WO2020060244A1 - 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체 - Google Patents

영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체 Download PDF

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WO2020060244A1
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임성창
강정원
이하현
이진호
김휘용
김대연
박동진
정욱제
이영렬
김재곤
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한국전자통신연구원
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세종대학교 산학협력단
한국항공대학교산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to a video sub / decoding method and apparatus, and more particularly, to a transform and quantization method for a residual signal and a transform coefficient entropy encoding / decoding method and apparatus therefor.
  • the video encoder transforms a residual signal, which is a difference between an original signal and a prediction signal, and encodes quantized transform coefficients.
  • the video decoder decodes the quantized transform coefficients and inverse transforms to derive the decoded residual signal, and adds the prediction signal to generate the decoded signal.
  • the conventional technique When converting the residual signal, the conventional technique has limitations in energy compression performance when transforming because the coder can use one transform kernel in the horizontal or vertical direction among the specified transform kernels, or only the same transform kernel in both directions. Have Accordingly, there is a need for a method capable of improving energy compression performance by using at least one or more transform kernels in consideration of characteristics of the residual signal, thereby improving encoding compression performance and image quality.
  • the present invention makes it possible to use at least one or more transform kernels in the horizontal or vertical direction when converting the residual signal.
  • the present invention proposes an efficient transform coefficient entropy encoding and decoding method when using one or more transform kernels.
  • performing inverse quantization on a current block to obtain a transform coefficient of the current block, at least one inverse transform of a primary inverse transform and a secondary inverse transform on the transform coefficient of the current block Acquiring a residual block of the current block by adding, and adding a residual block of the current block and a prediction block of the current block to obtain a reconstructed block of the current block, wherein the second inverse transform is the current It can be performed only when the block is in the intra prediction mode.
  • the second inverse transform may be performed between the inverse quantization and the first inverse transform.
  • the second inverse transform may be performed using a low frequency inverse transform.
  • the second inverse transform may use a transform method determined according to an intra prediction mode of the current block.
  • the second inverse transform may use a transform method determined according to transform method selection information obtained from a bitstream.
  • the second inverse transform may be performed after rearranging the transform coefficients of the current block from a 2D block format to a 1D list format.
  • the second inverse transform may be performed in an application range determined based on a smaller one of the width or height of the current block.
  • obtaining a residual block of the current block using a prediction block of the current block, at least one of a primary transform and a secondary transform on the residual block of the current block Performing a transform to obtain transform coefficients of the current block and quantizing the transform coefficients of the current block, and the secondary transform can be performed only when the current block is in an intra prediction mode.
  • the secondary transform may be performed between the quantization and the primary transform.
  • the secondary transform may be performed using a low frequency transform.
  • the method may further include encoding transformation method selection information indicating a transformation method of the secondary transform based on an intra prediction mode of the current block.
  • whether or not to perform the secondary transformation may be determined based on the size of the current block.
  • the secondary transform may be performed after rearranging the transform coefficients of the current block from a 2D block format to a 1D list format.
  • the secondary transformation may be performed in an application range determined based on a smaller value of the width or height of the current block.
  • the bitstream includes conversion method selection information
  • the conversion method selection information is the image
  • the decoding apparatus instructs a method of transforming the second inverse transform, and the second inverse transform can be performed only in the intra-frame prediction mode of the current block.
  • compression efficiency when transforming the residual signal into the frequency domain, compression efficiency can be improved by using at least one transform kernel for horizontal or vertical directions and performing efficient transform coefficient entropy encoding and decoding for each. .
  • encoding and decoding efficiency of an image can be improved.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration according to an embodiment of an encoding apparatus to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration according to an embodiment of a decoding apparatus to which the present invention is applied.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an image split structure when encoding and decoding an image.
  • FIG. 4 is a view for explaining an embodiment of the intra-screen prediction process.
  • 5 is a view for explaining an embodiment of a prediction process between screens.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a process of transformation and quantization.
  • FIG. 7 is a diagram for describing reference samples available for intra prediction.
  • FIG. 8 is an encoding flow chart for an image encoding apparatus for the present invention.
  • FIG. 9 is a decoding flowchart for an image decoding apparatus for the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an embodiment of residual signal encoding according to the present invention.
  • 11 is a view for explaining an embodiment of the residual signal decoding according to the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a residual signal block.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a transform coefficient block and a low-frequency position.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining an example of DC inverse transformation.
  • 15 is a view for explaining an example of a low-frequency inverse transform.
  • 16 is a diagram for explaining an example of DCT-2 base vectors used for linear transformation.
  • 17 is a diagram for explaining an example of DST-7 base vectors used in quadratic transformation.
  • 18 is a view for explaining an example of performing entropy encoding by combining a first transform coefficient block and a second transform coefficient block.
  • 19 is a diagram illustrating an example of decomposing a combined transform coefficient block into a first transform coefficient block and a second transform coefficient block.
  • 20 is a diagram for explaining an example of binarizing a transform coefficient by combining two or more binarization methods.
  • 21 is a diagram showing an example of the DCT-2 base vector.
  • 22 is a diagram showing an example of the DCT-8 base vector.
  • 23 is a diagram showing an example of the DST-7 base vector.
  • 24 is a flowchart illustrating an image decoding method according to an embodiment of the present invention.
  • 25 is a flowchart illustrating an image encoding method according to an embodiment of the present invention.
  • 26 is a flowchart illustrating an image decoding method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is a flowchart illustrating an image encoding method according to an embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components.
  • first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • the term includes any combination of a plurality of related described items or any of a plurality of related described items.
  • a component of the present invention When a component of the present invention is said to be “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected to or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be understood that it may. On the other hand, when a component is said to be “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.
  • each component shown in the embodiments of the present invention are shown independently to indicate different characteristic functions, and do not mean that each component is composed of separate hardware or one software component. That is, for convenience of description, each component is listed and included as each component, and at least two components of each component are combined to form one component, or one component is divided into a plurality of components to perform functions.
  • the integrated and separated embodiments of the components are also included in the scope of the present invention without departing from the essence of the present invention.
  • components of the present invention are not essential components for performing essential functions in the present invention, but may be optional components for improving performance.
  • the present invention can be implemented by including only components essential for realizing the essence of the present invention, except components used for performance improvement, and structures including only essential components excluding optional components used for performance improvement. Also included in the scope of the present invention.
  • an image may mean one picture constituting a video, or may represent the video itself.
  • "encoding and / or decoding of an image” may mean “encoding and / or decoding of a video”, and “encoding and / or decoding of one of the images constituting the video”. It might be.
  • video and “video” may be used in the same sense, and may be used interchangeably.
  • the target image may be a target image to be encoded and / or a target image to be decoded.
  • the target image may be an input image input to the encoding apparatus, or an input image input to the decoding apparatus.
  • the target image may have the same meaning as the current image.
  • image image
  • picture image
  • frame image
  • screen screen
  • the target block may be an encoding target block that is an encoding target and / or a decoding target block that is an encoding target.
  • the target block may be a current block that is a target of current encoding and / or decoding.
  • target block and current block may be used interchangeably, and may be used interchangeably.
  • block and “unit” may be used in the same sense, and may be used interchangeably. Or “block” may refer to a specific unit.
  • region and “segment” may be used interchangeably.
  • a specific signal may be a signal representing a specific block.
  • the original signal may be a signal representing a target block.
  • the prediction signal may be a signal representing a prediction block.
  • the residual signal may be a signal representing a residual block.
  • each of the specified information, data, flag, index and element, attribute, etc. may have a value.
  • the value "0" of information, data, flags, indexes and elements, attributes, etc. may represent a logical false or a first predefined value. In other words, the values "0", false, logical false and first predefined values can be used interchangeably.
  • the value "1" of information, data, flags, indexes and elements, attributes, etc. may represent a logical true or a second predefined value. That is, the values "1", true, logical true and the second predefined value can be used interchangeably.
  • i When a variable such as i or j is used to indicate a row, column, or index, the value of i may be an integer greater than or equal to 0, or an integer greater than or equal to 1. That is, in embodiments, rows, columns, indexes, and the like may be counted from 0, and counted from 1.
  • Encoder An apparatus that performs encoding. That is, it may mean an encoding device.
  • Decoder means a device that performs decoding. That is, it may mean a decoding device.
  • Block This is an MxN array of samples.
  • M and N can mean positive integer values, and blocks can often mean two-dimensional sample arrays.
  • Blocks can mean units.
  • the current block may mean an encoding object block that is an encoding object during encoding, and a decoding object block that is an encoding object during decoding. Also, the current block may be at least one of a coding block, a prediction block, a residual block, and a transform block.
  • Sample This is the basic unit that composes a block. It can be expressed as a value from 0 to 2 Bd -1 according to bit depth (B d ).
  • B d bit depth
  • a sample may be used in the same sense as a pixel or pixel. That is, samples, pixels, and pixels may have the same meaning.
  • Unit may mean a unit of image encoding and decoding.
  • the unit may be a region in which one image is divided.
  • the unit may refer to a divided unit when an image is divided into subdivided units and encoded or decoded. That is, one image may be divided into a plurality of units.
  • predefined processing for each unit may be performed.
  • One unit may be further divided into sub-units having a smaller size than the unit.
  • the unit is a block, a macroblock, a coding tree unit, a coding tree block, a coding unit, a coding block, prediction It may mean a unit (Prediction Unit), a prediction block (Prediction Block), a residual unit (Residual Unit), a residual block (Residual Block), a transformation unit (Transform Unit), a transform block (Transform Block), and the like. Also, the unit may include a luminance component block, a corresponding chroma component block, and syntax elements for each block to refer to the block.
  • the unit may have various sizes and shapes, and particularly, the shape of the unit may include a geometric shape that can be expressed in two dimensions, such as a rectangle, a trapezoid, a triangle, and a pentagon, as well as a square.
  • the unit information may include at least one of a type of a unit indicating a coding unit, a prediction unit, a residual unit, a transform unit, the size of the unit, a depth of the unit, and a coding and decoding order of the units.
  • Coding Tree Unit Consists of two color difference component (Cb, Cr) coded tree blocks associated with one luminance component (Y) coded tree block. Also, it may mean that the blocks and syntax elements for each block are included.
  • Each coding tree unit uses one or more splitting methods such as a quad tree, a binary tree, and a ternary tree to construct sub units such as a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit. Can be divided. Like segmentation of an input image, it can be used as a term to refer to a sample block that is a processing unit in the process of decoding / coding an image.
  • the quad tree may mean a quarternary tree.
  • a predetermined range may be defined as at least one of a maximum size and a minimum size of a coding block that can be split only by a quadtree.
  • Information indicating the maximum / minimum size of a coding block in which quadtree-type splitting is allowed may be signaled through a bitstream, and the information may be in units of at least one of a sequence, picture parameter, tile group, or slice (segment). Can be signaled.
  • the maximum / minimum size of the coding block may be a fixed size preset in the encoder / decoder.
  • the size of a coding block corresponds to 256x256 to 64x64, it may be possible to split only into a quadtree.
  • the divided block may be at least one of an encoding block or a transform block.
  • information (eg, split_flag) indicating splitting of a coding block may be a flag indicating whether to split a quadtree.
  • Coding Tree Block It may be used as a term to refer to any one of a Y coded tree block, a Cb coded tree block, and a Cr coded tree block.
  • Neighbor block It may mean a block adjacent to the current block.
  • the block adjacent to the current block may mean a block that borders the current block or a block located within a predetermined distance from the current block.
  • the neighboring block may mean a block adjacent to the vertex of the current block.
  • the block adjacent to the vertex of the current block may be a block vertically adjacent to a neighboring block horizontally adjacent to the current block or a block horizontally adjacent to a neighboring block vertically adjacent to the current block.
  • Peripheral blocks may mean reconstructed peripheral blocks.
  • Reconstructed Neighbor Block It may mean a neighboring block that has already been encoded or decoded spatially or temporally around the current block.
  • the reconstructed peripheral block may refer to the reconstructed peripheral unit.
  • the reconstructed spatial neighboring block may be a block in the current picture and a block that has already been reconstructed through encoding and / or decoding.
  • the reconstructed temporal neighboring block may be a reconstructed block or a neighboring block at a position corresponding to the current block of the current picture in the reference image.
  • Unit Depth It may mean the degree to which the unit is divided.
  • a root node may correspond to an undivided first unit.
  • the uppermost node may be referred to as the root node.
  • the highest node may have a minimum depth value.
  • the highest node may have a depth of level (Level) 0.
  • a node having a depth of level 1 may represent a unit generated as the first unit is divided once.
  • a node having a depth of level 2 may represent a unit generated as the first unit is divided twice.
  • a node having a depth of level n may represent a unit generated as the first unit is divided n times.
  • the leaf node may be the lowest node, and may be a node that cannot be further divided.
  • the depth of the leaf node may be the maximum level.
  • the predefined value of the maximum level may be 3. It can be said that the root node has the shallowest depth, and the leaf node has the deepest depth.
  • the level at which the unit exists may indicate unit depth.
  • Bitstream It may mean a stream of bits including encoded image information.
  • Parameter Set Corresponds to header information among structures in the bitstream. At least one of a video parameter set, a sequence parameter set, a picture parameter set, and an adaptation parameter set may be included in the parameter set. Also, the parameter set may include tile group, slice header, and tile header information. Further, the tile group may mean a group including several tiles, and may have the same meaning as a slice.
  • the adaptive parameter set may refer to a parameter set that can be shared by referring to different pictures, subpictures, slices, tile groups, tiles, or bricks.
  • information in the adaptation parameter set may be used by referring to different adaptation parameter sets in a subpicture, slice, tile group, tile, or brick in a picture.
  • the adaptation parameter set may refer to different adaptation parameter sets by using identifiers of different adaptation parameter sets in subpictures, slices, tile groups, tiles, or bricks in a picture.
  • adaptation parameter set may refer to different adaptation parameter sets using identifiers of different adaptation parameter sets in a slice, tile group, tile, or brick in a subpicture.
  • the adaptation parameter set may refer to different adaptation parameter sets by using identifiers of different adaptation parameter sets in tiles or bricks in a slice.
  • adaptation parameter set may refer to different adaptation parameter sets by using identifiers of different adaptation parameter sets in bricks within a tile.
  • the adaptation parameter set corresponding to the corresponding adaptation parameter set identifier may be used in the subpicture by including information on the adaptation parameter set identifier in the parameter set or header of the subpicture.
  • the adaptation parameter set corresponding to the corresponding adaptation parameter set identifier may be used in the tile by including information about the adaptation parameter set identifier in the parameter set or header of the tile.
  • an adaptation parameter set corresponding to the adaptation parameter set identifier can be used in the brick.
  • the picture may be divided into one or more tile rows and one or more tile columns.
  • the subpicture may be divided into one or more tile rows and one or more tile columns in a picture.
  • the subpicture is an area having a rectangular / square shape in a picture, and may include one or more CTUs. Also, at least one tile / brick / slice may be included in one subpicture.
  • the tile is an area having a rectangular / square shape in a picture, and may include one or more CTUs. Also, tiles can be divided into one or more bricks.
  • the brick may mean one or more CTU rows in a tile. Tiles may be divided into one or more bricks, and each brick may have at least one CTU row. Tiles that are not divided into two or more can also mean bricks.
  • the slice may include one or more tiles in a picture, and may include one or more bricks in a tile.
  • Entropy decoding a bitstream may mean determining a syntax element value, or entropy decoding itself.
