수행하여 변환 계수들을 도출하고, 상기 변환 계수들에 양자화 절차를 수행하여 양자화된 변환 계수들을 도출하여 관련된 레지듀얼 정보를 (비트스트림을 통하여) 디코딩 장치로 시그널링할 수 있다. 여기서 상기 레지듀얼 정보는 상기 양자화된 변환 계수들의 값 정보, 위치 정보, 변환 기법, 변환 커널, 양자화 파라미터 등의 정보를 포함할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 레지듀얼 정보를 기반으로 역양자화/역변환 절차를 수행하고 레지듀얼 샘플들(또는 레지듀얼 블록)을 도출할 수 있다. 디코딩 장치는 예측된 블록과 상기 레지듀얼 블록을 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다. 인코딩 장치는 또한 이후 픽처의 인터 예측을 위한 참조를 위하여 양자화된 변환 계수들을 역양자화/역변환하여 레지듀얼 블록을 도출하고, 이를 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다.
도 4a는 본 문서의 일 실시예에 따른 67개의 인트라 예측 모드들을 나타낸 도면이고, 도 4b는 본 문서의 일 실시예에 따른 와이드 앵글 인트라 예측 모드들을 더 도시한 도면이다.
본 문서의 일 실시예에 따른 인트라 예측 시 도 4a 및 표 1과 같이 67개의 인트라 예측 모드가 사용될 수 있다.
Figure PCTKR2019011913-appb-T000001
이는 고해상도 영상의 인트라 부호화 및 더 정확한 예측을 위해 기존의 35가지 방향성 모드를 67가지 방향성 모드로 확장한 것이다. 도 4a에서 점선으로 나타낸 화살표는 35개의 방향성 모드에서 새로 추가된 32가지 방향성 모드를 나타낸다. 인트라 플래너(INTRA_PLANAR) 모드와 인트라 DC(INTRA_DC) 모드는 기존의 인트라 플래너 모드와 인트라 DC 모드와 동일하다. 추가된 32가지 방향성 모드는 모든 블록 크기에서 적용될 수 있고, 휘도(루마) 성분과 색차(크로마) 성분의 인트라 부호화 및 복호화에 모두 적용될 수 있다.
도 4a를 참조하였을 때, 인트라 예측 모드 2는 좌하향 대각 방향을, 34는 좌상향 대각 방향을, 66은 우상향 대각 방향을 나타낼 수 있다. 도 4에서 수직 방향은 인트라 예측 모드 50으로, 수평 방향은 인트라 예측 모드 18로 지시될 수 있다.
도 5는 본 문서의 일 실시예에 따라 인트라 예측 시 적용될 수 있는 인코딩 방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이고, 도 8은 도 5의 인트라 예측을 수행하는 인코딩 장치의 구성을 설명하는 제어 블록도이다.
도 5에 따르면, 인코딩 장치는 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 도출하고(S500), 현재 블록의 주변 참조 샘플들을 도출할 수 있다(S510).
인코딩 장치는 인트라 예측이 적용된 블록을 복원할 때에는 해당 블록의 주변 픽셀을 이용하여 예측 블록을 구성한다. 예측 모드에 따른 현재 블록의 예측 샘플을 생성하기 위해서는 주변 픽셀, 즉 참조 샘플들을 도출해야 한다.
현재 블록의 크기를 N이라고 가정하였을 때, 인트라 예측 수행 시 참조할 수 있는 참조 픽셀에 대한 최대 크기는 상단과 좌측에 맞닿아 있는 각각 2N개의 픽셀과 좌상단의 모서리 픽셀일 수 있다.
도 6은 인트라 예측에 사용될 수 있는 참조 픽셀의 일 예를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같와 같이, 4x4 블록에 대하여 인트라 내 예측을 수행할 때 참조할 수 있는 주변 샘플들은 4x4 블록의 상단과 좌측에 맞닿아 있는 각각 2N(8)개의 샘플과 좌상단 모서리 샘플이다.
예측에 참조될 참조 샘플은 현재 블록의 크기 및 샘플 값에 따라 스무딩 처리될 수 있다. 이는 참조 샘플 간의 차이로 인하여 파생될 예측 블록의 시각적 아티팩트(visual artifact)를 사전에 방지하기 위함이다.
인코딩 장치는 상기 인트라 예측 모드 및 상기 주변 참조 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록 내 예측 샘플들을 생성한다(S520).
현재 블록과 인접한 참조 샘플을 이용하여 인트라 블록을 예측할 때 사용하는 방법은 크게 두 가지 방법으로 구분할 수 있는데, 특정한 방향에 위치한 참조 샘플들을 복사하여 예측 블록을 구성하는 방향성 예측 방법과 참조 가능한 픽셀을 최대한 활용하는 비방향성 예측 방법 (DC모드, 플래너 모드)로 나눌 수 있다.
방향성 예측 방법은 화면에서 나타날 수 있는 다양한 방향의 구조를 표현하기 위해 고안되었다. 방향성 예측 방법은 아래 도 4와 같이 특정한 방향을 모드로 지정한 후, 예측하려는 샘플의 위치를 중심으로 예측 모드 각도에 대응되는 참조 샘플들을 복사함으로써 수행될 수 있다.
만일 정수 픽셀 단위의 참조 픽셀을 참조할 수 없을 경우, 도 7과 같이 대응되는 두 픽셀과 각도로 의해 구해진 두 픽셀 사이의 거리비를 이용하여 보간된 픽셀을 복사하여 예측 블록을 구성할 수 있다.
도 7은 분수 픽셀(부화소) 위치에 대한 참조 픽셀 보간을 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 예측 샘플(P)에 대하여 예측 방향을 적용한 참조 샘플의 위치가 정수 샘플(yInt)이 아닌 분수 픽셀(yFrac)인 경우, 참조 샘플의 위치를 구하기 위하여 예측 각도(θ)에 대한 tan 값이 필요하다.
표 2는 부화소, 즉 분수 픽셀의 위치를 계산하기 위해, 각 모드의 각도 θ에 대한 tan 값을 연산하기 쉽도록 정수 단위로 스케일링한 것을 나타낸 것이다. 즉, 표 2는 각 모드에 대한 tanθ 근사값을 나타낸 것이고, 표 3은 각 모드에 대한 tan-1θ 근사값을 나타낸 것이다. 표 2 및 표 3의 intraPredAngle은 수직 방향 또는 수평 방향과 예측 모드의 방향 사이의 각도로써 intraPredAngle값이 클수록 인트라 예측 모드가 대각 방향을 향하게 된다.
Figure PCTKR2019011913-appb-T000002
Figure PCTKR2019011913-appb-T000003
또는, 도 4b와 같이 66개의 예측 방향보다 더 많은 예측 방향이 적용되는 경우, 즉 와이드 앵글이 인트라 예측에 더 고려되는 경우, 표 2의 intraPredAngle는 표 4와 같을 수 있다.
Figure PCTKR2019011913-appb-T000004
분수 샘플의 위치를 예측하기 위해서는 정수 화소, 즉 정수 샘플로부터 보간 필터를 사용해야 한다. 보간 필터는 현재 블록의 크기에 따라 선택적으로 결정할 수 있다. 현재 블록의 폭 또는 높이가 8보다 작거나 같은 경우에는 큐빅 필터(Cubic filter)를 사용하고, 그 이상의 크기, 즉 현재 블록의 폭 또는 높이가 8 이상인 경우에 대해서는 가우시안 필터(Gaussian filter)를 적용할 수 있다.
또한, 일 예에 따르면 방향성 예측 모드는 도 4의 34번 모드를 기준으로 이보다 크거나 같으면 수직 방향 예측 모드, 도 4의 34번 보다 작은 모드의 경우 수평 방향 예측 모드로 나눌 수 있다. 수직 방향 예측 모드일 경우, 블록의 폭 (width)를 기준으로 보간 필터를 선택하고, 수평 방향 에측 모드일 경우 블록의 높이 (height)를 기준으로 보간 필터를 선택할 수 있다.
한편, 비방향성 모드의 하나인 DC모드는 현재 블록 주변에 위치한 참조 픽셀(참조 샘플)의 평균값으로 예측 블록을 구성하는 방법이다. 현재 블록 내 픽셀이 균일(homogeneous)할 경우 효과적인 예측을 기대할 수 있다. 반면 참조 픽셀의 값이 다양할 경우, 예측 블록과 참조 샘플 사이에 불연속성이 발생할 수 있다. 유사한 상황에서 방향성 예측 방법으로 예측할 때에도 의도하지 않은 시각적 윤곽(visible contouring)이 발생할 수 있는데, 이를 보완하기 위하여 플래너 모드 예측 방법이 사용될 수 있다. 플래너 모드 예측 방법은 참조 픽셀을 활용하여 수평 선형 예측(horizontal linear prediction)과 수직 선형 예측(vertical linear prediction)을 수행한 뒤 이를 평균함으로써 예측 블록을 구성하는 것이다.
도 5를 참조하여, 인트라 예측 신호, 즉 예측 샘들들을 생성하는 단계를 정리하면, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명된 바와 같이, 인코딩 장치는 예측을 수행하기 위하여 참조 샘플을 설정하고, 분수 샘플에 대한 참조 샘플값을 보간, 즉 스무딩할 수 있다(S521).
참조 샘플에 대한 스무딩이 완료되고, 즉 예측을 위한 분수 샘플들이 연산되면, 현재 블록에 인트라 모드, 즉 예측 방향에 따른 예측을 수행할 수 있다(S522)
이 경우 인코딩 장치는 예측 샘플 필터링 절차를 수행할 수 있다(S530). 예측 샘플 필터링은 포스트 필터링이라 불릴 수 있다. 상기 예측 샘플 필터링 절차에 의하여 상기 예측 샘플들 중 일부 또는 전부가 필터링될 수 있다. 경우에 따라 S530 절차는 생략될 수 있다.
예를 들어, 인코딩 장치는 예측 블록을 구성한 뒤, 수직 방향(180도), 수평 방향(90도) 및 DC 모드로 예측된 블록에 대해서는 참조 샘플과 블록 경계의 불연속성을 완화하기 위한 후처리 필터링을 수행할 수 있다.
인코딩 장치는 (필터링된) 예측 샘플을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 생성한다(S540).
이후, 레지듀얼 샘플들은 변환 및 양자화 될 수 있다(S550).
인코딩 장치는 상기 인트라 예측 모드를 나타내는 예측 모드 정보 및 상기 레듀얼 샘플(즉, 변환 및 양자화된 레지듀얼 샘플)들에 관한 레지듀얼 정보를 포함하는 영상 정보를 인코딩할 수 있다(S560).
인코딩 장치는 인코딩된 영상 정보를 비트스트림 형태로 출력될 수 있다. 출력된 비트스트림은 저장매체 또는 네트워크를 통하여 디코딩 장치로 전달될 수 있다.
한편, 상기 비트스트림은 네트워크 또는 (디지털) 저장매체를 통하여 디코딩 장치로 전송될 수 있다. 여기서 네트워크는 방송망 및/또는 통신망 등을 포함할 수 있고, 디지털 저장매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장매체를 포함할 수 있다.
도 8은 본 문서에 따른 영상 인코딩 방법을 수행하는 인코딩 장치를 개략적으로 나타낸다. 도 5에서 개시된 방법은 도 8에 개시된 인코딩 장치에 의하여 수행될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 도 5의 상기 인코딩 장치의 예측부(810)는 도 5의 S500 내지 S540를 수행할 수 있고, 도 8의 상기 인코딩 장치의 변환부(820) 및 양자화부(830)는 도 5의 S550을 수행할 수 있고, 도시하지 않은 인코딩 장치의 엔트로피 인코딩부는 도 5의 S560을 수행할 수 있다.
예측부(810)에는 현재 블록의 예측을 위한 예측 모드 정보, 블록의 크기 및 참조 샘플에 대한 정보가 입력될 수 있다. 참조 샘플은 분수 샘플을 위한 스무딩 즉 보간 과정을 거칠 수 있고, 예측 및 선택적 후처리 필터링이 수행될 수 있다.
도 9는 본 문서의 일 실시예에 따라 인트라 예측을 적용될 수 있는 디코딩 방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이다.
디코딩 장치는 상기 인코딩 장치에서 수행된 동작과 대응되는 동작을 수행할 수 있다. 디코딩 장치는 수신된 예측 모드 정보를 기반으로 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 도출할 수 있다(S900).
디코딩 장치는 상기 현재 블록의 주변 참조 샘플들을 도출할 수 있다(S910).
디코딩 장치는 인트라 예측이 적용된 블록을 복원할 때에는 해당 블록의 주변 픽셀을 이용하여 예측 블록을 구성하고, 인코딩 장치로부터 전송된 레지듀얼 신호와 결함한다. 예측 모드에 따른 현재 블록의 예측 샘플을 생성하기 위해서는 주변 픽셀, 즉 참조 샘플들을 도출해야 한다.
예를 들어, 현재 블록의 크기를 N이라고 가정하였을 때, 인트라 예측 수행 시 참조할 수 있는 참조 픽셀에 대한 최대 크기는 상단과 좌측에 맞닿아 있는 각각 2N개의 픽셀과 좌상단의 모서리 픽셀일 수 있다.
디코딩 장치는 상기 인트라 예측 모드 및 상기 주변 참조 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록 내 예측 샘플들을 생성한다(S920).
만일 정수 픽셀 단위의 참조 픽셀을 참조할 수 없을 경우, 도 7과 같이 대응되는 두 픽셀과 각도로 의해 구해진 두 픽셀 사이의 거리비를 이용하여 보간된 픽셀을 복사하여 예측 블록을 구성할 수 있다.
분수 샘플의 위치를 예측하기 위해서는 정수 화소, 즉 정수 샘플로부터 보간 필터를 사용해야 한다. 보간 필터는 현재 블록의 크기에 따라 선택적으로 결정할 수 있다. 현재 블록의 폭 또는 높이가 8보다 작거나 같은 경우에는 큐빅 필터(Cubic filter)를 사용하고, 그 이상의 크기, 즉 현재 블록의 폭 또는 높이가 8 이상인 경우에 대해서는 가우시안 필터(Gaussian filter)를 적용할 수 있다.
또한, 일 예에 따르면 방향성 예측 모드는 도 4의 34번 모드를 기준으로 이보다 크거나 같으면 수직 방향 예측 모드, 도 4의 34번 보다 작은 모드의 경우 수평 방향 예측 모드로 나눌 수 있다. 수직 방향 예측 모드일 경우, 블록의 폭 (width)를 기준으로 보간 필터를 선택하고, 수평 방향 에측 모드일 경우 블록의 높이 (height)를 기준으로 보간 필터를 선택할 수 있다.
한편, 비방향성 모드의 하나인 DC모드는 현재 블록 주변에 위치한 참조 픽셀(참조 샘플)의 평균값으로 예측 블록을 구성하는 방법이다. 현재 블록 내 픽셀이 균일(homogeneous)할 경우 효과적인 예측을 기대할 수 있다. 반면 참조 픽셀의 값이 다양할 경우, 예측 블록과 참조 샘플 사이에 불연속성이 발생할 수 있다. 유사한 상황에서 방향성 예측 방법으로 예측할 때에도 의도하지 않은 시각적 윤곽(visible contouring)이 발생할 수 있는데, 이를 보완하기 위하여 플래너 모드 예측 방법이 사용될 수 있다. 플래너 모드 예측 방법은 참조 픽셀을 활용하여 수평 선형 예측(horizontal linear prediction)과 수직 선형 예측(vertical linear prediction)을 수행한 뒤 이를 평균함으로써 예측 블록을 구성하는 것이다.
도 9를 참조하여, 예측 샘들들을 생성하는 단계를 정리하면, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명된 바와 같이, 디코딩 장치는 예측을 수행하기 위하여 참조 샘플을 설정하고, 분수 샘플에 대한 참조 픽셀을 보간, 즉 스무딩할 수 있다(S921).
참조 샘플에 대한 스무딩이 완료되고, 즉 예측을 위한 분수 샘플들이 연산되면, 현재 블록에 인트라 모드, 즉 예측 방향에 따른 예측을 수행할 수 있다(S922)
이 경우 디코딩 장치는 예측 샘플 필터링 절차를 수행할 수 있다(S930).
예측 샘플 필터링은 포스트 필터링이라 불릴 수 있다. 상기 예측 샘플 필터링 절차에 의하여 상기 예측 샘플들 중 일부 또는 전부가 필터링될 수 있다. 경우에 따라 S930 절차는 생략될 수 있다.