  • Symbol It may mean at least one of syntax elements of an encoding / decoding target unit, a coding parameter, and a value of a transform coefficient. Further, the symbol may mean an object of entropy encoding or a result of entropy decoding.
  • Prediction Mode It may be information indicating a mode that is encoded / decoded by intra-prediction or a mode that is encoded / decoded by inter-prediction.
  • Prediction Unit It may mean a basic unit when performing prediction such as inter-screen prediction, intra-screen prediction, inter-screen compensation, in-screen compensation, motion compensation, and the like.
  • One prediction unit may be divided into a plurality of partitions having a smaller size or a plurality of lower prediction units.
  • the plurality of partitions may also be a basic unit in performing prediction or compensation.
  • the partition generated by the division of the prediction unit may also be a prediction unit.
  • Prediction unit partition may mean a form in which the prediction unit is partitioned.
  • Reference Picture List A list including one or more reference pictures used for inter prediction or motion compensation.
  • the types of the reference image list may include LC (List Combined), L0 (List 0), L1 (List 1), L2 (List 2), L3 (List 3), and one or more reference images for inter-screen prediction. Lists can be used.
  • Inter Prediction Indicator It may mean a prediction direction (unidirectional prediction, bidirectional prediction, etc.) between screens of the current block. Alternatively, it may mean the number of reference images used when generating the prediction block of the current block. Alternatively, it may mean the number of prediction blocks used when performing inter-frame prediction or motion compensation for the current block.
  • Prediction list utilization flag Indicates whether a prediction block is generated using at least one reference image in a specific reference image list.
  • the inter prediction indicator can be derived using the prediction list utilization flag, and, conversely, the prediction list utilization flag can be derived using the inter prediction prediction indicator. For example, when the prediction list utilization flag indicates the first value 0, it may indicate that the prediction block is not generated using the reference image in the reference image list, and when the second value 1 is indicated, the reference It is possible to indicate that a prediction block can be generated using an image list.
  • a reference picture index may refer to an index indicating a specific reference picture.
  • Reference Picture refers to an image referenced by a specific block for inter-frame prediction or motion compensation.
  • the reference image may be an image including a reference block referenced by a current block for inter prediction or motion compensation.
  • reference picture and “reference picture” may be used with the same meaning, and may be used interchangeably.
  • Motion Vector It may be a two-dimensional vector used for inter-screen prediction or motion compensation.
  • the motion vector may mean an offset between a block to be coded / decoded and a reference block.
  • (mvX, mvY) may represent a motion vector.
  • mvX may represent a horizontal component
  • mvY may represent a vertical component.
  • the search range may be a two-dimensional area in which a motion vector is searched during inter-screen prediction.
  • the size of the search area may be MxN.
  • M and N may each be positive integers.
  • Motion Vector Candidate When predicting a motion vector, it may mean a block that becomes a prediction candidate or a motion vector of the block. Also, the motion vector candidate may be included in the motion vector candidate list.
  • Motion Vector Candidate List may mean a list constructed using one or more motion vector candidates.
  • Motion Vector Candidate Index may indicate an indicator indicating a motion vector candidate in a motion vector candidate list. It may be an index of a motion vector predictor.
  • Motion Information At least one of a motion vector, a reference video index, an inter-screen prediction indicator, as well as a prediction list utilization flag, a reference video list information, a reference video, a motion vector candidate, a motion vector candidate index, a merge candidate, and a merge index. It may mean information including one.
  • Merge Candidate List A list formed by using one or more merge candidates.
  • Merge Candidate may mean spatial merge candidate, temporal merge candidate, combined merge candidate, combination predictive merge candidate, zero merge candidate, and the like.
  • the merge candidate may include motion information such as an inter prediction indicator, a reference image index for each list, a motion vector, a prediction list utilization flag, and an inter prediction prediction indicator.
  • Merge Index may indicate an indicator pointing to a merge candidate in the merge candidate list. Further, the merge index may indicate a block in which a merge candidate is derived among blocks reconstructed adjacent to the current block spatially and temporally. Further, the merge index may indicate at least one of motion information of the merge candidate.
  • Transform Unit A basic unit when performing residual signal encoding / decoding such as transform, inverse transform, quantization, inverse quantization, and transform coefficient encoding / decoding.
  • One conversion unit may be divided and divided into a plurality of lower conversion units having a smaller size.
  • the transform / inverse transform may include at least one of a primary transform / inverse transform and a secondary transform / inverse transform.
  • Scaling It may mean the process of multiplying the quantized level by the factor.
  • a transform coefficient may be generated as a result of scaling for the quantized level. Scaling can also be called dequantization.
  • Quantization parameter It may mean a value used when generating a quantized level using a transform coefficient in quantization. Alternatively, it may mean a value used to generate a transform coefficient by scaling a quantized level in inverse quantization.
  • the quantization parameter may be a value mapped to a quantization step size.
  • Residual quantization parameter may mean a difference (difference) between a predicted quantization parameter and a quantization parameter of a unit to be encoded / decoded.
  • Scan It may mean a method of sorting the order of coefficients in a unit, block or matrix. For example, arranging a two-dimensional array into a one-dimensional array is called a scan. Alternatively, arranging the one-dimensional array in the form of a two-dimensional array may also be called a scan or an inverse scan.
  • Transform Coefficient It may mean a coefficient value generated after the transform is performed in the encoder.
  • the decoder may mean a coefficient value generated after performing at least one of entropy decoding and inverse quantization.
  • a quantized level or a quantized transform coefficient level in which quantization is applied to a transform coefficient or a residual signal may also be included in the meaning of the transform coefficient.
  • Quantized Level A value generated by performing quantization on a transform coefficient or a residual signal in an encoder. Alternatively, it may mean a value that is an object of inverse quantization before performing inverse quantization in the decoder. Similarly, quantized transform coefficient levels resulting from transform and quantization may also be included in the meaning of the quantized level.
  • Non-zero Transform Coefficient It may mean a transform coefficient level having a non-zero size or a transform coefficient level having a non-zero size or a quantized level.
  • Quantization Matrix A matrix used in a quantization or inverse quantization process to improve the subjective or objective image quality of an image.
  • the quantization matrix can also be called a scaling list.
  • Quantization Matrix Coefficient It may mean each element in the quantization matrix.
  • the quantization matrix coefficient may also be referred to as a matrix coefficient.
  • Default matrix It may mean a predetermined quantization matrix predefined in the encoder and decoder.
  • Non-default matrix It is not previously defined in the encoder and the decoder, and may mean a quantization matrix signaled by the user.
  • Statistical value Statistical values for at least one of variables, encoding parameters, constants, etc. that have certain values that can be computed are the average value, weighted average value, weighted sum value, minimum value, maximum value, mode value, median value, and interpolation It can be at least one of the values.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration according to an embodiment of an encoding apparatus to which the present invention is applied.
  • the encoding device 100 may be an encoder, a video encoding device, or a video encoding device.
  • a video may include one or more images.
  • the encoding apparatus 100 may sequentially encode one or more images.
  • the encoding apparatus 100 includes a motion prediction unit 111, a motion compensation unit 112, an intra prediction unit 120, a switch 115, a subtractor 125, a transformation unit 130, and quantization. It may include a unit 140, an entropy encoding unit 150, an inverse quantization unit 160, an inverse transform unit 170, an adder 175, a filter unit 180, and a reference picture buffer 190.
  • the encoding apparatus 100 may perform encoding on the input image in intra mode and / or inter mode. Also, the encoding apparatus 100 may generate a bitstream including information encoded through encoding for an input image, and output the generated bitstream. The generated bitstream can be stored on a computer-readable recording medium, or can be streamed over a wired / wireless transmission medium.
  • the switch 115 When the intra mode is used as the prediction mode, the switch 115 may be switched to intra, and when the inter mode is used as the prediction mode, the switch 115 may be switched to inter.
  • the intra mode may mean an intra prediction mode
  • the inter mode may mean an inter prediction mode.
  • the encoding apparatus 100 may generate a prediction block for an input block of the input image.
  • the encoding apparatus 100 may encode the residual block using a residual between the input block and the prediction block.
  • the input image may be referred to as a current image that is a current encoding target.
  • the input block may be referred to as a current block that is an object of current encoding or a block to be encoded.
  • the intra prediction unit 120 may use a sample of a block that has been encoded / decoded around the current block as a reference sample.
  • the intra prediction unit 120 may perform spatial prediction for the current block using the reference sample, and generate prediction samples for the input block through spatial prediction.
  • intra prediction may mean intra-screen prediction.
  • the motion prediction unit 111 may search a region in which the input block is most matched from a reference image in a motion prediction process, and derive a motion vector using the searched region. . At this time, a search area may be used as the area.
  • the reference image may be stored in the reference picture buffer 190.
  • it when encoding / decoding of a reference image is processed, it may be stored in the reference picture buffer 190.
  • the motion compensation unit 112 may generate a prediction block for the current block by performing motion compensation using a motion vector.
  • the inter prediction may mean inter-screen prediction or motion compensation.
  • the motion prediction unit 111 and the motion compensation unit 112 may generate a prediction block by applying an interpolation filter to some regions in the reference image when the values of the motion vectors do not have integer values. .
  • motion prediction and motion compensation methods of a prediction unit included in a corresponding coding unit based on a coding unit are skip mode, merge mode, and improved motion vector prediction ( It can determine whether it is an advanced motion vector prediction (AMVP) mode, a current picture reference mode, or perform prediction or motion compensation between screens according to each mode.
  • AMVP advanced motion vector prediction
  • the subtractor 125 may generate a residual block using the difference between the input block and the prediction block.
  • the residual block may be referred to as a residual signal.
  • the residual signal may mean a difference between the original signal and the predicted signal.
  • the residual signal may be a signal generated by transforming, quantizing, or transforming and quantizing the difference between the original signal and the prediction signal.
  • the residual block may be a residual signal in block units.
  • the transform unit 130 may transform a residual block to generate transform coefficients and output the generated transform coefficients.
  • the transform coefficient may be a coefficient value generated by performing transform on the residual block.
  • the transform unit 130 may omit the transform for the remaining blocks.
  • a quantized level may be generated by applying quantization to a transform coefficient or a residual signal.
  • the quantized level may also be referred to as a transform coefficient.
  • the quantization unit 140 may generate a quantized level by quantizing a transform coefficient or a residual signal according to a quantization parameter, and output the generated quantized level. At this time, the quantization unit 140 may quantize the transform coefficient using a quantization matrix.
  • the entropy encoding unit 150 may generate a bitstream by performing entropy encoding according to a probability distribution on values calculated by the quantization unit 140 or encoding parameter values calculated during the encoding process. And can output a bitstream.
  • the entropy encoding unit 150 may perform entropy encoding on information about a sample of an image and information for decoding an image. For example, information for decoding an image may include a syntax element.
  • the entropy encoding unit 150 may use encoding methods such as exponential Golomb (CAVLC), context-adaptive variable length coding (CAVLC), and context-adaptive binary arithmetic coding (CABAC) for entropy encoding.
  • CAVLC exponential Golomb
  • CAVLC context-adaptive variable length coding
  • CABAC context-adaptive binary arithmetic coding
  • the entropy encoding unit 150 may perform entropy encoding using a variable length coding (VLC) table.
  • VLC variable length coding
  • the entropy encoding unit 150 derives a binarization method of a target symbol and a probability model of a target symbol / bin, and then derives the derived binarization method, probability model, and context model. Arithmetic coding may also be performed using.
  • the entropy encoding unit 150 may change a two-dimensional block form coefficient into a one-dimensional vector form through a transform coefficient scanning method to encode a transform coefficient level (quantized level).
  • Coding parameters such as syntax elements, may include information (flags, indexes, etc.) encoded by an encoder and signaled to a decoder, as well as information derived in an encoding process or a decoding process, and encode or decode an image. It can mean the information you need.
  • signaling the flag or index may mean that the encoder entropy-encodes the corresponding flag or index into a bitstream, and the decoder indicates the flag or index from the bitstream. It may mean entropy decoding.
  • the encoded current image may be used as a reference image for another image to be processed later. Accordingly, the encoding apparatus 100 may reconstruct or decode the encoded current image again, and may store the reconstructed or decoded image as a reference image in the reference picture buffer 190.
  • the quantized level may be dequantized in the inverse quantization unit 160.
  • the inverse transform unit 170 may be inverse transformed.
  • the inverse quantized and / or inverse transformed coefficients can be summed with the prediction block through the adder 175, and the reconstructed block can be generated by adding the inverse quantized and / or inverse transformed coefficients and the prediction block.
  • the inverse quantized and / or inverse transformed coefficient means a coefficient in which at least one of inverse quantization and inverse transform is performed, and may mean a reconstructed residual block.
  • the reconstruction block may pass through the filter unit 180.
  • the filter unit 180 may include at least one of a deblocking filter, a sample adaptive offset (SAO), and an adaptive loop filter (ALF) to a reconstructed sample, reconstructed block, or reconstructed image. Can be applied.
  • the filter unit 180 may also be referred to as an in-loop filter.
  • the deblocking filter can remove block distortion occurring at the boundary between blocks.
  • it may be determined whether to apply the deblocking filter to the current block based on samples included in a few columns or rows included in the block.
  • different filters may be applied according to the required deblocking filtering strength.
  • An appropriate offset value may be added to the sample value to compensate for the coding error using the sample adaptive offset.
  • the sample adaptive offset may correct the offset from the original image in units of samples for the deblocked image. After dividing the samples included in the image into a certain number of regions, it is possible to determine a region to perform an offset and apply an offset to the region or a method of applying an offset in consideration of edge information of each sample.
  • the adaptive loop filter may perform filtering based on a comparison value between the reconstructed image and the original image. After dividing the sample included in the image into a predetermined group, a filter to be applied to the corresponding group may be determined to perform filtering differently for each group. Information related to whether to apply the adaptive loop filter may be signaled for each coding unit (CU), and the shape and filter coefficient of the adaptive loop filter to be applied may be changed according to each block.
  • CU coding unit
  • the reconstructed block or reconstructed image that has passed through the filter unit 180 may be stored in the reference picture buffer 190.
  • the reconstructed block that has passed through the filter unit 180 may be part of the reference image.
  • the reference image may be a reconstructed image composed of reconstructed blocks that have passed through the filter unit 180.
  • the stored reference image may then be used for inter-screen prediction or motion compensation.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration according to an embodiment of a decoding apparatus to which the present invention is applied.
  • the decoding apparatus 200 may be a decoder, a video decoding apparatus, or a video decoding apparatus.
  • the decoding apparatus 200 includes an entropy decoding unit 210, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 230, an intra prediction unit 240, a motion compensation unit 250, and an adder 255. , A filter unit 260 and a reference picture buffer 270.
  • the decoding apparatus 200 may receive the bitstream output from the encoding apparatus 100.
  • the decoding apparatus 200 may receive a bitstream stored in a computer-readable recording medium, or a bitstream streamed through a wired / wireless transmission medium.
  • the decoding apparatus 200 may perform decoding on the bitstream in intra mode or inter mode. Also, the decoding apparatus 200 may generate a reconstructed image or a decoded image through decoding, and output a reconstructed image or a decoded image.
  • the switch When the prediction mode used for decoding is the intra mode, the switch can be switched to the intra mode.
  • the prediction mode used for decoding is the inter mode, the switch may be switched to inter.
  • the decoding apparatus 200 may decode the input bitstream to obtain a reconstructed residual block, and generate a prediction block. When the reconstructed residual block and the predicted block are obtained, the decoding apparatus 200 may generate a reconstructed block to be decoded by adding the reconstructed residual block and the predicted block.
  • the block to be decoded may be referred to as a current block.
  • the entropy decoding unit 210 may generate symbols by performing entropy decoding according to a probability distribution for a bitstream.
  • the generated symbols may include symbols in the form of quantized levels.
  • the entropy decoding method may be an inverse process of the entropy encoding method described above.
  • the entropy decoding unit 210 may change a one-dimensional vector form coefficient into a two-dimensional block form through a transform coefficient scanning method.
  • the quantized level may be inversely quantized by the inverse quantization unit 220 and inversely transformed by the inverse transformation unit 230.
  • the quantized level is a result of inverse quantization and / or inverse transformation, and may be generated as a reconstructed residual block.
  • the inverse quantization unit 220 may apply a quantization matrix to the quantized level.
  • the intra prediction unit 240 may generate a prediction block by performing spatial prediction on a current block using sample values of blocks that are already decoded around a block to be decoded.
  • the motion compensation unit 250 may generate a prediction block by performing motion compensation on a current block using a motion vector and a reference image stored in the reference picture buffer 270.
  • the motion compensation unit 250 may generate a prediction block by applying an interpolation filter to some areas in the reference image.
  • the adder 255 may add a reconstructed residual block and a predictive block to generate a reconstructed block.
  • the filter unit 260 may apply at least one of a deblocking filter, a sample adaptive offset, and an adaptive loop filter to a reconstructed block or reconstructed image.
  • the filter unit 260 may output a reconstructed image.
  • the reconstructed block or reconstructed image may be stored in the reference picture buffer 270 and used for inter prediction.
  • the reconstructed block that has passed through the filter unit 260 may be part of the reference image.
  • the reference image may be a reconstructed image composed of reconstructed blocks that have passed through the filter unit 260.
  • the stored reference image may then be used for inter-screen prediction or motion compensation.
  • 3 is a diagram schematically showing an image split structure when encoding and decoding an image. 3 schematically shows an embodiment in which one unit is divided into a plurality of sub-units.
  • a coding unit may be used.
  • An encoding unit may be used as a basic unit of image encoding / decoding.
  • an encoding unit may be used as a unit in which an intra prediction mode and an inter prediction mode are distinguished when encoding / decoding an image.
  • the coding unit may be a basic unit used for prediction, transform, quantization, inverse transform, inverse quantization, or encoding / decoding of transform coefficients.
  • the image 300 is sequentially divided in units of a largest coding unit (LCU), and a split structure is determined in LCU units.
  • LCU may be used in the same sense as a coding tree unit (CTU).
  • the division of the unit may mean division of a block corresponding to the unit.
  • the block partitioning information may include information about the depth of the unit. Depth information may indicate the number and / or degree of division of the unit.
  • One unit may be divided into a plurality of sub-units hierarchically with depth information based on a tree structure. In other words, the unit and sub-units generated by the division of the unit may correspond to a node and child nodes of the node, respectively.
  • Each divided sub-unit may have depth information.
  • the depth information may be information indicating the size of the CU, and may be stored for each CU. Since the unit depth indicates the number and / or degree of divisions of the unit, the division information of the sub-unit may include information regarding the size of the sub-unit.
  • the split structure may mean distribution of a coding unit (CU) in the CTU 310. Such a distribution may be determined according to whether to divide one CU into a plurality of (two or more positive integers including 2, 4, 8, 16, etc.) CUs.
  • the horizontal and vertical sizes of a CU created by splitting are half the horizontal size and half the vertical size of the CU before splitting, or the size smaller than the horizontal size and the vertical size of the CU before splitting, depending on the number of splits.
  • a size of at least one of a horizontal size and a vertical size of a divided CU may be reduced compared to at least one of a horizontal size and a vertical size of a CU before partitioning.
  • Partitioning of CUs can be done recursively up to a predefined depth or a predefined size.
  • the depth of the CTU may be 0, and the depth of the smallest coding unit (SCU) may be a predefined maximum depth.
  • the CTU may be a coding unit having the largest coding unit size as described above, and the SCU may be a coding unit having the smallest coding unit size.
  • the segmentation starts from the CTU 310, and whenever the horizontal and / or vertical size of the CU is reduced by the segmentation, the depth of the CU increases by one.
  • a non-divided CU may have a size of 2Nx2N.
  • a 2Nx2N sized CU may be divided into 4 CUs having an NxN size. The size of N can be reduced in half with each increase in depth.
  • information about whether a CU is divided may be expressed through partitioning information of a CU.
  • the segmentation information may be 1-bit information. All CUs except SCU may include segmentation information. For example, if the value of the split information is the first value, the CU may not be split, and if the value of the split information is the second value, the CU may be split.
  • a CTU having a depth of 0 may be a 64x64 block. 0 can be the minimum depth.
  • An SCU with a depth of 3 may be 8x8 blocks. 3 can be the maximum depth.
  • CUs of the 32x32 block and the 16x16 block may be represented by depth 1 and depth 2, respectively.
  • the horizontal and vertical sizes of the four divided coding units may have half the size compared to the horizontal and vertical sizes of the coding units before being split. have.
  • the divided 4 coding units may each have a size of 16x16.
  • the horizontal or vertical size of the two divided coding units may have a half size compared to the horizontal or vertical size of the coding unit before being split.
  • the two divided coding units may each have a size of 16x32.
  • the two divided coding units may each have a size of 8x16.
  • the horizontal or vertical size of the coding unit before splitting may be divided into three coding units by dividing the ratio by a ratio of 1: 2: 1.
  • the divided 3 coding units may have sizes of 16x8, 16x16, and 16x8, respectively, from the upper side.
  • the divided 3 coding units may have sizes of 8x32, 16x32, and 8x32 from the left, respectively.
  • the CTU 320 of FIG. 3 is an example of a CTU to which quad-tree splitting, binary-tree splitting, and 3-split-tree splitting are all applied.
  • quadtree splitting may be preferentially applied to CTU.
  • the coding unit that can no longer be split into a quadtree may correspond to a leaf node of the quadtree.
  • the coding unit corresponding to the leaf node of the quad tree may be a binary tree and / or a root node of a three-part tree. That is, the coding unit corresponding to the leaf node of the quadtree may not be divided into binary trees, divided into three divided trees, or further divided.
  • the coding unit corresponding to the leaf node of the quadtree is binary-tree-divided or a 3-divided-tree-divided coding unit, so that quadtree splitting is not performed again, thereby signaling block splitting and / or splitting information. It can be done effectively.
  • the splitting of the coding unit corresponding to each node of the quadtree may be signaled using quad splitting information.
  • the quad split information having a first value (eg, '1') may indicate that the corresponding coding unit is quad tree split.
  • the quad split information having a second value (eg, '0') may indicate that the corresponding coding unit is not quad tree split.
  • the quad segmentation information may be a flag having a predetermined length (eg, 1 bit).
  • Priority may not exist between the binary tree partition and the three-part tree split. That is, the coding unit corresponding to the leaf node of the quad tree may be divided into binary trees or divided into three divided trees. Also, the coding unit generated by the binary tree splitting or the three-divided tree splitting may not be further divided into a binary tree splitting or a three-divided tree splitting.
  • Partitioning when there is no priority between a binary tree partition and a three-part tree partition can be referred to as a multi-type tree partition. That is, the coding unit corresponding to the leaf node of the quad tree may be a root node of a multi-type tree.
  • the division of the coding unit corresponding to each node of the composite tree may be signaled using at least one of whether the composite tree is split, split direction information, and split tree information. In order to divide the coding unit corresponding to each node of the composite tree, whether or not to sequentially split, split direction information and split tree information may be signaled.
  • Whether to split the composite tree having a first value may indicate that the corresponding coding unit is split.
  • the split type tree information having a second value may indicate that the corresponding coding unit is not split.
  • the encoding unit may further include split direction information.
  • the split direction information may indicate a split direction of a composite tree split.
  • the split direction information having the first value (eg, '1') may indicate that the corresponding coding unit is split in the vertical direction.
  • the split direction information having the second value (eg, '0') may indicate that the corresponding coding unit is split in the horizontal direction.
  • the encoding unit may further include split tree information.
  • the split tree information may indicate a tree used for splitting a composite tree.
  • the split tree information having the first value (eg, '1') may indicate that the corresponding coding unit is split into a binary tree.
  • the split tree information having the second value (eg, '0') may indicate that the corresponding coding unit is split into three split trees.
  • the partitioning information, partitioning tree information, and partitioning direction information may be flags each having a predetermined length (eg, 1 bit).
  • At least one of quad split information, split type information, split direction information, and split tree information may be entropy-encoded / decoded.
  • information of a neighboring coding unit adjacent to the current coding unit may be used.
  • the split form of the left coding unit and / or the upper coding unit (divided or not, split tree and / or split direction) has a high probability of being similar to that of the current coding unit.
  • context information for entropy encoding / decoding of information of the current coding unit can be derived based on the information of the peripheral coding unit.
  • the information of the neighboring coding unit may include at least one of quad splitting information of the corresponding coding unit, whether or not to split the composite tree, splitting direction information, and splitting tree information.
  • binary tree partitioning may be preferentially performed. That is, binary tree splitting is applied first, and a coding unit corresponding to a leaf node of the binary tree may be set as a root node of a three-part tree. In this case, quad-tree splitting and binary-tree splitting may not be performed on the coding unit corresponding to the node of the three-split tree.
  • a coding unit that is no longer split by quadtree splitting, binary tree splitting, and / or tripartite splitting may be a unit of coding, prediction, and / or transformation. That is, the coding unit may no longer be split for prediction and / or transformation. Therefore, a split structure, split information, etc. for dividing the coding unit into a prediction unit and / or a transform unit may not exist in the bitstream.
  • the corresponding coding unit may be recursively divided until a size equal to or smaller than a size of the maximum transform block. For example, when the size of the coding unit is 64x64 and the size of the largest transform block is 32x32, the coding unit may be divided into four 32x32 blocks for transformation. For example, when the size of the coding unit is 32x64 and the size of the largest transform block is 32x32, the coding unit may be divided into two 32x32 blocks for transformation.
  • whether or not the coding unit for transformation is split is not signaled separately, and may be determined by comparing the horizontal or vertical of the coding unit with the horizontal or vertical of the largest transform block. For example, when the width of the coding unit is larger than the width of the largest transform block, the coding unit may be divided into two vertically. Also, when the length of the coding unit is greater than the length of the largest transform block, the coding unit may be divided into two horizontally.
  • Information about the maximum and / or minimum size of the coding unit and information about the maximum and / or minimum size of the transform block may be signaled or determined at a higher level of the coding unit.
  • the upper level may be, for example, a sequence level, a picture level, a tile level, a tile group level, a slice level, and the like.
  • the minimum size of the coding unit may be determined as 4x4.
  • the maximum size of the transform block may be determined as 64x64.
  • the minimum size of the transform block may be determined as 4x4.
  • Information on the minimum size (quadtree minimum size) of the coding unit corresponding to the leaf node of the quadtree and / or the maximum depth from the root node to the leaf node of the composite tree (maximum depth of the composite tree) is encoded. It can be signaled or determined at a higher level of the unit.
  • the upper level may be, for example, a sequence level, a picture level, a slice level, a tile group level, a tile level, and the like.
  • Information about the minimum size of the quadtree and / or information about the maximum depth of the composite tree may be signaled or determined for each of the in-screen slice and the inter-screen slice.
  • the difference information about the size of the CTU and the maximum size of the transform block may be signaled or determined at a higher level of the coding unit.
  • the upper level may be, for example, a sequence level, a picture level, a slice level, a tile group level, a tile level, and the like.
  • Information regarding the maximum size (the maximum size of the binary tree) of the coding unit corresponding to each node of the binary tree may be determined based on the size of the coding tree unit and the difference information.
  • the maximum size of the coding unit corresponding to each node of the three-division tree (the maximum size of the three-division tree) may have a different value depending on the type of slice.
  • the maximum size of a 3 split tree may be 32x32.
  • the maximum size of a three-part tree may be 128x128.
  • the minimum size of the coding unit corresponding to each node of the binary tree (minimum size of the binary tree) and / or the minimum size of the coding unit corresponding to each node of the three-division tree (minimum size of the three-part tree) is the minimum of the coding block. Can be set to size.
  • the maximum size of the binary tree and / or the maximum size of the three-part tree may be signaled or determined at the slice level.
  • the minimum size of the binary tree and / or the minimum size of the three-part tree may be signaled or determined at the slice level.
  • quad segmentation information whether or not to divide the composite tree, split tree information, and / or split direction information may or may not be present in the bitstream.
  • the coding unit does not include quad splitting information, and the quad splitting information may be inferred as a second value.
  • the coding unit when the size (horizontal and vertical) of the coding unit corresponding to the node of the composite tree is larger than the maximum size (horizontal and vertical) of the binary tree and / or the maximum size (horizontal and vertical) of the three-part tree, the coding unit is Binary tree partitioning and / or three-partitioning tree division may not be performed. Accordingly, information on whether to divide the composite tree is not signaled and can be inferred as a second value.
  • the size (horizontal and vertical) of the coding unit corresponding to the node of the composite tree is the same as the minimum size (horizontal and vertical) of the binary tree, or the size (horizontal and vertical) of the coding unit is the minimum size of the three-division tree (horizontal) And vertical)
  • the coding unit may not be divided into binary trees and / or divided into three trees. Accordingly, information on whether to divide the composite tree is not signaled and can be inferred as a second value. This is because, when the coding unit is split into binary trees and / or divided into three-division trees, an encoding unit smaller than the minimum size of the binary tree and / or the minimum size of the three-division tree is generated.
  • the binary tree partition or the three-part tree partition may be limited based on the size of the virtual pipeline data unit (hereinafter, the pipeline buffer size). For example, when a coding unit is divided into sub-coding units that are not suitable for the size of a pipeline buffer, by binary tree splitting or 3 split tree splitting, the corresponding binary tree splitting or 3 split tree splitting may be limited.
  • the pipeline buffer size may be the size of the largest transform block (eg, 64X64). For example, when the pipeline buffer size is 64X64, the division below may be limited.
  • NxM N and / or M is 1278 coding unit
  • the coding unit may not be split into binary trees and / or divided into three-division trees. Accordingly, information on whether to divide the composite tree is not signaled and can be inferred as a second value.
  • the composite type Information about whether a tree is split may be signaled. Otherwise, the coding unit may not be divided into binary trees and / or divided into three trees. Accordingly, information on whether to divide the composite tree is not signaled and can be inferred as a second value.
  • split direction information may be signaled. Otherwise, the segmentation direction information is not signaled and may be inferred as a value indicating a segmentable direction.
  • split tree information may be signaled. Otherwise, the split tree information is not signaled and can be inferred as a value indicating a splittable tree.
  • FIG. 4 is a view for explaining an embodiment of the intra-screen prediction process.
  • Arrows from the center of FIG. 4 to the outside may indicate prediction directions of prediction modes in the screen.
  • In-picture encoding and / or decoding may be performed using reference samples of neighboring blocks of the current block.
  • the neighboring block may be a reconstructed neighboring block.
  • intra-picture encoding and / or decoding may be performed using a value or encoding parameter of a reference sample included in a reconstructed neighboring block.