디코딩 장치는 수신된 레지듀얼 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 생성한다(S940).
디코딩 장치는 상기 (필터링된) 예측 샘플들 및 상기 레지듀얼 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 복원 샘플들을 생성하고, 이를 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다(S950).
도 10은 본 문서에 따른 영상 디코딩 방법을 수행하는 디코딩 장치를 개략적으로 나타낸다. 도 9에서 개시된 방법은 도 10에서 개시된 디코딩 장치에 의하여 수행될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 도 10의 상기 디코딩 장치의 예측부(1010)는 도 9의 S900 내지 S930을 수행할 수 있고, 도 10의 상기 디코딩 장치의 가산부(1040)는 도 9의 S950을 수행할 수 있다. 또한, 비록 도시되지는 않았으나 비트스트림을 통하여 현재 블록의 레지듀얼에 관한 정보 및/또는 예측 정보를 포함하는 영상 정보를 획득하여 디코딩하는 과정은 상기 디코딩 장치의 엔트로피 디코딩부에 의하여 수행될 수 있고, 상기 레지듀얼 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 상기 레지듀얼 샘플을 도출하는 과정(S740)은 도 10의 상기 디코딩 장치의 역양자화부(1020) 및 역변환부(1030)에 의하여 수행될 수 있다.
한편, 이하 문서의 일 실시예에서는 도 4 내지 도 10을 참조하여 설명된 인트라 예측 방법을 기반으로, 예측의 대상이 되는 대상 블록, 즉 현재 블록의 크기 및/또는 예측 모드에 따라 가변적으로 보간 필터를 선택하는 방법을 제안한다.
앞서 언급한 바와 같이, 예측 각도, 즉 예측 모드의 기울기에 따라서 참조 샘플과 예측 샘플의 거리가 결정된다. 현재 블록 내 예측 샘플이 우측 하단 방향에 위치할수록 예측 샘플과 참조 샘플과의 거리가 멀어지게 되고, 표 2에서 정의된 intraPredAngle 값이 커질수록 에측 모드의 기울기가 45도에 가까워지면서 참조 샘플과의 거리는 더욱 멀어지게 된다. 또한, 참조 샘플과 예측 샘플과의 거리는 현재 블록의 크기에 의해서도 결정이 될 수 있기 때문에 블록의 크기 역시 예측의 정확도와도 밀접한 관련이 있다.
또한, intraPredAngle의 값이 0보다 크고 32보다 작은 경우, 도 7에서와 같이 부화소, 즉 분수 샘플의 위치로부터 예측이 수행된다. 이 때, 정수 위치의 화소값만이 존재하기 때문에 보간 필터를 이용하여 분수 샘플의 위치를 먼저 예측한 후, 예측한 분수 샘플의 값을 예측 샘플로 복사한다. 따라서, 보간 필터의 정확도에 따라서 예측 블록의 정확도가 좌우될 수 있다. 또는 와이드 앵글이 적용되어 intraPredAngle의 값이 표 4이 적용되는 경우, intraPredAngle이 32 이상이고 32의 배수가 아니면, 분수 샘플의 위치로부터 예측이 수행될 수 있다. 또한, 보간 필터로 가우시안 필터가 적용되는 경우, 필터 계수(정수 샘플 위치의 필터 계수)는 정수 샘플에서도 인터폴레이션 될 수 있다.
그러나 인트라 예측 시, 참조 샘플로 활용할 수 있는 정보(참조 샘플값)가 도 6과 같이 좌측과 상단의 이미 복원된 샘플들로 매우 한정적이며, 예측 샘플과의 거리에 따라 상관도는 급격히 감소할 수 있다. 따라서, 참조 샘플과 거리가 먼 예측 샘플의 위치에 대해서는 참조 샘플의 아티팩트 또는 잡음이 전파되지 않도록 저역 통과필터 효과가 있는 보간 필터를 사용하는 것이 효과적이고, 반대로 참조 샘플과 예측 샘플과의 거리가 가까우면 그만큼 상관도가 높기 때문에 유사도를 최대한 유지할 수 있도록 정확한 보간을 통해 예측 블록을 구성하는 것이 예측 성능 향상에 유리할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 다음과 같이 보간 필터를 선택하는 방법을 제안한다.
1) 현재 예측 블록의 크기만 고려하여 보간 필터 선택
2) 현재 블록에 적용되는 예측 모드만을 고려하여 보간 필터 선택
3) 현재 블록의 크기 및 현재 블록의 예측 모드의 조합, 즉 둘 모두를 고려하여 보간 필터 선택
일 예로, 4x4 크기의 블록에 대하여 인트라 예측을 수행하는 경우, 블록의 크기가 4x4인 현재 블록 내 예측 샘플들은 주변 참조 샘플과의 상관도가 매우 높으므로 예측 모드에 상관 없이 정교한 보간 필터를 사용할 수 있다. 즉 현재 블록의 크기만을 고려하여 보간 필터가 선택될 수 있다.
또는, 일 예로, 현재 블록 크기와는 상관 없이 현재 블록의 예측 모드로부터 유도된 표 2의 intraPredAngle값이 11 이상을 갖는 예측 모드의 경우 참조 샘플과의 거리가 멀어지므로 저역 통과 필터 효과가 있는 보간 필터를 사용할 수 있다. 즉, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 고려하여 보간 필터를 선택할 수 있다.
또는, 다른 예로, 현재 블록의 크기가 기설정된 블록 사이즈 보다 작고, 예측 모드에 대한 intraPredAngle 값이 특정 값보다 작은 값일 경우 정교한 보간 필터가 사용되고, 그렇지 않을 경우에는 저역 통과 필터 효과가 있는 보간 필터가 사용될 수 있다. 즉, 보간 필터를 선택할 때, 현재 블록의 크기 및 예측 모드의 방향을 모두 고려하여 선택할 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 예측 모드의 방향과 수직 방향 또는 수평 방향 사이의 예측 각도와, 기설정된 임계값을 비교하고, 예측 각도와 임계값의 비교 결과에 따라 보간 필터를 제1 보간 필터 또는 상기 제2 보간 필터 중 어느 하나로 도출할 수 있다.
또는 현재 블록의 크기에 대응하여 보간 필터를 선택하기 위한 예측 모드에 대한 intraPredAngle 값의 기준을 다르게 적용할 수도 있다. 즉, 임계값은 현재 블록의 크기에 따라 다르게 설정될 수 있다.
또는 현재 블록의 모드에 따라 현재 블록의 크기를 보간 필터를 선택하는데 적용할지 여부를 결정할 수도 있다. 예를 들어, 현재 블록의 모드가 기설정된 특정 모드인 경우 제1 보간 필터를 선택하고, 현재 블록의 모드가 기설정된 모드가 아닌 경우 현재 블록의 크기를 다시 고려하여 제1 보간 필터를 적용할지 제2 보간 필터를 적용할지 여부를 판단할 수도 있다. 이 때, 기설정된 모드는 예측 모드가 대각 방향을 가리키는 에측 모드, 예를 들어, 예측 모드 2, 34, 66 일 수 있다.
또한, 다른 예에 따라, 현재 블록의 예측 모드가 MPM로 도출되고, 플래너 모드 또는 DC 모드가 아닌 방향성 지닌 모드인 경우, 현재 블록에 대한 MPM 모드와 현재 블록에 사용된 보간 필터가 함께 도출될 수 있다. 즉, 보간 필터가 MPM 모드와 함께 유도될 수 있다.
또한, 예측 모드를 고려하여 보간 필터를 선택할 때, 예측 모드에 대한 제한이 현재 블록의 크기 및/또는 현재 블록의 모양에 따라 가변적일 수 있다. 예를 들어, 기준이 되는 현재 블록의 크기가 8일 경우에는 intraPredAngle 값이 11보다 작거나 같으면 정교한 보간 필터가 사용될 수 있다. 또는 현재 블록의 크기가 16 이상일 경우에는 intraPredAngle 값이 5일 때를 기준으로 intraPredAngle 값이 5보다 작거나 같으면 정교한 보간 필터를 사용하고, 그렇지 않은 경우에는 저역 통과 필터 효과가 있는 보간 필터가 사용될 수 있다.