  • the prediction block may mean a block generated as a result of performing intra prediction.
  • the prediction block may correspond to at least one of CU, PU and TU.
  • the unit of the prediction block may be at least one of CU, PU and TU.
  • the prediction block may be a block of a square shape having a size of 2x2, 4x4, 16x16, 32x32 or 64x64, or may be a block of rectangular shape having sizes of 2x8, 4x8, 2x16, 4x16 and 8x16.
  • Intra prediction may be performed according to an intra prediction mode for a current block.
  • the number of prediction modes in the screen that the current block may have may be a predetermined fixed value, or a value determined differently according to properties of the prediction block.
  • the properties of the prediction block may include the size of the prediction block and the shape of the prediction block.
  • the number of intra prediction modes may be fixed to N regardless of the size of the block.
  • the number of prediction modes in the screen may be 3, 5, 9, 17, 34, 35, 36, 65, or 67.
  • the number of intra prediction modes may differ depending on the size of the block and / or the type of color component.
  • the number of prediction modes in the screen may be different depending on whether the color component is a luma signal or a chroma signal. For example, as the size of the block increases, the number of prediction modes in the screen may increase.
  • the number of intra prediction modes of the luminance component block may be greater than the number of intra prediction modes of the color difference component block.
  • the intra prediction mode may be a non-directional mode or a directional mode.
  • the non-directional mode may be a DC mode or a planar mode
  • the angular mode may be a prediction mode having a specific direction or angle.
  • the intra prediction mode may be represented by at least one of a mode number, a mode value, a mode number, a mode angle, and a mode direction.
  • the number of prediction modes in the screen may be one or more M pieces including the non-directional and directional modes.
  • a step of checking whether samples included in the reconstructed neighboring block are available as a reference sample of the current block may be performed.
  • a sample value of a sample that is not available as a reference sample using a value obtained by copying and / or interpolating at least one of the samples included in the reconstructed neighboring block. After replacing with, it can be used as a reference sample of the current block.
  • FIG. 7 is a diagram for describing reference samples available for intra prediction.
  • At least one of the reference sample line 0 to the reference sample line 3 may be used for intra-picture prediction of the current block.
  • samples of segments A and F can be padded with the nearest samples of segments B and E, respectively, instead of being taken from the reconstructed neighboring block.
  • Index information indicating a reference sample line to be used for intra-picture prediction of the current block may be signaled. If the upper boundary of the current block is the boundary of the CTU, only reference sample line 0 may be available. Therefore, in this case, the index information may not be signaled.
  • filtering on a prediction block described below may not be performed.
  • a filter may be applied to at least one of a reference sample or a prediction sample based on at least one of an intra prediction mode and a current block size.
  • a weighted sum of the upper and left reference samples of the current sample and the upper and lower left and right reference samples of the current block is used.
  • a sample value of a sample to be predicted can be generated.
  • an average value of upper and left reference samples of the current block may be used.
  • a prediction block may be generated by using reference samples at the top, left, top, and / or bottom left of the current block. Real-time interpolation may be performed to generate predicted sample values.
  • a prediction block for the current block of the second color component may be generated based on the corresponding reconstructed block of the first color component.
  • the first color component may be a luminance component and the second color component may be a color difference component.
  • parameters of the linear model between the first color component and the second color component may be derived based on the template.
  • the template may include upper and / or left peripheral samples of the current block and upper and / or left peripheral samples of the reconstruction block of the corresponding first color component.
  • the parameters of the linear model include sample values of a first color component having a maximum value among samples in a template, sample values of a second color component corresponding thereto, and sample values of a first color component having a minimum value among samples in a template. And a sample value of the second color component corresponding thereto.
  • a corresponding reconstruction block can be applied to the linear model to generate a predictive block for the current block.
  • sub-sampling may be performed on neighboring samples of the reconstructed blocks of the first color component and corresponding reconstructed blocks.
  • one sample of the second color component corresponds to four samples of the first color component
  • four samples of the first color component can be subsampled to calculate one corresponding sample.
  • parameter derivation of the linear model and intra-picture prediction between color components may be performed based on the subsampled corresponding sample.
  • Whether to perform intra-picture prediction between color components and / or a range of templates may be signaled as an intra-picture prediction mode.
  • the current block may be divided into two or four sub-blocks in the horizontal or vertical direction.
  • the divided sub-blocks may be sequentially restored. That is, intra-prediction may be performed on the sub-block to generate the sub-prediction block.
  • inverse quantization and / or inverse transformation may be performed on the sub-block to generate a sub-residual block.
  • the reconstructed subblock may be generated by adding the sub prediction block to the sub residual block.
  • the reconstructed sub-block may be used as a reference sample for intra-prediction of the next sub-block.
  • the sub-block may be a block including a predetermined number (eg, 16) or more samples.
  • the current block may be divided into two sub-blocks.
  • the current block cannot be divided into sub-blocks.
  • the current block can be divided into four sub-blocks.
  • Information regarding whether the sub-block-based intra prediction is performed and / or split direction (horizontal or vertical) may be signaled.
  • the sub-block-based intra prediction may be limited to be performed only when the reference sample line 0 is used. When intra-picture prediction based on the sub-block is performed, filtering on a prediction block described below may not be performed.
  • the final prediction block may be generated by performing filtering on the predicted prediction block within the screen.
  • the filtering may be performed by applying a predetermined weight to a sample to be filtered, a left reference sample, a top reference sample, and / or a top left reference sample.
  • the weight and / or reference sample (range, position, etc.) used for the filtering may be determined based on at least one of a block size, an intra prediction mode, and a position in a prediction block of a sample to be filtered.
  • the filtering may be performed only in a predetermined intra prediction mode (eg, DC, planar, vertical, horizontal, diagonal, and / or adjacent diagonal modes).
  • the adjacent diagonal mode may be a mode obtained by adding or subtracting k to the diagonal mode. For example, k may be a positive integer of 8 or less.
  • the intra-prediction mode of the current block may be entropy-encoded / decoded by predicting from the intra-prediction mode of a block existing around the current block. If the intra-prediction mode of the current block and the neighboring blocks are the same, information on whether the intra-prediction mode of the current block and the neighboring blocks are the same may be signaled using predetermined flag information. Also, indicator information for the intra-prediction mode that is the same as the intra-prediction mode of the current block may be signaled among the intra-prediction modes of a plurality of neighboring blocks.
  • entropy encoding / decoding may be performed based on the intra-prediction mode of the neighboring block to entropy encode / decode the intra-prediction mode information of the current block.
  • 5 is a view for explaining an embodiment of a prediction process between screens.
  • the square illustrated in FIG. 5 may represent an image.
  • an arrow in FIG. 5 may indicate a prediction direction.
  • Each image may be classified into an I picture (Intra Picture), a P picture (Predictive Picture), and a B picture (Bi-predictive Picture) according to an encoding type.
  • the I picture can be encoded / decoded through intra-prediction without inter-prediction.
  • the P picture may be encoded / decoded through inter-frame prediction using only reference images existing in a unidirectional (eg, forward or reverse).
  • the B picture may be encoded / decoded through inter-frame prediction using reference images existing in bi-directional (eg, forward and reverse).
  • it may be encoded / decoded through inter-frame prediction using reference images existing in the bi-direction or inter-screen prediction using reference images existing in one of forward and reverse directions.
  • the bi-directional may be forward and reverse.
  • the encoder can perform inter-picture prediction or motion compensation
  • the decoder can perform corresponding motion compensation.
  • Inter-screen prediction or motion compensation may be performed using reference images and motion information.
  • Motion information for the current block may be derived during inter-frame prediction by each of the encoding device 100 and the decoding device 200. Motion information may be derived using motion information of a reconstructed neighboring block, motion information of a collocated block (col block), and / or blocks adjacent to a call block.
  • the call block may be a block corresponding to a spatial position of the current block in a collocated picture (col picture) that has already been reconstructed.
  • the call picture may be one picture among at least one reference picture included in the reference picture list.
  • the method of deriving motion information may be different according to the prediction mode of the current block.
  • the prediction mode may be referred to as a motion merge mode.
  • a motion vector candidate list can be generated.
  • a motion vector candidate can be derived using the generated motion vector candidate list.
  • Motion information of the current block may be determined based on the derived motion vector candidate.
  • the motion vector of the call block or the motion vector of a block adjacent to the call block may be referred to as a temporal motion vector candidate, and the motion vector of the reconstructed neighboring block may be a spatial motion vector candidate.
  • the encoding apparatus 100 may calculate a motion vector difference (MVD) between a motion vector and a motion vector candidate of the current block, and entropy encode the MVD. Also, the encoding apparatus 100 may entropy encode a motion vector candidate index to generate a bitstream. The motion vector candidate index may indicate an optimal motion vector candidate selected from motion vector candidates included in the motion vector candidate list. The decoding apparatus 200 may entropy decode the motion vector candidate index from the bitstream, and select a motion vector candidate of a decoding target block from among motion vector candidates included in the motion vector candidate list using the entropy decoded motion vector candidate index. . Also, the decoding apparatus 200 may derive a motion vector of a block to be decoded through the sum of the entropy-decoded MVD and motion vector candidates.
  • MVD motion vector difference
  • the encoding apparatus 100 may entropy-encode the calculated resolution information of the MVD.
  • the decoding apparatus 200 may adjust the resolution of the entropy-decoded MVD using the MVD resolution information.
  • the encoding apparatus 100 may calculate a motion vector difference (MVD) between a motion vector and a motion vector candidate of a current block based on an affine model, and entropy encode the MVD.
  • the decoding apparatus 200 may derive the affine control motion vector of the block to be decoded through the sum of the entropy-decoded MVD and the affine control motion vector candidate to derive the motion vector in units of sub-blocks.
  • the bitstream may include a reference image index indicating a reference image, and the like.
  • the reference image index may be entropy-encoded and signaled from the encoding apparatus 100 to the decoding apparatus 200 through a bitstream.
  • the decoding apparatus 200 may generate a prediction block for a decoding target block based on the derived motion vector and reference image index information.
  • the merge mode may mean merging motions of a plurality of blocks.
  • the merge mode may refer to a mode in which motion information of a current block is derived from motion information of a neighboring block.
  • a merge candidate list may be generated using the restored motion information of the neighboring block and / or motion information of the call block.
  • the motion information may include at least one of 1) a motion vector, 2) a reference image index, and 3) an inter prediction indicator.
  • the prediction indicator may be unidirectional (L0 prediction, L1 prediction) or bidirectional.
  • the merge candidate list may indicate a list in which motion information is stored.
  • the motion information stored in the merge candidate list includes motion information of a neighboring block adjacent to the current block (spatial merge candidate) and motion information of a block collocated with the current block in the reference image (temporary merge candidate ( temporal merge candidate), new motion information generated by a combination of motion information already present in the merge candidate list, motion information of a block encoded / decoded before the current block (history-based merge candidate) And zero merge candidates.
  • the encoding apparatus 100 may entropy encode at least one of a merge flag and a merge index to generate a bitstream, and then signal the decoding apparatus 200.
  • the merge flag may be information indicating whether to perform a merge mode for each block
  • the merge index may be information about which block of neighboring blocks adjacent to the current block is to merge with.
  • neighboring blocks of the current block may include at least one of a left neighboring block, a top neighboring block, and a temporal neighboring block of the current block.
  • the encoding apparatus 100 may entropy-encode correction information for correcting a motion vector among motion information of merge candidates and signal the decoding apparatus 200.
  • the decoding apparatus 200 may correct the motion vector of the merge candidate selected by the merge index based on the correction information.
  • the correction information may include at least one of correction information, correction direction information, and correction size information.
  • a prediction mode for correcting a motion vector of a merge candidate based on signaled correction information may be referred to as a merge mode having a motion vector difference.
  • the skip mode may be a mode that applies motion information of neighboring blocks to the current block as it is.
  • the encoding apparatus 100 may entropy-encode information on which block motion information to use as motion information of the current block and signal the decoding apparatus 200 through a bitstream.
  • the encoding device 100 may not signal syntax elements related to at least one of motion vector difference information, an encoding block flag, and a transform coefficient level (quantized level) to the decoding device 200.
  • the subblock merge mode may mean a mode for deriving motion information in units of subblocks of a coding block (CU).
  • a sub-block merge mode When a sub-block merge mode is applied, motion information (sub-block based temporal merge candidate) and / or affine control points of a sub-block corresponding to a current sub-block in a reference image (or sub-block based temporal merge candidate)
  • a subblock merge candidate list may be generated using a motion control point motion vector merge candidate.
  • the triangular partition mode divides the current block diagonally to derive each motion information, derives each prediction sample using each derived motion information, and derives each derived prediction sample.
  • the weighting may mean a mode for deriving a prediction sample of the current block.
  • the inter-intra prediction mode may mean a mode in which a prediction sample generated by inter-frame prediction and a prediction sample generated by intra-picture prediction are weighted to derive a prediction sample of the current block.
  • the decoding apparatus 200 may correct the derived motion information itself.
  • the decoding apparatus 200 may search for a predefined region based on a reference block indicated by the derived motion information, and derive motion information having a minimum SAD as corrected motion information.
  • the decoding apparatus 200 may compensate for a prediction sample derived through inter-screen prediction using an optical flow.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a process of transformation and quantization.
  • a quantized level may be generated by performing a transform and / or quantization process on a residual signal.
  • the residual signal may be generated as a difference between an original block and a prediction block (a prediction block in a screen or a prediction block between screens).
  • the prediction block may be a block generated by intra prediction or inter prediction.
  • the transform may include at least one of a primary transform and a secondary transform. When the first transform is performed on the residual signal, a transform coefficient may be generated, and a second transform may be performed on the transform coefficient to generate a second transform coefficient.
  • the primary transform may be performed using at least one of a plurality of pre-defined transform methods.
  • a plurality of pre-defined transform methods may include DCT (Discrete Cosine Transform), DST (Discrete Sine Transform), or KLT (Karhunen-Loeve Transform) based transform.
  • a second transform may be performed on a transform coefficient generated after the first transform is performed.
  • the transform method applied in the first transform and / or the second transform may be determined according to at least one of encoding parameters of a current block and / or a neighboring block.
  • conversion information indicating a conversion method may be signaled.
  • DCT based conversion may include, for example, DCT2, DCT-8, and the like.
  • the DST based conversion may include, for example, DST-7.
  • the quantized level may be generated by performing quantization on the result of performing the first transform and / or the second transform or the residual signal.
  • the quantized level may be scanned according to at least one of an upper right diagonal scan, a vertical scan, and a horizontal scan based on at least one of an intra prediction mode or a block size / shape. For example, a coefficient of a block may be scanned using up-right diagonal scanning to change it into a one-dimensional vector form.
  • a vertical scan in which two-dimensional block shape coefficients are scanned in the column direction and a horizontal scan in which two-dimensional block shape coefficients are scanned in the row direction may be used instead of the upper right diagonal scan.
  • the scanned quantized level may be entropy coded and included in the bitstream.
  • the decoder may generate a quantized level by entropy decoding the bitstream.
  • the quantized level may be inversely scanned and arranged in a two-dimensional block form. At this time, at least one of a right top diagonal scan, a vertical scan, and a horizontal scan may be performed as a reverse scanning method.
  • Inverse quantization can be performed on the quantized level, secondary inverse transform may be performed depending on whether secondary inverse transform is performed, and primary inverse transform is performed according to whether primary inverse transform is performed on the result of the secondary inverse transform to restore Residual signal can be generated.
  • An inverse mapping of a dynamic range may be performed before in-loop filtering on the luminance component restored through intra-screen prediction or inter-screen prediction.
  • the dynamic range can be divided into 16 equal pieces, and the mapping function for each piece can be signaled.
  • the mapping function may be signaled at the slice level or tile group level.
  • An inverse mapping function for performing the inverse mapping may be derived based on the mapping function.
  • In-loop filtering, storage of reference pictures, and motion compensation are performed in a reverse-mapped region, and a prediction block generated through inter-screen prediction is converted to a mapped region by mapping using the mapping function, and then a reconstructed block is generated.
  • the prediction block generated by intra-prediction can be used to generate a reconstructed block without mapping / remapping.
  • the residual block may be converted into a reverse-mapped region by performing scaling on the chrominance component of the mapped region. Whether the scaling is available may be signaled at the slice level or tile group level.
  • the scaling can be applied only when the mapping for the luma component is available and the division of the luminance component and the division of the chrominance component follow the same tree structure.
  • the scaling may be performed based on an average of sample values of a luminance prediction block corresponding to the color difference block.
  • the luminance prediction block may mean a mapped luminance prediction block.
  • the lookup table is referenced to derive the value necessary for the scaling.
  • the residual block can be converted into an unmapped region.
  • Subsequent reconstruction of the color difference component block, intra-picture prediction, inter-picture prediction, in-loop filtering, and storage of the reference picture may be performed in the de-mapped region.
  • Information indicating whether mapping / de-mapping of the luminance component and the color difference component is available may be signaled through a sequence parameter set.
  • the prediction block of the current block may be generated based on a block vector indicating displacement between a current block and a reference block in the current picture.
  • a prediction mode for generating a prediction block with reference to the current picture may be referred to as an intra block copy (IBC) mode.
  • the IBC mode may include skip mode, merge mode, AMVP mode, and the like.
  • a merge candidate list is constructed, and a merge index is signaled so that one merge candidate can be specified.
  • the block vector of the specified merge candidate may be used as a block vector of the current block.
  • the merge candidate list may include at least one of a spatial candidate, a history based candidate, a candidate based on an average of two candidates, or a zero merge candidate.
  • a differential block vector can be signaled.
  • the prediction block vector can be derived from the left neighboring block and the top neighboring block of the current block.
  • the index as to which neighboring block to use may be signaled.
  • the prediction block of the IBC mode is included in the current CTU or the left CTU, and may be limited to blocks in a previously reconstructed region.
  • the value of the block vector may be limited so that the prediction block of the current block is located in three 64x64 block regions that are ahead of the 64x64 block to which the current block belongs in the coding / decoding order.
  • the value of the block vector in this way, it is possible to reduce memory consumption and complexity of the device according to the implementation of the IBC mode.
  • FIG. 8 is an encoding flow chart for an image encoding apparatus for the present invention.
  • the first transform and quantization may mean the first transform
  • the first inverse quantization and inverse transform may mean the first inverse transform
  • the second transform and quantization may mean the second transform
  • the inverse quantization and inverse transformation may mean a second inverse transformation
  • the secondary transform may be performed in order for the primary transform coefficient generated after the primary transform, and the primary transform may be performed in order for the secondary transform coefficient generated after the secondary transform. have.
  • the second inverse transform may be performed in order for the second transform coefficient generated after the first inverse transform
  • the first inverse transform may be performed in order for the first transform coefficient generated after the second inverse transform
  • the two transforms may be represented by N-order transform / inverse transform and M-order transform / inverse transform, respectively.
  • N and M may be 1 and 2, respectively.
  • N and M may be 2 and 1, respectively. That is, in order to distinguish the transformation methods from each other, the transform / inverse transform is expressed as primary and secondary, and the primary transform / inverse transform and the secondary transform / inverse transform may be independent of the order in which they are performed.
  • the first subtractor may receive an original signal and a prediction signal that is an output of an intra-screen predictor or an inter-screen predictor, and output a primary residual signal (residual signal).
  • the first-order transform and quantizer transforms the first-order residual signal to generate first-order transform coefficients, which can be input to an entropy encoder and a first-order inverse quantization and inverse transform.
  • the primary inverse quantization and inverse transformer may convert the input coefficients into a pixel region to output a reconstructed primary residual signal.
  • the second subtractor may receive the restored primary residual signal and the primary residual signal and subtract the two signals to output the secondary residual signal.
  • the quadratic transform and quantizer can generate a quadratic transform coefficient by transforming the quadratic residual signal.
  • the quadratic transform coefficients can be input to an entropy encoder and a quadratic inverse quantization and inverse transform.
  • the secondary inverse quantization and inverse transformer may output the reconstructed secondary residual signal by converting the input secondary transform coefficients into a pixel region.
  • the first adder may receive the reconstructed primary residual signal and the reconstructed secondary residual signal to generate a final reconstructed residual signal.
  • the second adder may generate the reconstructed pixels by adding the final reconstructed residual signal and the intra prediction signal or the inter prediction signal.
  • the loop filter may perform filtering on the reconstructed pixels and then store the decoded picture buffer.
  • the entropy encoder may perform first-order transform coefficients and second-order transform coefficients to perform independent entropy coding, or combine them into one transform coefficient block to perform entropy coding. At this time, it is possible to encode in an efficient manner in terms of compression efficiency by using binarization or transform coefficient scanning methods considering the statistical characteristics of the transform coefficients.
  • the encoder may perform quantization after performing both the first transform and the second transform. Also, the encoder may perform quantization after performing at least one of the first transform and the second transform. In addition, the encoder may perform a second inverse transform and a first inverse transform after performing inverse quantization as described in FIG. 6. The encoder may perform at least one of the second inverse transform and the first inverse transform after performing inverse quantization.
  • the encoder can selectively use a primary transform or a secondary transform.
  • first transform or only a second transform may be used in units of arbitrary blocks, CTUs, tiles, slices, pictures, or sequences.
  • primary and secondary transforms can be used.
  • the encoder can select an optimal transform method by minimizing the rate-distortion cost or by using a method having the smallest number of frequencies or the absolute sum of transform coefficients.
  • the encoder includes in the bitstream information indicating whether a primary transformation is performed in units of arbitrary blocks, slices, pictures, or sequences, whether secondary transformation is performed, or whether both primary and secondary transformations are performed. It can be sent to the decoder.
  • information on whether to perform the first transform may be transmitted through CBF (Coded Block Flag) information on the first transform coefficient block. If CBF is 0, it may mean that the 1st transform was not performed and if 1, CBF was performed.
  • CBF Coded Block Flag
  • information on whether to perform the second transform may be transmitted through CBF information on the second transform coefficient block. If CBF is 0, it may mean that the 2nd transform was not performed and 1 was performed.
  • a flag indicating whether primary transformation is performed on a picture-by-picture basis is transmitted, and when it is 0, primary transformation may not be performed on all blocks included in the current picture.
  • a flag indicating whether secondary transformation is performed on a picture-by-picture basis is transmitted, and when it is 0, secondary transformation may not be performed on all blocks included in the current picture.
  • a flag indicating whether primary transformation is performed in sequence units is transmitted, and if 0, primary transformation may not be performed for all blocks included in the current sequence.
  • a flag indicating whether to perform the secondary transform is performed in sequence units, and when it is 0, the secondary transform may not be performed for all blocks included in the current sequence.
  • the encoder can selectively use the first transform or the second transform according to the component type (luminance or color difference), block size, or prediction mode of the current block.
  • the sub / decoder is defined to always use both the primary transform and the secondary transform when using inter-screen prediction, information indicating whether to use the primary transform or whether to use the secondary transform is implied. You can find out and code the current block.
  • the sub / decoder when using the on-screen prediction, if the sub / decoder is defined to always use both primary and secondary transforms, information indicating whether to use the primary transform or whether to use the secondary transform is implied. You can find out and code the current block.
  • the first inverse transform may be omitted.
  • At least one arbitrary coefficient among the primary transform coefficients may be forcibly set to a non-zero value.
  • the second inverse transform may be omitted.
  • At least one of the secondary transform coefficients may be forcibly set to a non-zero value.
  • FIG. 9 is a decoding flowchart for an image decoding apparatus for the present invention.
  • the decoding device receives the bitstream and inputs it to the entropy decoder.
  • the entropy decoder can decode the first transform coefficient and / or the second transform coefficient for an arbitrary block by using binarization or transform coefficient scanning methods considering the statistical characteristics of the transform coefficient. At this time, two transform coefficient blocks may be generated by entropy decoding the first and second transform coefficients independently coded.
  • the combined first transform coefficient block and second transform coefficient block may be entropy decoded and decomposed into two transform coefficient blocks.
  • the primary inverse quantization and inverse transformer may output the reconstructed primary residual signal by converting the input primary transform coefficient into a pixel region.
  • the secondary inverse quantization and inverse transformer may output the reconstructed secondary residual signal by converting the input secondary transform coefficient into a pixel region.
  • the first adder may generate one final reconstructed residual signal by adding the restored primary residual signal and the restored secondary residual signal.
  • the second adder may generate the reconstructed pixels by adding a final reconstructed residual signal and a prediction signal that is an output of an intra-screen predictor or an inter-screen predictor.
  • the loop filter may filter the reconstructed pixels, and the filtered pixels may be stored in a decoded picture buffer and used as a reference picture for inter-frame prediction or as an output image when decoding a future picture.
  • the decoder may perform a second inverse transform and a first inverse transform after performing inverse quantization.
  • the decoder may perform at least one of a second inverse transform and a first inverse transform after performing inverse quantization.
  • the decoder entropy-decodes information indicating whether to use the first inverse transform and / or the second inverse transform in units of arbitrary blocks, slices, pictures, or sequences from the received bitstream, and selectively uses the first inverse transform and / or the second inverse transform. It can be decrypted.
  • the first inverse transform is not performed when CBF is 0, and the first inverse transform is performed when CBF is 0 through CBF information on the first transform coefficient block, which may indicate whether to perform the first inverse transform. You can.
  • secondary inverse transformation is not performed when CBF is 0, and secondary inverse transformation is performed when it is 1 and decoded. You can.
  • primary inverse transform may not be performed on all blocks included in the current picture.
  • secondary inverse transform may not be performed on all blocks included in the current picture.
  • the first inverse transform may not be performed on all blocks included in the current sequence.
  • secondary inverse transform may not be performed on all blocks included in the current sequence.
  • the decoder can selectively use the first inverse transform or the second inverse transform according to the component type (luminance or color difference), block size, or prediction mode of the current block.
  • the sub / decoder defines to always use both primary and secondary inverse transforms, information indicating whether to use the primary inverse transform or whether to use the secondary inverse transform implicitly It can find out and decode the current block.
  • the sub / decoder is defined to always use both primary and secondary inverse transformations when using on-screen prediction, information indicating whether to use primary inverse transformation or whether to use secondary inverse transformation is implicit. It can find out and decode the current block.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an embodiment of residual signal encoding according to the present invention.
  • the image encoding apparatus may perform residual signal encoding by performing steps [E4] through [E1].
  • the step [E1] may use at least one of [E1-1] and [E1-2].
  • the [ED1] step may use at least one of [ED1-1] and [ED1-2].
  • step [E2] at least one of [E2-1] and [E2-2] may be used.
  • Step [E4] may use at least one of [E4-1] and [E4-2].
  • 11 is a view for explaining an embodiment of the residual signal decoding according to the present invention.
  • the image decoding apparatus may perform residual signal decoding by performing [D3] in [D1].
  • [D1] may use at least one of [D1-1] and [D1-2].
  • the [ED1] step may be the same as the [ED1] step of FIG. 10.
  • the low frequency of the primary residual signal may be obtained by using DC transformation or low frequency transformation for the primary residual signal block, which is the difference between the intra prediction or the inter prediction signal for the current block and the original signal.
  • quantization may be performed on the corresponding low frequency to reduce the size of information even if signal distortion occurs.
  • an error of the residual signal may be greater than performing one transform and quantization. Therefore, to reduce quantization error for low frequencies of DC or N (where N is a positive integer greater than 1 and may be smaller than the number of pixels in a block), it is better than the quantization parameter (QPa) used for the existing residual signal.
  • DC or N low-frequency transform coefficients can be encoded without loss by using a relatively small quantization parameter (QPb) or by omitting transform and quantization.
  • the difference between QPa and QPb can be transmitted through a parameter set or header (SPS, PPS, etc.), and the decoder performs primary transformation and quantization using this difference and the quantization parameter (QPa) of the current block.
  • SPS signal-to-Pb
  • QPa quantization parameter
  • the DC transform can be expressed as a process of obtaining the average value of the residual signal, and in order to increase the precision of the transform process, the value scaled up to the average value (DC value) in the transform process is defined as an input value of the quantization process. You can.
  • DC conversion may be defined as a process of performing DCT-2 conversion in a horizontal direction and a vertical direction with respect to an existing residual signal as it is and extracting a result value of the lowest frequency.
  • DC quantization uses the quantization method for the existing residual signal as it is for the average value of the residual signal or the scaled-up average value, but derives a quantized DC transform coefficient for the average value or the scaled-up average value. can do.
  • the low frequency conversion may be defined as a process of extracting N low frequencies including the lowest frequency after performing the conversion on the residual signal.
  • the transformation may mean a transformation such as rotation transformation as well as DCT or DST transformation.
  • N may be a positive integer.
  • K residual signals or transform coefficients may be transformed.
  • K may be a positive integer, and may be a number smaller than W * H. That is, it is possible to perform transformation on K residual signals or transform coefficients having a smaller number than the block size WxH, and extract N transform coefficients.
  • N may be smaller than K.
  • the conversion kernel used for low-frequency conversion may use a conversion kernel that can most efficiently express the low-frequency components most frequently generated in the residual signal.
  • the most efficient transform kernel may be a transform kernel capable of expressing a residual signal with a relatively small number of frequencies.
  • the encoder may selectively use a transform kernel used for low-frequency transformation in block units, picture units, or sequence units.
  • the block may mean at least one of a coding block, a prediction block, and a transform block.
  • information on the type of the selected transform kernel may be signaled from the encoder to the decoder.
  • the quantization for the N low frequencies uses the existing quantization method for the residual signal (the quantization method for the secondary residual signal), but it is possible to derive N quantized coefficients by performing quantization on only N transform coefficients.
  • N may be set to the same value as the sub / decoder, or may be used as a fixed value according to the size of the residual block or transmitted through a parameter set or header (SPS, PPS, etc.).
  • the quantized coefficient value may be set to 0 for the remaining transform coefficients not included in the N transform coefficients. That is, at least one of quantization and inverse quantization may be performed only on the N transform coefficients, and at least one of quantization and inverse quantization on the remaining transform coefficients not included in N may be determined as a value of 0. have.
  • a transform kernel used for primary or secondary transform may be selectively used.
  • DST-7, DCT-4, DST-4, and DCT-8 are used for intra-prediction
  • DCT-2 is used for inter-prediction to perform low-frequency transformation of the primary residual signal. Can be done.
  • At least one of DCT-2, DST-7, and DCT-8 is used for intra prediction, and at least one of DST-7 and DCT-8 is used for intra prediction.
  • Low frequency conversion can be performed.
  • At least one of DST-7, DCT-4, DST-4, and DCT-8 has a characteristic that an error amount increases as a distance from a reference sample increases as a residual signal generated after intra prediction within the screen Using the low-frequency basis vector of, DCT-2 can perform frequency conversion more efficiently.