본 문서의 일 실시예에 따르면, 상술된 정교한 보간 필터로는 스플라인 필터 (spline filter) 또는 큐빅 필터(cubic fiter) 등이 사용될 수 있다. 또한, 저역 통과 필터 효과가 있는 보간 필터로써는 선형 필터(linear filter) 또는 가우시안 필터(gaussian filter) 등이 활용될 수 있다.
도 11은 본 문서의 일 실시예에 따른 인트라 예측 방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이다. 도 11을 참조하여 앞서 설명된 참조 필터를 이용한 인트라 예측 방법을 정리하면 다음과 같다. 도 11은 인코딩 장치 및 디코딩 장치의 상술된 에측부에 의하여 수행될 수 있다.
우선, 예측부는 현재 블록의 인트라 예측 모드가 각 예측 모드, 즉 방향성 예측 모드 인지 여부를 판단할 수 있다(S1100).
판단 결과, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 방향성 모드이면, 현재 블록의 크기가 기설정된 제1 임계값 보다 작은지 여부가 판단될 수 있다(S1110).
반면, 판단 결과, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 방향성 모드가 아닌 비방향 모드, 즉 플래너 모드 또는 DC 모드이면 예측부는 참조 샘플들을 기반으로 하여 현재 블록에 대한 인트라 예측을 수행할 수 있다(S1150).
한편, 현재 블록의 크기가 기설정된 임계값 보다 작으면, 현재 블록에 대한 예측 방향을 나타내는 값, 즉 표 2의 intraPredAngle 값이 기설정된 제2 임계값보다 작은지 여부가 판단될 수 있다(S1120).
만약, 현재 블록의 크기가 기설정된 제1 임계값 보다 작으면, 현재 블록의 참조 샘플을 보간을 위한 필터로, 정교한 보간 필터, 일예로 큐빅 필터가 활용될 수 있다(S1130).
반편, 현재 블록의 크기가 제1 임계값 보다 같거나 큰 경우(S1110)와 intraPredAngle 값이 제2 임계값보다 같거나 크면(S1120), 예측부는 저역 통과 필터, 예컨대 가우시안 필터를 사용하여 참조 샘플을 보간할 수 있다(S1140).
도 11의 제1 임계값 및 제2 임계값에 따른 판단 단계는 예시적인 것으로, S1110에서 현재 블록의 크기가 제1 임계값 미만인지 여부가 아닌 이하인지 여부가 판단될 수 있고, S1120에서 intraPredAngle 값이 제2 임계값 미만인지 여부가 아닌 이하인지 여부가 판단될 수 있다.
참조 샘플을 보간할 필터가 도출되면, 에측부는 현재 블록에 대한 인트라 예측을 수행하여 현재 블록에 대한 예측 샘플을 도출할 수 있다(S1150).
또는 본 문서의 다른 실시예에 따라, 도 4 내지 도 10을 참조하여 설명된 인트라 예측 방법을 기반으로, 예측의 대상이 되는 대상 블록, 즉 현재 블록의 크기 및/또는 예측 모드에 따라 가변적으로 보간 필터를 선택하는 방법이 제안된다.
앞서 언급한 바와 같이, 예측 각도, 즉 예측 모드의 기울기에 따라서 참조 샘플과 예측 샘플의 거리가 결정된다. 현재 블록 내 예측 샘플이 우측 하단 방향에 위치할수록 예측 샘플과 참조 샘플과의 거리가 멀어지게 되고, 표 2에서 정의된 intraPredAngle 값이 커질수록 에측 모드의 기울기가 45도에 가까워지면서 참조 샘플과의 거리는 더욱 멀어지게 된다. 또한, 참조 샘플과 예측 샘플과의 거리는 현재 블록의 크기에 의해서도 결정이 될 수 있기 때문에 블록의 크기 역시 예측의 정확도와도 밀접한 관련이 있다.
또한, intraPredAngle의 값이 0보다 크고 32보다 작은 경우, 도 7에서와 같이 부화소, 즉 분수 샘플의 위치로부터 예측이 수행된다. 이 때, 정수 위치의 화소값만이 존재하기 때문에 보간 필터를 이용하여 분수 샘플의 위치를 먼저 예측한 후, 예측한 분수 샘플의 값을 예측 샘플로 복사한다. 따라서, 보간 필터의 정확도에 따라서 예측 블록의 정확도가 좌우될 수 있다. 또는 와이드 앵글이 적용되어 intraPredAngle의 값이 표 4이 적용되는 경우, intraPredAngle이 32 이상이고 32의 배수가 아니면, 분수 샘플의 위치로부터 예측이 수행될 수 있다. 또한, 보간 필터로 가우시안 필터가 적용되는 경우, 필터 계수(정수 샘플 위치의 필터 계수)는 정수 샘플에서도 인터폴레이션 될 수 있다.
그러나 인트라 예측 시, 참조 샘플로 활용할 수 있는 정보(참조 샘플값)가 도 6과 같이 좌측과 상단의 이미 복원된 샘플들로 매우 한정적이며, 예측 샘플과의 거리에 따라 상관도는 급격히 감소할 수 있다. 따라서, 참조 샘플과 거리가 먼 예측 샘플의 위치에 대해서는 참조 샘플의 아티팩트 또는 잡음이 전파되지 않도록 저역 통과필터 효과가 있는 보간 필터를 사용하는 것이 효과적이고, 반대로 참조 샘플과 예측 샘플과의 거리가 가까우면 그만큼 상관도가 높기 때문에 유사도를 최대한 유지할 수 있도록 정확한 보간을 통해 예측 블록을 구성하는 것이 예측 성능 향상에 유리할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 다음과 같이 보간 필터를 선택하는 방법을 제안한다.
1) 현재 예측 블록의 크기만 고려하여 보간 필터 선택
2) 현재 블록에 적용되는 예측 모드만을 고려하여 보간 필터 선택
3) 현재 블록에 구역을 설정하고, 참조 샘플과의 거리에 따라 보간 필터 선택
4) 현재 블록 내 예측 대상 샘플과 참조 샘플과의 거리에 따라 보간 필터 선택
5) 1), 2), 3) 및 4)의 조합으로 보간 필터 선택
일 예로, 4x4 크기의 블록에 대하여 인트라 예측을 수행하는 경우, 블록의 크기가 4x4인 현재 블록 내 예측 샘플들은 주변 참조 샘플과의 상관도가 매우 높으므로 예측 모드에 상관 없이 정교한 보간 필터를 사용할 수 있다. 즉 현재 블록의 크기만을 고려하여 보간 필터가 선택될 수 있다.
또는, 일 예로, 현재 블록 크기와는 상관 없이 현재 블록의 예측 모드로부터 유도된 표 2의 intraPredAngle값이 11 이상을 갖는 예측 모드의 경우 참조 샘플과의 거리가 멀어지므로 저역 통과 필터 효과가 있는 보간 필터를 사용할 수 있다. 즉, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 고려하여 보간 필터를 선택할 수 있다.
또는, 다른 예로, 현재 블록의 크기가 기설정된 블록 사이즈 보다 작고, 예측 모드에 대한 intraPredAngle 값이 특정 값보다 작은 값일 경우 정교한 보간 필터가 사용되고, 그렇지 않을 경우에는 저역 통과 필터 효과가 있는 보간 필터가 사용될 수 있다. 즉, 보간 필터를 선택할 때, 현재 블록의 크기 및 예측 모드의 방향을 모두 고려하여 선택할 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 예측 모드의 방향과 수직 방향 또는 수평 방향 사이의 예측 각도와, 기설정된 임계값을 비교하고, 예측 각도와 임계값의 비교 결과에 따라 보간 필터를 제1 보간 필터 또는 상기 제2 보간 필터 중 어느 하나로 도출할 수 있다.
또는 현재 블록의 크기에 대응하여 보간 필터를 선택하기 위한 예측 모드에 대한 intraPredAngle 값의 기준을 다르게 적용할 수도 있다. 즉, 임계값은 현재 블록의 크기에 따라 다르게 설정될 수 있다.
또한, 다른 예에 따라, 현재 블록의 예측 모드가 MPM로 도출되고, 플래너 모드 또는 DC 모드가 아닌 방향성 지닌 모드인 경우, 현재 블록에 대한 MPM 모드와 현재 블록에 사용된 보간 필터가 함께 도출될 수 있다. 즉, 보간 필터가 MPM 모드와 함께 유도될 수 있다.
또는 현재 블록의 크기에 대응하여 보간 필터를 선택하기 위한 예측 모드에 대한 intraPredAngle 값의 기준을 다르게 적용할 수도 있다.
또는 현재 블록의 모드에 따라 현재 블록의 크기를 보간 필터를 선택하는데 적용할지 여부를 결정할 수도 있다. 예를 들어, 현재 블록의 모드가 기설정된 특정 모드인 경우 제1 보간 필터를 선택하고, 현재 블록의 모드가 기설정된 모드가 아닌 경우 현재 블록의 크기를 다시 고려하여 제1 보간 필터를 적용할지 제2 보간 필터를 적용할지 여부를 판단할 수도 있다. 이 때, 기설정된 모드는 예측 모드가 대각 방향을 가리키는 에측 모드, 예를 들어, 예측 모드 2, 34, 66 일 수 있다.
또한, 다른 예에 따라, 현재 블록의 크기가 특정 값 이상일 때, 해당 블록을 구역으로 나누고 구역과 참조 샘플과의 거리에 따라 보간 필터를 선택할 수도 있다. 구역의 크기는 인코딩 장치와 디코딩 장치 사이에 약속된 고정된 값일 수 있고, 또는 블록의 크기 및/또는 예측 모드 등에 의하여 유도될 수 있다(Implicitly defined). 일례로, 인트라 예측 모드가 34번보다 크거나 같은 수직 방향 예측 블록일 때, 16x16을 4x4 블록 16개로 나눈 뒤, 래스터 스캔 순서(Raster scan order)로 0부터 7까지의 구역은 정교한 필터로 보간한 참조 샘플을 이용하여 예측을 수행하고, 그 이후의 나머지 구역은 저역 통과 필터 효과가 있는 보간 필터를 사용한 참조 샘플을 이용하여 예측을 수행할 수 있다.
또는, 구역의 크기와 각 구에 적용될 수 있는 개별적인 보간 필터에 대한 정보가 인코딩 장치로부터 디코딩 장치로 명시적으로 전송될 수 있다(Explicitly signaled).
또는, 다른 예에 따라, 예측 대상이 되는 현재 블록 내 예측 샘플과 참조 샘플과의 거리를 특정 임계치와 비교함으로써 보간 필터의 종류를 결정할 수 있다. 즉, 예측 샘플과 참조 샘플 간의 이격 거리와, 기설정된 임계값을 비교하고, 이격 거리와 임계값의 비교 결과에 따라 보간 필터를 제1 보간 필터 또는 제2 보간 필터 중 어느 하나로 도출할 수 있다.
한편, 보간 필터를 결정하는 예측 샘플과 참조 샘플과의 거리에 대한 정보는 블록 크기, 예측 모드, 예측 블록이 정방형/비정방형 블록 여부 등에 따라 다양하게 유도될 수 있다. 이 때, 이격 거리는 현재 블록의 예측 모드에 기초하여 도출될 수 있고, 임계값은 현재 블록의 크기에 기초하여 설정될 수 있다.
예를 들어, 현재 블록의 크기가 N이라면 참조 샘플과 예측 블록 내 예측 샘플과의 거리가 N/2 이상일 경우에는 저역 통과 필터 효과가 있는 보간 필터를 사용하고, 그렇지 않은 샘플은 정교한 보간 필터를 사용할 수 있다.
즉, 이격 거리가 임계값을 초과하면, 보간 필터는 제1 보간 필터로 도출되고, 이격 거리가 임계값 이하이면, 보간 필터는 제2 보간 필터로 도출될 수 있으며, 제1 보간 필터는 가우시안 필터이고, 제2 보간 필터는 큐빅 필터일 수 있다.
또는, 보간 필터를 결정하는 예측 샘플과 참조 샘플과의 거리에 대한 임계값에 대한 정보가 인코딩 장치로부터 디코딩 장치로 전송될 수도 있다.
본 문서의 일 실시예에 따르면, 상술된 정교한 보간 필터로는 스플라인 필터 (spline filter) 또는 큐빅 필터(cubic fiter) 등이 사용될 수 있다. 또한, 저역 통과 필터 효과가 있는 보간 필터로써는 선형 필터(linear filter) 또는 가우시안 필터(gaussian filter) 등이 활용될 수 있다.
도 12는 본 문서의 다른 실시예에 따른 인트라 예측 방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이다. 도 12를 참조하여 앞서 설명된 참조 필터를 이용한 인트라 예측 방법을 정리하면 다음과 같다. 도 12는 인코딩 장치 및 디코딩 장치의 상술된 에측부에 의하여 수행될 수 있다.
우선, 예측부는 현재 블록의 인트라 예측 모드가 각 예측 모드, 즉 방향성 예측 모드 인지 여부를 판단할 수 있다(S1200).
판단 결과, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 방향성 모드이면, 예측부는 현재 블록 내 예측 샘플과 참조 샘플과의 거리가 기설정된 제3 임계값 보다 작은지 여부를 판단할 수 있다(S1210).
반면, 판단 결과, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 방향성 모드가 아닌 비방향 모드, 즉 플래너 모드 또는 DC 모드이면 예측부는 참조 샘플들을 기반으로 하여 현재 블록에 대한 인트라 예측을 수행할 수 있다(S1240).
만약, 예측 샘플과 참조 샘플과의 거리가 제3 임계값 보다 작으면, 현재 블록의 참조 샘플을 보간을 위한 필터로, 정교한 보간 필터, 일예로 큐빅 필터가 활용될 수 있다(S1220).
반편, 현재 블록의 크기가 제3 임계값보다 같거나 크면(S1210), 예측부는 저역 통과 필터, 예컨대 가우시안 필터를 사용하여 참조 샘플을 보간할 수 있다(S1230).
상술된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 예측 대상이 되는 현재 블록 내 예측 샘플과 참조 샘플과의 거리를 특정 임계치와 비교함으로써 보간 필터의 종류를 결정할 수 있다. 즉, 예측 샘플과 참조 샘플 간의 이격 거리와, 기설정된 임계값을 비교하고, 이격 거리와 임계값의 비교 결과에 따라 보간 필터를 제1 보간 필터 또는 제2 보간 필터 중 어느 하나로 도출할 수 있다.
한편, 보간 필터를 결정하는 예측 샘플과 참조 샘플과의 거리에 대한 정보는 블록 크기, 예측 모드, 예측 블록이 정방형/비정방형 블록 여부 등에 따라 다양하게 유도될 수 있다. 이 때, 이격 거리는 현재 블록의 예측 모드에 기초하여 도출될 수 있고, 임계값은 현재 블록의 크기에 기초하여 설정될 수 있다. 현재 블록의 예측 모드가 수직 방향 또는 수평 방향으로부터 멀어질수록 예측 샘플과 참조 샘플 간의 거리가 멀어지므로, 이격 거리를 판단할 때 현재 블록의 예측 모드가 고려될 수 있다. 또한, 현재 블록의 크기가 클수록 현재 블로의 우하단 샘플들과 참조 샘플 간의 이격 거리가 멀어지므로, 이격 거리를 판단할 때 현재 블록의 크기 역시 고려될 수 있다.
예를 들어, 현재 블록의 크기가 N이라면 참조 샘플과 예측 블록 내 예측 샘플과의 거리가 N/2 이상일 경우에는 저역 통과 필터 효과가 있는 보간 필터를 사용하고, 그렇지 않은 샘플은 정교한 보간 필터를 사용할 수 있다.
즉, 이격 거리가 임계값을 초과하면, 보간 필터는 제1 보간 필터로 도출되고, 이격 거리가 임계값 이하이면, 보간 필터는 제2 보간 필터로 도출될 수 있으며, 제1 보간 필터는 가우시안 필터이고, 제2 보간 필터는 큐빅 필터일 수 있다.
또는, 일 예에 따라 예측 샘플과 참조 샘플과의 거리를 판단하기 위하여 현재 블록의 예측 모드의 방향과 수직 방향 또는 수평 방향 사이의 예측 각도와, 기설정된 임계값을 비교하고, 예측 각도와 임계값의 비교 결과에 따라 보간 필터를 제1 보간 필터 또는 상기 제2 보간 필터 중 어느 하나로 도출할 수도 있다. 이 때, 임계값은 현재 블록의 크기에 따라 다르게 설정될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 보간 필터는 4 탭 필터일 수 있다.