  • the residual signals in the block may have a luminance difference of a certain size due to a change in the brightness of an object due to a change in illumination and movement between a reference picture and a current picture in prediction between screens. It is possible to perform low-frequency conversion more efficiently than DCT-8 or DST-7.
  • the formula of each transform can be expressed by Equations 1 to 3, and examples of the basis vector are expressed in FIGS. 21 to 23.
  • selecting a large block in the encoder generally means that the prediction is good, so a transform such as DCT-2 can be efficient. Therefore, if the block size is greater than or equal to an arbitrary size, the encoder can efficiently perform low-frequency transformation by performing a primary transformation using DCT-2.
  • the encoder may perform the transform (secondary transform) on the existing residual signal by omitting the first transform.
  • arbitrary block size information may be used by the sub / decoder to define a predetermined size, or may transmit block size information through a parameter set or a header (SPS, PPS, etc.).
  • the primary transform when transforming a block of size WxH, the primary transform can be performed only when at least one of the lengths in the horizontal (W) and vertical (H) directions is less than an arbitrary size, and is omitted in other cases. You can.
  • the size information of the sub / decoder may be used by the sub / decoder, or the size information may be transmitted through a parameter set or a header (SPS, PPS, etc.).
  • the secondary transform may be performed only when at least one of the lengths in the horizontal (W) and vertical (H) directions is less than an arbitrary size, and may be omitted in other cases.
  • the size information of the sub / decoder may be used by the sub / decoder, or the size information may be transmitted through a parameter set or a header (SPS, PPS, etc.).
  • the W and H may be positive integers, and may be 128.
  • the encoder may obtain a reconstructed primary residual signal by performing inverse transform on primary transform coefficients that are the result of the primary transform.
  • the primary inverse transform step may also be omitted.
  • the first inverse transform step may be omitted.
  • the decoder may entropy decode a CBF syntax element indicating whether a non-zero coefficient is present in the primary low-frequency transform coefficient block from the bitstream, and thus, when the CBF is 0, the low-frequency inverse transform step may be omitted.
  • DC inverse conversion may be performed.
  • Inverse quantization can derive an inverse quantized DC coefficient using the same quantization parameter (QP) used in [E1].
  • the reconstructed primary residual signal block can be derived by filling samples in the primary residual signal block having the same size as the block with the restored DC value.
  • the quantized DC coefficient is included in the lowest frequency and the coefficients for the rest of the frequencies are set to 0 to generate a transform coefficient block, and then the inverse transform is performed to perform the primary residual reconstructed.
  • Signal blocks can be derived.
  • step [E1] When the low frequency conversion is performed in step [E1], inverse conversion for the low frequency may be performed. At this time, inverse quantization for N low frequencies may be performed using the same quantization parameter used in the [E1] step.
  • the inverse transform using the inverse transform kernel corresponding to the transform kernel used in step [E1] may be performed to derive the reconstructed primary residual signal block.
  • four low-frequency transform coefficients may be generated in the same format as the current block size.
  • the first residuals reconstructed by generating the transform coefficient block by placing the four quantized low-frequency transform coefficients in the same region of the transform coefficient block and setting the remaining coefficients to 0, and then performing inverse transformation on the transform coefficient block Signal blocks can be derived.
  • the secondary residual signal may be derived by subtracting the DC (average value) or the restored low-frequency signal from the primary residual signal. If the DC value is 0 or all of the low frequency signals are 0, the secondary residual signal may be derived to the same value as the primary residual signal.
  • the secondary residual signal may be derived by subtracting the restored DC value for all samples in the primary residual signal block.
  • the secondary residual signal may be derived by subtracting the DC value (average value) of the primary residual signal from each sample in the primary residual signal block instead of the restored DC value.
  • the secondary residual signal may be derived by subtracting the reconstructed primary residual signal block with respect to the primary residual signal block.
  • the encoder may derive the secondary residual signal by subtracting the primary residual signal block and the primary residual signal block, which are reconstructed losslessly by omitting quantization, in units of pixels.
  • the encoder may derive a secondary transform coefficient block by performing transformation on the secondary residual signal block.
  • the second residual signal may be transformed using transform kernels using base vectors other than the transform kernel used in the first transform and quantization steps.
  • a DCT-2, DCT-8, DCT-4, DST-4, or DST-7 transform kernel may be used for the secondary transform.
  • the conversion kernel used in the primary conversion is DST-7 or DCT-8
  • the DCT-2, DCT-4, DST-4, DST-7, or DCT-8 conversion kernel can be used for the secondary conversion.
  • a transform kernel used for secondary transform may be selectively used.
  • DST-7 or DCT-8 Due to the characteristics of the residual signal after prediction in the picture, efficient conversion results can be obtained by using a low-frequency basis vector of DST-7 or DCT-8, but since high-frequency components do not have such characteristics, DST-7 or DCT is used for secondary conversion. Conversions such as DCT-2, DCT-4 or DST-4 other than -8 may be efficient.
  • the low-frequency basis vector of DCT-2 can be used to efficiently perform the transformation for low frequencies, but the high-frequency component is texture difference information due to movement such as movement and rotation of an object.
  • DST-7, DCT-4, DST-4, or DCT-8 may be efficient for the difference conversion.
  • the secondary transform can be performed only on frequencies other than frequencies used in the primary transform.
  • T0 to Ta of DCT-2 (where a is a positive integer greater than 0 and less than 8) basis vectors for a secondary residual signal block of size 8x8 in the horizontal and vertical directions.
  • DCT-8, DCT-4, DST-4 or DST-7 may be transformed using basis vectors of Ta + 1 to T7 frequencies.
  • 16 and 17 are diagrams illustrating examples of basis vectors used for first-order and second-order transforms.
  • 16 shows a basis vector used for each frequency when the T0 and T1 basis vectors of DCT-2 are used in the first transform.
  • FIG. 17 shows basis vectors used for respective frequencies when T2 to T7 basis vectors of DST-7 are used in the second transform.
  • the encoder can perform frequency transform using a transform kernel that can minimize rate-distortion cost as one or more transform kernels as a candidate or can express them with the lowest number of frequencies.
  • information about the transform kernel used may be signaled from the encoder to the decoder.
  • transform kernels can be used for the horizontal and vertical directions, and the transform kernel to be used in each direction can also use a transform kernel that can minimize rate-distortion cost or can be expressed with the smallest number of frequencies.
  • each rate-distortion cost is calculated for 3 transform kernels for the secondary residual signal block.
  • an inverse transform step and entropy coding for a corresponding transform coefficient block can be performed.
  • the first transform coefficient which is the result of the first residual signal transform and the second transform coefficient, which is the result of the second residual signal transform, may be encoded as an independent transform coefficient block or may be encoded as one transform coefficient block.
  • entropy encoding may be performed using binarization considering statistical characteristics of coefficients in one or two transform coefficient blocks.
  • block-level flag information may be entropy-encoded and transmitted so that the decoder can recognize whether the primary transform added by the present invention is used.
  • the encoder transmits flag information on whether to use the first transform in an arbitrary slice, picture, or sequence unit to a decoder, and when the first transform is not used in slice, picture, or sequence units, flag information in block units Can be omitted.
  • the encoder may transmit flag information on whether to use the primary transform in units of arbitrary slices, pictures, or sequences.
  • the encoder may perform entropy encoding after quantization on a primary transform coefficient block, that is, primary transformed coefficients, and independently perform entropy encoding after quantization on a secondary transform coefficient block.
  • the encoder performs DC transformation on the primary residual signal, and when the size of the secondary transform coefficient block is WxH, it can quantize and entropy up to 1 + WxH transform coefficients.
  • K can be used instead of 1 + WxH.
  • K may be a positive integer, and may be a number smaller than W * H.
  • the encoder may perform N low-frequency transforms on the primary residual signal and quantize and entropy-encode up to N + WxH transform coefficients when the size of the secondary transform coefficient block is WxH.
  • N + WxH K can be used instead of N + WxH.
  • K may be a positive integer, and may be a number smaller than N + W * H.
  • the encoder may combine the primary transform coefficient block and the secondary transform coefficient block into a transform coefficient block having the same size as the current block, quantize, and perform entropy encoding.
  • the encoder performs DC transformation on the primary residual signal, and when the size of the secondary transform coefficient block is WxH, the lowest frequency in the secondary transform coefficient block can be removed. Then, the encoder may insert a DC transform result at the lowest frequency position (0,0) to generate a transform coefficient block having a WxH size equal to the current block size, and perform entropy coding on the block.
  • K transform coefficients may be used instead of WxH sized blocks.
  • K may be a positive integer, and may be a number smaller than W * H.
  • the encoder inserts the DC transform result at the lowest frequency position, and then, in the raster order, the remaining coefficients except the maximum frequency among the coefficients of the secondary transform coefficient block, from the (1,0) position to the lower right position of the block.
  • a transform coefficient block having a WxH size equal to the current block size may be generated by rearranging or rearranging from (1, 0) or (0, 1) positions in zigzag order or diagonal order.
  • the coder can quantize the generated transform coefficient block and perform entropy coding.
  • K transform coefficients may be used instead of WxH sized blocks.
  • K may be a positive integer, and may be a number smaller than W * H.
  • two transform coefficient blocks are composed of one transform coefficient block and entropy encoding may be performed.
  • the encoder performs N low-frequency transforms on the primary residual signal, and when the size of the secondary transform coefficient block is WxH, removes N low-frequency positions in the zigzag order from the upper left in the secondary transform coefficient block, A transform coefficient block having a WxH size equal to the current block size may be generated by inserting the first transform coefficients at a low frequency position. Then, the coder can quantize the generated transform coefficient block and perform entropy coding. At this time, K transform coefficients may be used instead of WxH sized blocks.
  • K may be a positive integer, and may be a number smaller than W * H.
  • the encoder removes N low frequency positions in a zigzag order or diagonal order from the top left to the bottom right in the second transform coefficient block, inserts the first transform coefficients at a low frequency position, and then adds N high frequencies of the second transform coefficients.
  • the remaining transform coefficients except for the N primary transform coefficients may be rearranged in a zigzag order or diagonal order to generate a transform coefficient block having a WxH size equal to the current block size.
  • the coder can quantize the generated transform coefficient block and perform entropy coding.
  • K transform coefficients may be used instead of WxH sized blocks.
  • K may be a positive integer, and may be a number smaller than W * H.
  • the decoder can perform entropy decoding using binarization using statistical characteristics from the received bitstream.
  • the decoder may derive up to two independent transform coefficient blocks by performing entropy decoding, or may derive a primary transform coefficient block and a secondary transform coefficient block from a combined transform coefficient block.
  • the decoder can entropy decode the received bitstream to derive N low-frequency transform coefficients and a block of transform coefficients of the same number of samples as the current block size.
  • the decoder performs DC inverse transform on the primary residual signal, and when the size of the secondary transform coefficient block is WxH, entropy decodes 1 + WxH transform coefficients to generate one DC transform coefficient and one WxH size. It is possible to derive the transform coefficient block of.
  • K can be used instead of 1 + WxH.
  • K may be a positive integer, and may be a number smaller than W * H.
  • the decoder performs N low-frequency inverse transforms on the primary residual signal and, when the size of the secondary transform coefficient block is WxH, entropy decodes N + WxH transform coefficients and performs N primary transform coefficient blocks and It is possible to derive a quadratic transform coefficient block of WxH size.
  • N + WxH K can be used instead of N + WxH.
  • K may be a positive integer, and may be a number smaller than N + W * H.
  • the decoder may entropy decode transform coefficients equal to the number of samples of the current block from the received bitstream to derive N low frequency transform coefficients and a transform coefficient block having the same size as the current block size.
  • the decoder when a DC transform coefficient and a second transform coefficient block are combined and coded for the first residual signal, the decoder considers the coefficients present at the lowest frequency position (0,0) as DC transform coefficients and the remaining coefficients It is possible to derive a quadratic transform coefficient block.
  • the decoder may derive the secondary transform coefficient block by considering the lowest frequency of the secondary transform coefficient block as 0 or by considering the coefficient for the maximum frequency as 0. In the latter case, the decoder may rearrange the transform coefficients so that the coefficient corresponding to the lowest frequency is located in the upper left using the same coefficient scanning order (zigzag or diagonal) used by the encoder.
  • FIG. 19 is a view showing an example of decomposing a combined transform coefficient block into a first transform coefficient block (DC transform coefficient) and a second transform coefficient block.
  • the decoder when the primary transform coefficient block and the secondary transform coefficient block are combined and entropy-coded to the same size as the current block, the decoder performs a zigzag or diagonal scan sequence of N coefficients located at a low frequency in the combined transform coefficient block.
  • a 2D-type transform coefficient block is generated, and coefficients corresponding to the remaining frequencies are regarded as 0 to derive a primary transform coefficient block.
  • the decoder may derive a second transform coefficient block using the remaining coefficients except N low frequency coefficients among the combined transform coefficient blocks.
  • the decoder may derive a secondary transform coefficient block by considering the second N low-frequency coefficients as 0 or the coefficients for the N high-frequency frequencies from the maximum frequency as 0. In the latter case, the decoder can rearrange the transform coefficients so that the lowest frequency is located at the upper left using the transform coefficient scan order (zigzag or diagonal) used by the encoder.
  • the encoder / decoder predicts the DC transform coefficient of a current block using an average value of a residual signal of spatially adjacent blocks or a DC transform coefficient, and entropy encodes and decodes the difference value can do.
  • the encoder / decoder may entropy encode and decode the DC transform coefficients of the current block without prediction.
  • the encoder / decoder uses the average value or DC transform coefficients for the reconstructed residual signal of at least one or more blocks using DC transform among the blocks (top, left, top, left, or top right) that have been encoded / decoded adjacent to the current block.
  • DC conversion coefficients can be predicted.
  • the encoder / decoder may entropy encode and decode the difference value between the predicted DC transform coefficient and the DC transform coefficient (average value) of the current block.
  • the encoder / decoder predicts the average value of the DC transform coefficients of the blocks as a DC transform coefficient, or among the neighboring blocks, the block having the closest spatial distance to the current block
  • the DC conversion coefficient can be predicted using the DC conversion coefficient of.
  • the DC transform coefficient can be predicted using the DC transform coefficient at a fixed position (upper or left) of the encoder / decoder.
  • the encoder / decoder may be used for the reconstructed residual signal of the block having the same block size or the same prediction mode or DCT transform kernel as the current block among the blocks (upper, left, upper left, or upper right) that are adjacent to the current block and have been decoded and decoded.
  • the DC transform coefficient can be predicted using the average value or the transform coefficient value located at the lowest frequency.
  • the encoder / decoder may entropy encode and decode the difference value between the predicted DC transform coefficient and the DC transform coefficient (average value) of the current block.
  • the encoder / decoder is the average value or the lowest value for the reconstructed residual signal of the blocks.
  • the predicted DC transform coefficients of the current block can be derived using the average values of the transform coefficients located in the frequency.
  • the encoder / decoder may derive the predicted DC transform coefficient using a DC transform coefficient at a fixed position (top or left).
  • the encoder treats the DC transform coefficient of the block using the DC transform so that 0 does not occur when using the DC transform method selectively. can do.
  • the encoder / decoder can entropy encode and decode a value obtained by subtracting 1 from the absolute value of the DC transform coefficient.