보간 필터를 결정하는 예측 샘플과 참조 샘플과의 거리 또는 예측 각도에 대한 임계값에 대한 정보는 인코딩 장치로부터 디코딩 장치로 전송되거나, 기설정된 테이블에 의하여 인코딩 장치 및 디코딩 장치에서 도출될 수 있다.
참조 샘플을 보간할 필터가 도출되면, 에측부는 현재 블록에 대한 인트라 예측을 수행하여 현재 블록에 대한 예측 샘플을 도출할 수 있다(S1240).
또는, 본 문서의 다른 실시예에 따라, 도 4 내지 도 10을 참조하여 설명된 인트라 예측 방법을 기반으로, 두 종류 이상의 보간 필터를 활용하여 분수 샘플들을 생성하고, 복수의 보간 필터로 생성한 참조 샘플을 이용하여 예측값을 만든 뒤 예측값을 가중합하여 최종 예측 블록으로 사용하는 방법이 제안된다.
앞서 언급한 바와 같이, 예측 각도, 즉 예측 모드의 기울기에 따라서 참조 샘플과 예측 샘플의 거리가 결정된다. 현재 블록 내 예측 샘플이 우측 하단 방향에 위치할수록 예측 샘플과 참조 샘플과의 거리가 멀어지게 되고, 표 2에서 정의된 intraPredAngle 값이 커질수록 에측 모드의 기울기가 45도에 가까워지면서 참조 샘플과의 거리는 더욱 멀어지게 된다. 또한, 참조 샘플과 예측 샘플과의 거리는 현재 블록의 크기에 의해서도 결정이 될 수 있기 때문에 블록의 크기 역시 예측의 정확도와도 밀접한 관련이 있다.
또한, intraPredAngle의 값이 0보다 크고 32보다 작은 경우, 도 7에서와 같이 부화소, 즉 분수 샘플의 위치로부터 예측이 수행된다. 이 때, 정수 위치의 화소값만이 존재하기 때문에 보간 필터를 이용하여 분수 샘플의 위치를 먼저 예측한 후, 예측한 분수 샘플의 값을 예측 샘플로 복사한다. 따라서, 보간 필터의 정확도에 따라서 예측 블록의 정확도가 좌우될 수 있다. 또는 와이드 앵글이 적용되어 intraPredAngle의 값이 표 4이 적용되는 경우, intraPredAngle이 32 이상이고 32의 배수가 아니면, 분수 샘플의 위치로부터 예측이 수행될 수 있다. 또한, 보간 필터로 가우시안 필터가 적용되는 경우, 필터 계수(정수 샘플 위치의 필터 계수)는 정수 샘플에서도 인터폴레이션 될 수 있다.
그러나 인트라 예측 시, 참조 샘플로 활용할 수 있는 정보(참조 샘플값)가 도 6과 같이 좌측과 상단의 이미 복원된 샘플들로 매우 한정적이며, 예측 샘플과의 거리에 따라 상관도는 급격히 감소할 수 있다. 따라서, 참조 샘플과 거리가 먼 예측 샘플의 위치에 대해서는 참조 샘플의 아티팩트 또는 잡음이 전파되지 않도록 저역 통과필터 효과가 있는 보간 필터를 사용하는 것이 효과적이고, 반대로 참조 샘플과 예측 샘플과의 거리가 가까우면 그만큼 상관도가 높기 때문에 유사도를 최대한 유지할 수 있도록 정확한 보간을 통해 예측 블록을 구성하는 것이 예측 성능 향상에 유리할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 다음과 같은 과정을 통해 다수의 보간 필터로부터 분수 샘플들을 구성하고, 이를 이용하여 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 방법을 제안한다.
1) 정교한 보간을 수행하는 필터로부터 분수 샘플 구성
2) 저역 통과 필터 특성을 갖는 보간 필터로부터 분수 샘플 구성
3) 1), 2)외의 보간 필터로부터 분수 샘플 구성
4) 1), 2), 3)을 활용하여 최종 예측 블록으로 사용할 수 있다
4) 과정에 대한 구체적인 방법은 다음과 같다.
A) 1) 또는 2) 또는 3)의 평균 블록을 최종 예측 블록으로 사용
B) 1) 또는 2) 또는 3)의 가중 평균 블록을 최종 예측 블록으로 사용
C) 1) 또는 2) 또는 3) 및 4)의 다양한 조합중 선택하여 최종 예측 블록으로 사용
일례로, 분수 샘플의 위치로부터 인트라 예측을 수행하는 방향성 모드(도 4에서 인트라 예측 모드 2, 18, 34, 50, 66번을 제외한 모든 방향성 모드)에 대해 예측할 때, 큐빅 필터와 가우시안 필터로 각각 보간을 수행한 후 예측 블록을 구성한다. 이 후, 각각의 예측 블록의 평균합을 최종 예측 블록으로 사용할 수 있다.
또는, 현재 블록 내 예측 샘플과 참조 샘플과의 거리가 가까울수록 예측 정확도가 높은 인트라 예측의 특성을 이용하여, 예측 샘플과 참조 샘플과의 거리에 비례하여 가중합 예측 블록을 활용할 수 있다. 예를 들어, 참조 샘플과 가까운 위치의 예측 샘플들은 1)로 만든 예측 샘플에 더 가중치를 두고, 예측 샘플과 참조 샘플과의 거리가 멀어질수록 2)로부터 구성된 예측 샘플에 더 많은 가중치를 고 합산하여 최종 예측 블록을 생성할 수도 있다.
가충치를 결정하기 위한 거리 정보는 인코딩 장치 및 디코딩 장치에 의하여 계산하거나 블록 크기 및 예측 모드에 따라 설정된 테이블이 참조될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제안 방법을 다양한 조건에 따라 선택적으로 적용할 수 있다. 예를 들어, 예측 대상의 블록 크기, 예측 모드, 참조 샘플 값의 분산 (variance) 등에 대응하여 선택적으로 보간 필터가 설정될 수 있고, 이를 위한 블록 크기, 예측 모드, 참조 샘플 값의 분산값들은 디코딩 장치에 의해 유도될 수도 있고, 인코딩 장치로부터 플래그 정보로 수신될 수도 있다.
도 13은 본 문서의 도 다른 실시예에 따른 인트라 예측 방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이다. 도 13을 참조하여 앞서 설명된 참조 필터를 이용한 인트라 예측 방법을 정리하면 다음과 같다. 도 13은 인코딩 장치 및 디코딩 장치의 상술된 에측부에 의하여 수행될 수 있다.
우선, 예측부는 현재 블록의 인트라 예측 모드가 각 예측 모드, 즉 방향성 예측 모드 인지 여부를 판단할 수 있다(S1300).
판단 결과, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 방향성 모드이면, 예측부는 1차적으로 큐빅 필터로 참조 샘플을 보간하고(S1310), 큐빅 필터로 보간된 참조 샘플를 기반으로 제1 인트라 예측을 수행할 수 있다(S1320). 즉, 예측부는 큐빅 필터와 같은 정교한 핖터를 이용하여 보간된 참조 샘플을 이용하여 제1 인트라 예측 블록을 생성할 수 있다.
또한, 예측부는 현재 블록의 인트라 예측 모드가 방향성 모드이면 2차적으로 가우시안 필터로 참조 샘플을 보간하고(S1330), 가우시안 필터로 보간된 참조 샘플를 기반으로 제2 인트라 예측을 수행할 수 있다(S1340). 즉, 예측부는 가우시안 필터와 같은 저필터 대역 핖터를 이용하여 보간된 참조 샘플을 이용하여 제21 인트라 예측 블록을 생성할 수 있다.
그런 후, 예측부는 제1 인트라 예측 및 제2 인트라 예측의 가중합으로 최종 인트라 예측 블록을 생성할 수 있다(S1350).
이 때, 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 인트라 예측에는 가중치 α가 적용될 수 있고, 제2 인트라 예측에는 가중치 (1-α)가 적용될 수 있다. 이러한 가중치 α는 상술된 바와 같이, 참조 샘플과 예측 샘플들 간의 거리에 따라 가변될 수 있고, 가중치에 대한 정보는 명시적으로 전송되거나 인코딩 장치 및 디코딩 장치에서 유도될 수 있다.
반면, S1300에서 현재 블록의 인트라 예측 모드가 방향성 모드가 아닌 비방향 모드, 즉 플래너 모드 또는 DC 모드으로 판단되면, 예측부는 참조 샘플들을 기반으로 하여 현재 블록에 대한 인트라 예측을 수행할 수 있다(S1360).
이하에서는, 앞서 설명된 실시예에서 사용될 수 있는 보간 필터의 크기가 2 이상일 때, 참조 샘플의 버퍼를 재구성하는 방법에 대하여 제안하다.
만일 보간 필터의 크기가 2이면, 예측 각도와 참조 샘플과의 교차점이 되는 부화소(sub pel)에서 가장 가까운 정화소(integer pel) 2개를 활용하여 부화소를 보간하고, 이를 이용하여 예측을 수행할 수 있다. 부화소의 크기를 a라고 할 때, 정화소의 index는 FLOOR(a)와 FLOOR(a) + 1 (FLOOR는 버림을 의미)로 구할 수 있다. 이러한 경우에는 최대 참조 샘플의 크기가 2*WIDTH+1 또는 2*HEIGHT+1로 해결될 수 있다. 그러나 2 이상의 참조 샘플을 활용하여 보간을 하는 경우, 최대 참조 샘플 크기가 2*WIDTH+(SIZE-1) 또는 2*HEIGHT+(SIZE-1)로 늘어날 수 있다.
또한, 예측 각도가 음수인지 양수인지에 따라서 참조 샘플의 재구성을 수행할 수 있다. 예측 각도가 음수인 경우는 표 3에서 정의되는 각도(tan-1θ 근사값이 정의되는 모드, 19번부터 49번)를 의미한다. 일반적으로, 예측 각도의 성질이 주로 상측 참조 샘플(top reference)에서 예측을 수행하는지 또는 좌측 참조 샘플(left reference)에서 예측을 수행하는지에 따라 주요 참조 샘플(main reference sample)을 지정할 수 있다. 그런데 예측 각도가 음수인 경우, 주요 참조 샘플 버퍼(main reference buffer)에 예측 각도에 따라 사이드 참조 샘플(side reference sample)을 활용하여 미리 버퍼를 구성함으로써 각 예측을 수행할 수 있다.
도 14는 일 예에 따라 예측 각도가 음수인 경우, 참조 샘플을 구하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, HEVC에서 적용되었던 2탭 필터를 사용하여 현재 예측 대상인 예측 샘플에 대한 값을 생성할 수 잇고, 이는 아래 수학식을 참조하여 연산될 수 있다.
Figure PCTKR2019011913-appb-M000001
도 14에서와 같이, 현재 예측하는 픽셀에서 활용해야 하는 사이드 참조 샘플을 미리 주요 참조 샘플로 패딩(padding)을 해놓음으로써 별도의 계산 없이 표 3의 predAngleIntra 변수만으로도 음수 각도의 예측을 수행할 수 있다. 마찬가지로, 양수 각도의 예측도 예측에 활용되는 참조 픽셀만을 활용하기 위하여 주요 참조 샘플 버퍼를 재구성 할 수 있다.
이 때, 주요 참조 샘플 버퍼 재구성 시 반드시 예측에 필요한 픽셀만을 입력한다. 예측 모듈에 도달하기까지 미리 2*WIDTH+1 또는 2*HEIGHT+1 크기의 참조 샘플을 구성함에도 불구하고, 손쉬운 예측값 계산을 위해 주요 참조 샘플 버퍼를 재구성 하는 것이다.
한편, 본 문서의 다른 실시예에 따라 참조 샘플로 복수의 라인, 즉 현재 예측 대상이 되는 블록에 인접한 복수의 참조 샘플이 인트라 예측에 사용될 경우, 참조 픽셀은 2*WIDTH+1 보다 길어질 수 있고, ISP(Intra Sub-Partitions prediction)와 같이 인트라 예측 시 현재 부호화하고자 하는 블록을 수평 방향 혹은 수직 방향으로 분할하여 인트라 예측 부호화를 수행하는 경우에는, 코딩 유닛의 길이와 변환 유닛의 길이가 달라질 수 있으므로, 2*WIDTH+1가 아닌 다른 개수의 참조 샘플이 사용될 수 있다.
만일 예측 각도가 음수인 경우, 2개의 참조 픽셀로 보간 방법을 수행할 경우에는 WIDTH+HEIGHT+1 크기의 버퍼를 구성하였다. 그러나 그 이상일 경우, 최악의 경우(worst case)에 대응하기 위해 버퍼를 더 크게 할당하여 빈 버퍼(hole)이 발생하지 않도록 해야 한다.
본 실시예에서는 4-탭 보간 필터를 구성하는 것을 일 예로 설명한다. 이 때, 참조 샘플을 x0, x1, x2, x3으로 지정할 경우, 부화소는 x1과 x2 사이에 존재하는 것으로 가정한다.
도 15 및 도 16은 본 문서의 일 예에 따라 주요 참조 샘플 버퍼 구성 시 음의 각도 및 양의 각도에 따라 패딩을 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 15는 음의 각도에서 참조 샘플을 패딩하는 것을 나타내고, 도 16은 양의 각도에서 참조 샘플을 패딩하는 것을 나타낸다.
도 15 및 도 16에 따르면, 주요 참조 샘플 버퍼는 보간 필터가 2일 때와 같은 방법으로 구성되되 4-탭 필터를 활용하기 위하여 존재하지 않는 픽셀에 대해서는 패딩이 수행된다.
도 15의 왼쪽 주요 참조 샘플 버퍼의 경우 2탭 필터를 예시적으로 나타내고 있고, 도 15의 오른쪽 주요 참조 샘플 버퍼의 경우 2탭 필터와 같은 참조 버퍼에 4탭 필터를 활용하기 위하여 존재하지 않는 픽셀값이 패딩(copy)되고 있는 것이 예시적으로 나타나 있다.
도 16의 왼쪽 주요 참조 샘플 버퍼의 경우 2탭 필터를 예시적으로 나타내고 있고, 도 16의 오른쪽 주요 참조 샘플 버퍼의 경우 2탭 필터와 같은 참조 버퍼에 4탭 필터를 활용하기 위하여 존재하지 않는 픽셀값이 패딩(copy)되고 있는 것이 예시적으로 나타나 있다.
도 17 및 도 18은 본 문서의 다른 예에 따라 주요 참조 샘플 버퍼 구성 시 음의 각도 및 양의 각도에 따라 패딩을 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 17는 음의 각도에서 참조 샘플을 패딩하는 것을 나타내고, 도 18은 양의 각도에서 참조 샘플을 패딩하는 것을 나타낸다.
도 17 및 도 18에 따르면, 주요 참조 샘플 버퍼는 보간 필터가 2일 때와 같은 방법으로 구성되되 4-탭 필터를 활용하기 위하여 주변에 이미 복호된 샘플을 활용 가능할 경우 예측 샘플로 활용한다. 도 17 및 도 18의 샘플 A는 이미 복원된 샘플들을 나타내고 있다.
도 17의 왼쪽 주요 참조 샘플 버퍼의 경우 2탭 필터를 예시적으로 나타내고 있고, 도 17의 오른쪽 주요 참조 샘플 버퍼의 경우 2탭 필터와 같은 참조 버퍼에 4탭 필터를 활용하기 위하여 이미 복원된 샘플들이 활용되는 것이 예시적으로 나타나 있다.
도 18의 왼쪽 주요 참조 샘플 버퍼의 경우 2탭 필터를 예시적으로 나타내고 있고, 도 18의 오른쪽 주요 참조 샘플 버퍼의 경우 2탭 필터와 같은 참조 버퍼에 4탭 필터를 활용하기 위하여 이미 복원된 샘플들이 활용되는 것이 예시적으로 나타나 있다.
한편, 또 다른 예에 따르면, 예측의 대상이 되는 블록의 크기, 예측 각도, 하이 레벨(high level)에서의 제어에 따라 참조 샘플을 패딩하는 방법과 복원된 샘플을 활용하는 방법을 혼용하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 상술한 도 17에서 height-1을 초과하여 패딩되는 사이드 샘플(side reference)의 경우는 패딩을 수행하되, 주요 참조 샘플에서 활용할 수 있는 복원 픽셀을 최대한 활용할 수도 있다.