  • the encoder / decoder converts a 2D transform coefficient block into 1D transform coefficients using zigzag scan or diagonal scan, etc., from the maximum frequency to the maximum frequency or the lowest frequency to the maximum frequency.
  • the scanning method used may be the same as the scanning method used in the secondary transform coefficient block, or a scanning method defined by the sub / decoder may be used.
  • the encoder / decoder can predict the transform coefficients of the primary transform coefficient block using transform coefficients of the primary transform coefficient blocks of spatially adjacent blocks, and entropy encode and decode the difference value.
  • the encoder / decoder may entropy encode and decode the first transform coefficient block of the current block without predicting it.
  • the encoder / decoder may be predicted using the transform coefficients of the corresponding blocks. That is, the encoder / decoder can entropy encode and decode a difference value between a coefficient in a predicted primary transform coefficient block located in the same frequency and a coefficient in a primary transform coefficient block of the current block.
  • the encoder / decoder is the same as the current block by using the average value of the transform coefficients for each frequency of the corresponding blocks.
  • the transform coefficients of the frequency can be predicted.
  • the encoder / decoder may predict transform coefficients of the same frequency of the current block using coefficients in a transform coefficient block at a fixed position (upper or left).
  • the encoder / decoder has at least one coefficient having a non-zero value because the result of the final reconstructed block is the same as omitting the primary transform. Can handle it.
  • the encoder / decoder can entropy encode and decode a value obtained by subtracting 1 from the absolute value of the transform coefficient.
  • the encoder since the CBF indicating whether there is a non-zero transform coefficient is always assumed to be 1, the encoder may not transmit the CBF for the primary low-frequency transform coefficient block.
  • the encoder can process such a case not to occur. That is, since the CBF indicating whether the non-zero transform coefficient is present is always assumed to be 1 in the secondary transform coefficient block, the encoder may not transmit the CBF for the primary transform coefficient block. In addition, since the transform coefficient that can be transmitted last among the transform coefficients may always be an integer other than 0, the encoder / decoder can entropy encode and decode a value obtained by subtracting 1 from the absolute value of the coefficient.
  • Encoder / decoder coefficient information in DC transform coefficient or first transform coefficient block or second transform coefficient block or combined transform coefficient block (differentiated value from the predicted transform coefficient or the absolute value or absolute value of the transform coefficient and subtracted 1) Value), it is possible to perform binarization considering statistical characteristics.
  • binarization may mean a process of converting the size and code information of the coefficients into a binary bitstream in a coder or a process of converting a binary string that is an input of a binary arithmetic coder.
  • the binarization may mean a binary method for converting the size and code information of a coefficient from a bitstream in a decoder or a binary method for converting the size and code information of a coefficient from the output of a binary arithmetic decoding.
  • the size information of the coefficient may be binarized using a binarization method such as truncated rice, unary, truncated unary, and the like.
  • a binarization method such as truncated rice, unary, truncated unary, and the like.
  • a binary value is averaged using updateable probability (probability of occurrence of 0 or 1) for binary values near the value of 0. It can be expressed as 1 bit or less to improve the compression rate.
  • binarization may be performed using a binarization method such as a k-th order exponential Golomb and a fixed length.
  • binarization may be performed by combining at least two binarization methods among the binarization methods.
  • the encoder / decoder performs binarization using the truncated unary binarization method, and the c value is exceeded.
  • the truncated unary binarization can be performed for the remaining xc values followed by binarization using the k-order exponential-Golomb binarization method.
  • FIG. 20 is an example of a binary sequence that is an output of a binarization process for input symbols 0 to 15 for a case where c is 10 by combining a truncated unary binarization and a zero-order exponential Golomite binarization.
  • the compression ratio may be improved by increasing or decreasing k according to a transform coefficient or symbol size that has been previously binarized.
  • the encoder / decoder increases the k-order to obtain the current encoding and decoding.
  • the size of a symbol to be decoded is large, the size of the current symbol can be expressed with a shorter number of bits than the low-order exponential-Golomb binarization method.
  • the encoder / decoder may maintain or reduce the k-order to express the size of the symbol with a shorter number of bits than the high-order exponential-golombinary binarization method when the size of the symbol to be encoded and decoded is small.
  • the first transform coefficients and the second transform coefficients may be entropy-encoded and decoded using different binarization methods or different probability information.
  • the transform coefficients that are the primary transform result and the transform coefficients that are the secondary transform result may use a different order exponential-Golomb binarization method.
  • the encoder / decoder may derive the reconstructed secondary residual signal block by performing inverse transform on the secondary transform coefficient block.
  • the encoder / decoder may perform inverse transform on the second transform coefficient block using inverse transform kernels other than the inverse transform kernel used in the first inverse transform step.
  • the kernel used for inverse transformation on the primary transform coefficient block or DC transform coefficient is DCT-2, DCT-2, DCT-8, DCT-4, and DST- are used for inverse transform on the secondary transform coefficient block.
  • a 4 or DST-7 inverse transform kernel can be used.
  • the kernel used when inverse transforming the primary transform coefficient block or DC transform coefficient is DST-7 or DCT-8, DCT-2, DCT-4, DST-4, inverse transform for the secondary transform coefficient block
  • a DST-7 or DCT-8 conversion kernel can be used.
  • the kernel used for inverse transform of the quadratic transform coefficient block may be selectively used according to prediction mode information (intra prediction or inter prediction) of the current block or block size information of the current block.
  • DCT-2, DST-7, DCT-4, DST-4, or DCT-8 may be used for inverse transformation of a quadratic transform coefficient block for a block using an intra prediction mode.
  • a transform such as DST-7, DCT-4, DST-4 or DCT-8 other than DCT-2 may be used.
  • the encoder / decoder can perform the second inverse transform only on frequencies other than the inverse transformed frequencies in the first inverse transform.
  • the encoder / decoder has T0 to Ta of DCT-2 (a is a positive integer greater than 0 and less than 8) for a secondary residual signal block of size 8x8 in the horizontal and vertical directions. ) It is possible to perform inverse transformation using the basis vector.
  • the encoder / decoder is DCT-8, DCT for transform coefficients corresponding to Ta + 1 to T7 frequencies of DCT-8, DCT-4, DST-4, or DST-7. -4, DST-4 or DST-7 can be used to perform inverse transformation.
  • the same kernel used for transform may be used as the encoder, and the decoder may entropy decode an index or flag indicating which transform kernel is used when the current block is encoded from the bitstream, and then index the flag.
  • An inverse transform on the second-order transform coefficient block may be performed using a transform kernel corresponding to.
  • the encoder / decoder may perform inverse transformation using different kernels for the horizontal direction and the vertical direction.
  • the encoder / decoder may omit the inverse transform for the secondary transform coefficient block.
  • the encoder / decoder may generate a final reconstructed residual signal block by adding a primary reconstructed residual signal block and a secondary reconstructed residual signal block.
  • the encoder / decoder can clip the value so that the value obtained by adding the first reconstructed residual signal block and the second reconstructed residual signal block is within the minimum and maximum range of the residual signal value defined by the encoder / decoder. have.
  • the encoder / decoder adds the first reconstructed residual signal block, the second reconstructed residual signal block, and the predicted signal block, and then cuts the value so that the sub / decoder is within the minimum and maximum range of the predefined residual signal value. can do.
  • the transform used in this specification may be selected from among N predefined transform candidate sets for each block.
  • N may be a positive integer.
  • Each of the transform candidates may designate a primary horizontal transform, a primary vertical transform, and a secondary transform (which may be the same as the identity transform).
  • the list of transform candidates may vary depending on the block size and prediction mode.
  • the selected transform can be signaled as follows.
  • coding block flag 1 If the coding block flag is 1, a flag specifying whether the first transform of the candidate list is used can be transmitted.
  • a transform index indicating the used transform candidate can be transmitted. Otherwise, the second transform of the list can be used.
  • all transform coefficients present in the regions of M / 2 to M and N / 2 to N at the time of performing the transform or after performing the transform may be set to a value of 0.
  • M and N are positive integers, and may be, for example, 64x64.
  • a right shift operation by K may be performed on a transform coefficient generated after the transform is performed.
  • a right shift operation by K may be performed on the temporary transform coefficient generated after performing the horizontal transform.
  • K is a positive integer.
  • a right shift operation by K may be performed on the restored residual signal generated after performing the inverse transformation.
  • a right shift operation by K may be performed on the temporary transform coefficient generated after performing the transverse inverse transform.
  • K is a positive integer.
  • DCT-4, DCT-8, DCT-2, DST-4, and DST-7 conversions used in the present specification is DCT-4, DCT-8, DCT-2, DST-4, and DST. It can be used by substituting at least one of the transforms calculated based on a transform such as -7.
  • the calculated transform may be a transform calculated by changing coefficient values in a transformation matrix such as DCT-4, DCT-8, DCT-2, DST-4, DST-7.
  • the coefficient values in the transformation matrixes such as DCT-4, DCT-8, DCT-2, DST-4, and DST-7 may have integer values. That is, the transforms such as DCT-4, DCT-8, DCT-2, DST-4, and DST-7 may be integer transforms.
  • the coefficient values in the calculated transformation matrix may have integer values. That is, the calculated transform may be an integer transform.
  • the calculated transform may be a result of performing a left shift operation by N on coefficient values in a transform matrix such as DCT-4, DCT-8, DCT-2, DST-4, DST-7.
  • N may be a positive integer.
  • the DCT-Q and DST-W conversion may include the DCT-Q and DST-W conversion and the DCT-Q and DST-W inverse conversion.
  • Q and W may have a positive value of 1 or more, for example, 1 to 9 may be used in the same sense as I to IX.
  • DCT-4, DCT-8, DCT-2, DST-4, and DST-7 conversions used in the present specification are not limited to the conversion, and at least one of the DCT-Q and DST-W conversions
  • the DCT-4, DCT-8, DCT-2, DST-4, and DST-7 conversions can be used instead.
  • Q and W may have a positive value of 1 or more, for example, 1 to 9 may be used in the same sense as I to IX.
  • the transform used in the present specification may mean at least one of a transform and an inverse transform.
  • the DCT-2 conversion kernel may be defined by Equation 1 below.
  • T i may be a basis vector according to a location in the frequency domain
  • N may represent the size of the frequency domain.
  • FIG. 21 shows an example of a basis vector in the DCT-2 frequency domain according to the present invention.
  • the value calculated through the T0 basis vector of DCT-2 may mean a DC component.
  • the DCT-8 conversion kernel may be defined by Equation 2 below.
  • T i may be a base vector according to a position in the frequency domain
  • N may represent the size of the frequency domain.
  • FIG. 22 shows an example of a basis vector in the DCT-8 frequency domain according to the present invention.
  • the DST-7 conversion kernel may be defined by Equation 3 below.
  • T i may be a base vector according to a position in the frequency domain
  • N may represent the size of the frequency domain.
  • FIG. 23 shows an example of a basis vector in the DCT-8 frequency domain according to the present invention.
  • the basis vector it can be seen that the low frequency of the DST-7 has an efficient characteristic when the size of a signal inputted later in time is relatively larger than the size of a signal inputted first.
  • 24 is a flowchart illustrating an image decoding method according to an embodiment of the present invention.
  • the image decoding method may include an entropy decoding step (S2401), an inverse quantization step (S2402), a second inverse transform step (S2403), and a first inverse transform step (S2404).
  • the entropy decoding step S2401 may perform entropy decoding on the received bitstream to generate a quantized level.
  • inverse quantization is performed on the quantized level to generate a second transform coefficient.
  • the second inverse transform step S2403 may generate a first transform coefficient by applying a second inverse transform to the transform coefficient generated in the inverse quantization step.
  • the second order inverse transform may be performed using a low frequency inverse transform.
  • the transform method used for low-frequency inverse transform can be selectively applied among a plurality of transform methods, and the decoder can signal transform method selection information in block units, pictures, or sequence units.
  • the transform method used for low frequency inverse transform may be determined according to the intra prediction mode.
  • the transform method may mean a transform kernel or a transform matrix.
  • a transform method used for low frequency inverse transform may be determined based on at least one of a range of an intra prediction mode and transform method selection information obtained from a bitstream.
  • the conversion method selection information may be signaled respectively for the luminance component and the color difference component.
  • whether to apply the second inverse transform may be determined based on at least one of prediction mode information and block size information.
  • a second inverse transformation step may be performed only when at least one of the lengths in the horizontal (W) and vertical (H) directions is less than an arbitrary size, and is omitted in other cases. can do.
  • the size information of the sub / decoder may be used by the sub / decoder, or the size information may be transmitted through a parameter set or a header (SPS, PPS, etc.).
  • the second inverse transform may be performed only in the intra prediction mode.
  • a range to which the second inverse transform is applied may be determined based on the size of the current block.
  • a second inverse transform may be performed only in the NxN region.
  • a second inverse transform may be performed only in the MxM region.
  • p may be 8
  • q may be 4
  • N may be 4
  • M may be previously defined as 8.
  • K quadratic transform coefficients may be used instead of the NxN region.
  • K may be a positive integer
  • K may be smaller than N * N.
  • L quadratic transform coefficients may be used instead of the MxM region.
  • L may be a positive integer, and L may be smaller than M * M.
  • a second order inverse transform may be performed on transform coefficients for N frequencies to generate a first transform coefficient block having a WxH size.
  • K primary transform coefficients may be generated instead of the primary transform coefficient block having a WxH size.
  • K may be a positive integer, and may be a number smaller than W * H. That is, a second inverse transform may be performed on N second transform coefficients, and K first transform coefficients having a smaller number than the block size WxH may be extracted.
  • N may be smaller than K.
  • the second inverse transform step may be performed after rearranging the 2D transform coefficient block into 1D transform coefficients using at least one of zigzag scan, vertical scan, horizontal scan, or diagonal scan.
  • the 1D transform coefficients in which the second inverse transform step is performed may be rearranged into a 2D transform coefficient block using at least one of zigzag scan, vertical scan, horizontal scan, or diagonal scan.
  • the second inverse transform may be performed after rearranging the 4x4 transform coefficient block into 16x1 transform coefficients using a diagonal scanning method. Then, after the second inverse transform is performed, the 4x4 transform coefficient block may be rearranged using at least one of a zigzag scan, a vertical scan, a horizontal scan, or a diagonal scan.
  • the second inverse transform step may be performed using at least one of the above-described [E1-1] DC transform, [E1-2] low frequency transform, [ED1-1] DC inverse transform, and [ED1-2] low frequency inverse transform. It might be.
  • the first inverse transform step S2404 may generate a residual block by applying the first inverse transform to the first transform coefficient generated in the second inverse transform step.
  • the first inverse transform may be performed using at least one of a plurality of predefined transform methods.
  • a plurality of predefined conversion methods may include DCT-2, DST-7, and DCT-8.
  • the first inverse transform step may be performed using the above-described methods of [E3] 2nd transform and [D2] 2nd inverse transform.
  • 25 is a flowchart illustrating an image encoding method according to an embodiment of the present invention.
  • the image encoding method may include a first transform step (S2501), a second transform step (S2502), a quantization step (S2503), and an entropy coding step (S2504).
  • the primary conversion step S2501 may be performed using at least one of a plurality of predefined conversion methods.
  • a plurality of predefined conversion methods may include DCT-2, DST-7, and DCT-8.
  • a first transform coefficient may be generated by applying at least one of a plurality of transform methods defined in a residual block.
  • the transform method may mean a transform kernel or a transform matrix.