한편, 이하에서는 상기 본 문서에서 설명된 인트라 예측 방법에 사용될 수 있는 보간 필터 중 4-탭 보간 필터를 예시적으로 설명한다.
분수 샘플은 1/32 픽셀 단위일 때, 예측 대상 블록 내 예측 샘플은 다음 수학식과 같다.
Figure PCTKR2019011913-appb-M000002
여기서,
Figure PCTKR2019011913-appb-I000001
는 예측 블록 내의 샘플 위치를 나타내고,
Figure PCTKR2019011913-appb-I000002
는 참조 샘플을 나타내고,
Figure PCTKR2019011913-appb-I000003
는
Figure PCTKR2019011913-appb-I000004
에서 예측 모드 (각도)로 사상하였을 때, 참조 샘플과 교차하는 지점의 정수 인덱스로써,
Figure PCTKR2019011913-appb-I000005
로 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2019011913-appb-I000006
는 보간 필터의 계수(Filter coefficients)를 나타낸다.
또한, 본 문서의 일 실시예에 따라 복수의 참조 샘플 라인이 인트라 예측에 사용되는 경우, 어떠한 참조 라인을 사용하는지 여부를 나타내는 것을 refidx로 지시할 경우, 상기 수학식 2의 는 아래 수학식 3과 같이 변형될 수 있다.
Figure PCTKR2019011913-appb-M000003
정교한 보간 필터인 큐빅 필터와 저역 통과 필터 특성의 스무드된 보간 필터인 가우시안 필터의 계수는 아래 표 5와 같다. 표 6은 다른 예에 따른 가우시안 필터의 계수를 나타낸다.
Figure PCTKR2019011913-appb-T000005
Figure PCTKR2019011913-appb-T000006
한편, 본 문서의 다른 예에 따르면, 필터의 스케일이 64인 경우(즉, 필터 계수를 모두 합쳐 64로 나누면 1이 되는 것과 같이 1이 64로 스케일업 되는 경우), 필터의 계수는 아래 표와 같을 수 있다.
Figure PCTKR2019011913-appb-T000007
상술된 바와 같이, 본 문서에 따르면, 현재 블록의 크기 및 예측 모드를 고려하여 참조 샘플을 보간하는 보간 필터에 대한 방법 및 이를 이용한 인트라 예측 방법 제공된다. 또한, 본 문서에 따르면, 예측 샘플과 참조 샘플 간의 거리를 고려하여 효과적으로 참조 샘플을 도출할 수 있는 방법 및 장치가 제공된다..
도 19는 본 문서에서 개시된 발명이 적용될 수 있는 컨텐츠 스트리밍 시스템의 예를 나타낸다.
도 19를 참조하면, 본 문서가 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 문서가 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.

Claims (15)

  1. 디코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 디코딩 방법에 있어서,
    현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 도출하는 단계와;
    상기 현재 블록의 주변에 위치하는 참조 샘플들을 도출하는 단계와;
    상기 인트라 예측 모드 및 상기 참조 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 단계와;
    상기 예측 샘플을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 복원 픽처를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 단계는,
    상기 현재 블록의 예측 모드 또는 상기 현재 블록의 크기에 기반으로 하여 상기 참조 샘플에 적용될 보간 필터를 도출하는 단계와;
    상기 도출된 보간 필터를 상기 참조 샘플에 적용하여 상기 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보간 필터를 도출하는 단계는,
    상기 현재 블록의 상기 예측 모드의 방향과 수직 방향 또는 수평 방향 사이의 예측 각도와, 기설정된 임계값을 비교하는 단계와;
    상기 예측 각도와 상기 임계값의 비교 결과에 따라 상기 보간 필터를 제1 보간 필터 또는 상기 제2 보간 필터 중 어느 하나로 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 임계값은 상기 현재 블록의 크기에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 예측 각도가 상기 임계값을 초과하면, 상기 보간 필터는 제1 보간 필터로 도출되고,
    상기 예측 각도가 상기 임계값 이하이면, 상기 보간 필터는 제2 보간 필터로 도출되고,
    상기 제1 보간 필터는 가우시안 필터이고, 상기 제2 보간 필터는 큐빅 필터인 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보간 필터를 도출하는 단계는,
    상기 예측 샘플과 상기 참조 샘플 간의 이격 거리와, 기설정된 임계값을 비교하는 단계와;
    상기 이격 거리와 상기 임계값의 비교 결과에 따라 상기 보간 필터를 제1 보간 필터 또는 상기 제2 보간 필터 중 어느 하나로 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이격 거리는 상기 현재 블록의 예측 모드에 기초하여 도출되고,
    상기 임계값은 상기 현재 블록의 크기에 기초하여 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 이격 거리가 상기 임계값을 초과하면, 상기 보간 필터는 제1 보간 필터로 도출되고,
    상기 이격 거리가 상기 임계값 이하이면, 상기 보간 필터는 제2 보간 필터로 도출되고,
    상기 제1 보간 필터는 가우시안 필터이고, 상기 제2 보간 필터는 큐빅 필터인 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  8. 인코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 인코딩 방법에 있어서,
    현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 도출하는 단계와;
    상기 현재 블록의 주변에 위치하는 참조 샘플들을 도출하는 단계와;
    상기 인트라 예측 모드 및 상기 참조 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 단계와;
    상기 예측 샘플을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 생성하는 단계와;
    상기 인트라 예측 모드와 상기 레지듀얼 샘플에 대한 정보를 포함하는 영상 정보를 인코딩하는 단계를 포함하고,
    상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 단계는,
    상기 현재 블록의 예측 모드 또는 상기 현재 블록의 크기에 기반으로 하여 상기 참조 샘플에 적용될 보간 필터를 도출하는 단계와;
    상기 도출된 보간 필터를 상기 참조 샘플에 적용하여 상기 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보간 필터를 도출하는 단계는,
    상기 현재 블록의 상기 예측 모드의 방향과 수직 방향 또는 수평 방향 사이의 예측 각도와, 기설정된 임계값을 비교하는 단계와;
    상기 예측 각도와 상기 임계값의 비교 결과에 따라 상기 보간 필터를 제1 보간 필터 또는 상기 제2 보간 필터 중 어느 하나로 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 임계값은 상기 현재 블록의 크기에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 영상 영상 인코딩 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 예측 각도가 상기 임계값을 초과하면, 상기 보간 필터는 제1 보간 필터로 도출되고,
    상기 예측 각도가 상기 임계값 이하이면, 상기 보간 필터는 제2 보간 필터로 도출되고,
    상기 제1 보간 필터는 가우시안 필터이고, 상기 제2 보간 필터는 큐빅 필터인 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 보간 필터를 도출하는 단계는,
    상기 예측 샘플과 상기 참조 샘플 간의 이격 거리와, 기설정된 임계값을 비교하는 단계와;
    상기 이격 거리와 상기 임계값의 비교 결과에 따라 상기 보간 필터를 제1 보간 필터 또는 상기 제2 보간 필터 중 어느 하나로 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  13. 영상 디코딩 장치에 있어서,
    현재 블록의 예측 모드에 정보에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 도출하고, 상기 현재 블록의 주변에 위치하는 참조 샘플들을 도출하고, 상기 인트라 예측 모드 및 상기 참조 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하고, 상기 예측 샘플을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 복원 픽처를 생성하는 예측부를 포함하고,
    상기 예측부는 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하기 위하여, 상기 현재 블록의 예측 모드 또는 상기 현재 블록의 크기에 기반으로 하여 상기 참조 샘플에 적용될 보간 필터를 도출하고, 상기 도출된 보간 필터를 상기 참조 샘플에 적용하여 상기 예측 샘플을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 예측부는 상기 현재 블록의 상기 예측 모드의 방향과 수직 방향 또는 수평 방향 사이의 예측 각도와, 기설정된 임계값을 비교하고,상기 예측 각도와 상기 임계값의 비교 결과에 따라 상기 보간 필터를 제1 보간 필터 또는 상기 제2 보간 필터 중 어느 하나로 도출하는 도출하는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 장치.영상 디코딩 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 예측 샘플과 상기 참조 샘플 간의 이격 거리와, 기설정된 임계값을 비교하고, 상기 이격 거리와 상기 임계값의 비교 결과에 따라 상기 보간 필터를 제1 보간 필터 또는 상기 제2 보간 필터 중 어느 하나로 도출하는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 장치.
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