  • the first transform step may be performed using the above-described methods of [E3] second transform and [D2] second inverse transform.
  • a second transform is applied to the first transform coefficient generated in the first transform step to generate a second transform coefficient.
  • the quadratic transform can be performed using a low frequency transform.
  • the low frequency transform may be defined as a process of extracting N low frequency transform coefficients including the lowest frequency from the residual block to which the first transform is applied.
  • K residual signals or transform coefficients may be transformed instead of the residual block or transform coefficient block having a WxH size.
  • K may be a positive integer, and may be a number smaller than W * H. That is, quadratic transformation may be performed on K residual signals or primary transform coefficients having a number smaller than the size of the block WxH, and N quadratic transform coefficients may be extracted.
  • N may be smaller than K.
  • the transform method used for low-frequency transform can be selectively applied among a plurality of transform methods, and the encoder can signal transform method selection information in block units, pictures, or sequence units.
  • the transform method used for low-frequency transform may be determined according to the intra prediction mode.
  • the transform method may mean a transform kernel or a transform matrix.
  • a transform method used for low frequency transform may be determined based on at least one of a range of intra prediction mode and transform method selection information.
  • the conversion method selection information may be signaled respectively for the luminance component and the color difference component.
  • whether to apply the second transform may be determined based on at least one of prediction mode information and block size information.
  • a secondary conversion step may be performed only when at least one of the lengths in the horizontal (W) and vertical (H) directions is less than an arbitrary size, and omitted in other cases can do.
  • the size information of the sub / decoder may be used by the sub / decoder, or the size information may be transmitted through a parameter set or a header (SPS, PPS, etc.).
  • the secondary transform may be performed only in the intra prediction mode.
  • a range to which the second transform is applied may be determined based on the size of the current block.
  • a secondary transform when a smaller value among the width or height of the current block is smaller than a predefined value p, a secondary transform may be performed only in the NxN region.
  • a secondary transform when a smaller value among the width or height of the current block is larger than a predefined value q, a secondary transform may be performed only in the MxM region.
  • p may be 8
  • q may be 4
  • N may be 4
  • M may be previously defined as 8.
  • K first-order transform coefficients may be used instead of the NxN region.
  • K may be a positive integer
  • K may be smaller than N * N.
  • L primary transform coefficients may be used instead of the MxM region.
  • L may be a positive integer, and L may be smaller than M * M.
  • the second transform step may be performed after rearranging the 2D transform coefficient block into 1D transform coefficients using at least one of zigzag scan, vertical scan, horizontal scan, or diagonal scan.
  • the 1D transform coefficients in which the second transform step is performed may be rearranged into a 2D transform coefficient block using at least one of zigzag scan, vertical scan, horizontal scan, or diagonal scan.
  • the second transform may be performed after rearranging the 4x4 transform coefficient block into 16x1 transform coefficients using a diagonal scanning method. Then, after the second transform is performed, the 4x4 transform coefficient block may be rearranged using at least one of zigzag scan, vertical scan, horizontal scan, or diagonal scan.
  • the secondary conversion step may be performed using at least one of the above-described [E1-1] DC conversion, [E1-2] low frequency conversion, [ED1-1] DC inverse conversion, and [ED1-2] low frequency inverse conversion. It might be.
  • the quantization step S2503 may generate quantized levels by performing quantization on a result of performing at least one of a first transform step and a second transform step.
  • the quantized level may be entropy-encoded and included in the bitstream.
  • the entropy decoding step (S2401), the inverse quantization step (S2402), the second inverse transform step (S2403), and the first inverse transform step (S2404) of FIG. 24 are the entropy encoding step (S2504) and the second transform step (FIG. 25). S2503), a first transform step (S2502), and a quantization step (S2501).
  • 26 is a flowchart illustrating an image decoding method according to an embodiment of the present invention.
  • the apparatus for decoding an image may perform inverse quantization on a current block to obtain transform coefficients of the current block (S2601).
  • the apparatus for decoding an image may obtain at least one of the first inverse transform and the second inverse transform on the transform coefficient of the current block to obtain a residual block of the current block (S2601).
  • the second inverse transform can be performed only when the current block is an intra prediction mode. In addition, it may be determined whether the second inverse transform is performed based on the size of the current block.
  • the second inverse transform according to the present invention can be performed between inverse quantization and first inverse transform.
  • the second order inverse transform according to the present invention can be performed using a low frequency inverse transform.
  • the low frequency inverse transform has been described above, and thus detailed description thereof will be omitted.
  • the second inverse transform according to the present invention may use a transform method determined according to an intra prediction mode of a current block.
  • a transform method determined according to transform method selection information obtained from the bitstream may be used.
  • the second inverse transform according to the present invention may be performed after rearranging the transform coefficients of the current block from a 2D block format to a 1D list format.
  • the 2D block format may mean a 2D block, and an example may be a 4x4 block.
  • the 1D list format may mean a one-dimensional list, and as an example, there may be a set of ⁇ X0, X1, ⁇ , Xn ⁇ .
  • the second inverse transform according to the present invention may be performed in an application range determined based on a smaller value of the current block width or height.
  • the apparatus for decoding an image may obtain a reconstructed block of the current block by adding the residual block of the current block and the prediction block of the current block (S2603).
  • the image decoding method has been described above with reference to FIG. 26.
  • the video encoding method of the present invention can also be described similarly to the video decoding method described in FIG. 26.
  • FIG. 27 is a diagram for explaining a video encoding method of the present invention.
  • the apparatus for encoding an image may acquire a residual block of the current block using the prediction block of the current block (S2701).
  • the image encoding apparatus may obtain transform coefficients of the current block by performing at least one of a primary transform and a secondary transform on the residual block of the current block (S2702).
  • the secondary transformation can be performed only when the current block is an intra prediction mode. Or, it may be determined whether or not to perform based on the size of the current block.
  • the second order transform according to the present invention can be performed between quantization and first order transform.
  • the second order transform according to the present invention can be performed using a low frequency transform.
  • the secondary transform according to the present invention may be performed after rearranging the transform coefficients of the current block from a 2D block format to a 1D list format.
  • the quadratic transformation according to the present invention may be performed in an application range determined based on the smaller of the width or height of the current block.
  • the apparatus for encoding an image may quantize the transform coefficient of the current block (S2703).
  • the apparatus for encoding an image may further perform the step of encoding transformation method selection information indicating a transformation method of the secondary transform based on the intra prediction mode of the current block.
  • the bitstream generated by the video encoding method of the present invention can be temporarily stored in a computer-readable non-transitory recording medium, and can be decoded by the video decoding method described above.
  • the bitstream includes transformation method selection information
  • the transformation method selection information is a second inverse transform in the image decoding apparatus.
  • the second inverse transform may be performed only in the prediction mode of the current block.
  • An image may be encoded / decoded using at least one or a combination of at least one of the above embodiments.
  • the order of applying the embodiment may be different in the encoder and decoder, and the order in which the embodiment is applied may be the same in the encoder and decoder.
  • the above embodiments can be performed for each of the luminance and color difference signals, and the above embodiments can be performed for the luminance and color difference signals.
  • a block shape to which the above embodiments of the present invention are applied may have a square shape or a non-square shape.
  • the above embodiments of the present invention may be applied according to at least one size of a coding block, a prediction block, a transform block, a block, a current block, a coding unit, a prediction unit, a transform unit, a unit, and a current unit.
  • the size may be defined as a minimum size and / or a maximum size to which the above embodiments are applied, or may be defined as a fixed size to which the above embodiments are applied.
  • the first embodiment may be applied to the first size, or the second embodiment may be applied to the second size. That is, the always-on embodiments can be applied in combination depending on the size.
  • the above embodiments of the present invention may be applied only when the minimum size or more and the maximum size or less. That is, the above embodiments may be applied only when the block size is included within a certain range.
  • the above embodiments can be applied only when the size of the current block is 8x8 or more.
  • the above embodiments can be applied only when the size of the current block is 4x4.
  • the above embodiments can be applied only when the size of the current block is 16x16 or less.
  • the above embodiments can be applied only when the size of the current block is 16x16 or more and 64x64 or less.
  • the above embodiments of the present invention can be applied according to a temporal layer.
  • a separate identifier is signaled to identify the temporal layer to which the embodiments are applicable, and the embodiments can be applied to the temporal layer specified by the corresponding identifier.
  • the identifier herein may be defined as the lowest layer and / or the highest layer to which the embodiment is applicable, or may be defined as indicating a specific layer to which the embodiment is applied.
  • a fixed temporal layer to which the above embodiment is applied may be defined.
  • the above embodiments can be applied only when the temporal layer of the current image is the lowest layer.
  • the above embodiments can be applied only when the temporal layer identifier of the current image is 1 or more.
  • the above embodiments can be applied only when the temporal layer of the current image is the highest layer.
  • a slice type or tile group type to which the above embodiments of the present invention are applied is defined, and the above embodiments of the present invention may be applied according to the corresponding slice type or tile group type.
  • At least one of the following syntax elements such as the index or the flag, which is entropy-encoded in the encoder and entropy-decoded in the decoder, may use at least one of the following binarization, debinarization, and entropy encoding / decoding methods. .
  • the binarization / inverse binarization and entropy encoding / decoding methods have a 0-th order Exp_Golomb with a sign, a binary / inverse binarization method (se (v)), and a k-order exponential-goll with a sign (k- th order Exp_Golomb) binarization / de-binarization method (sek (v)), 0-th order exp_Golomb binarization / de-binarization method for unsigned positive integers (ue (v)), sign K-th order Exp_Golomb binarization / inverse binarization method (uek (v)), fixed-length binarization / inverse binarization method (f (n)) for positive integers that do not have , Truncated rice binarization / de-binarization method or truncated unary binarization / de-binarization method (tu (v)), truncated binary binary / de-binarization method
  • the embodiments according to the present invention described above may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and can be recorded in a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be specially designed and configured for the present invention or may be known and available to those skilled in the computer software field.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs, DVDs, and magneto-optical media such as floptical disks. media), and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • Examples of program instructions include not only machine language codes produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform processing according to the present invention, and vice versa.
  • the present invention can be used in an apparatus for encoding / decoding an image.

Landscapes

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Abstract

본 명세서에서는 영상 복호화 방법이 개시된다. 본 발명의 영상 복호화 방법은, 현재 블록에 역양자화를 수행하여 상기 현재 블록의 변환 계수를 획득 단계, 상기 현재 블록의 변환 계수에 1차 역변환 및 2차 역변환 중 적어도 하나의 역변환을 수행하여 상기 현재 블록의 잔여 블록 획득하는 단계 및 상기 현재 블록의 잔여 블록 및 상기 현재 블록의 예측 블록을 가산하여 상기 현재 블록의 복원 블록을 획득하는 단계를 포함하고, 상기 2차 역변환은 상기 현재 블록이 화면 내 예측 모드인 경우에만 수행될 수 있다.

Description

영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체
본 발명은 비디오 부/복호화 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 잔차 신호에 대한 변환 및 양자화 방법과 이를 위한 변환 계수 엔트로피 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
비디오 부호화기는 원본 신호와 예측 신호의 차분인 잔차 신호를 변환하고 양자화한 변환 계수의 부호화를 수행한다. 비디오 복호화기는 양자화된 변환 계수를 복호화하고 역변환하여 복호화된 잔차 신호를 유도하고 예측 신호와 가산하여 복호화된 신호를 생성한다.
잔차 신호를 변환할 때, 종래의 기술은 정해진 변환 커널들 중 부호화기가 수평 혹은 수직 방향으로 각각 하나의 변환 커널을 사용하거나 두 방향에 대하여 동일한 변환 커널만을 사용할 수 있기 때문에 변환 시 에너지 압축 성능의 한계점을 가지고 있다. 따라서 잔차 신호가 갖는 특성을 고려하여 적어도 하나 이상의 변환 커널을 사용하여 에너지 압축 성능을 향상시키고 이로 인하여 부호화 압축 성능 및 화질을 향상시킬 수 있는 방법이 필요하다.
본 발명은 잔차 신호에 대한 변환 시, 수평 혹은 수직 방향에 대하여 각각 적어도 하나 이상의 변환 커널 사용이 가능하게 한다.
본 발명은 하나 이상의 변환 커널 사용 시, 효율적인 변환 계수 엔트로피 부호화 및 복호화 방법을 제시한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 복호화 방법은, 현재 블록에 역양자화를 수행하여 상기 현재 블록의 변환 계수를 획득 단계, 상기 현재 블록의 변환 계수에 1차 역변환 및 2차 역변환 중 적어도 하나의 역변환을 수행하여 상기 현재 블록의 잔여 블록 획득하는 단계 및 상기 현재 블록의 잔여 블록 및 상기 현재 블록의 예측 블록을 가산하여 상기 현재 블록의 복원 블록을 획득하는 단계를 포함하고, 상기 2차 역변환은 상기 현재 블록이 화면 내 예측 모드인 경우에만 수행될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 2차 역변환은, 상기 역양자화 및 상기 1차 역변환 사이에서 수행될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 2차 역변환은, 저주파수 역변환을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 2차 역변환은, 상기 현재 블록의 화면 내 예측 모드에 따라 결정된 변환 방법을 이용할 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 2차 역변환은, 비트스트림에서 획득된 변환 방법 선택 정보에 따라 결정된 변환 방법을 이용할 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 2차 역변환은, 상기 현재 블록의 크기에 기초하여 수행 여부가 결정될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 2차 역변환은, 상기 현재 블록의 변환 계수를 2D 블록 형식에서 1D 리스트 형식으로 재배열한 후 수행될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 2차 역변환은, 상기 현재 블록의 너비 또는 높이 중 작은 값에 기초하여 결정된 적용 범위에 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 부호화 방법은, 현재 블록의 예측 블록을 이용하여 상기 현재 블록의 잔여 블록을 획득하는 단계, 상기 현재 블록의 잔여 블록에 1차 변환 및 2차 변환 중 적어도 하나의 변환을 수행하여 상기 현재 블록의 변환 계수를 획득하는 단계 및 상기 현재 블록의 변환 계수에 양자화를 수행하는 단계를 포함하고, 상기 2차 변환은 상기 현재 블록이 화면 내 예측 모드인 경우에만 수행될 수 있다.
상기 영상 부호화 방법에 있어서, 상기 2차 변환은, 상기 양자화 및 상기 1차 변환 사이에서 수행될 수 있다.
상기 영상 부호화 방법에 있어서, 상기 2차 변환은, 저주파수 변환을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 영상 부호화 방법에 있어서, 상기 현재 블록의 화면 내 예측 모드에 기초하여 상기 2차 변환의 변환 방법을 지시하는 변환 방법 선택 정보를 부호화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 영상 부호화 방법에 있어서, 상기 2차 변환은, 상기 현재 블록의 크기에 기초하여 수행 여부가 결정될 수 있다.
상기 영상 부호화 방법에 있어서, 상기 2차 변환은, 상기 현재 블록의 변환 계수를 2D 블록 형식에서 1D 리스트 형식으로 재배열한 후 수행될 수 있다.
상기 영상 부호화 방법에 있어서, 상기 2차 변환은, 상기 현재 블록의 너비 또는 높이 중 작은 값에 기초하여 결정된 적용 범위에 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 복호화 장치에 의해 복호화되는 비트스트림을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 있어서, 상기 비트스트림은 변환 방법 선택 정보를 포함하고, 상기 변환 방법 선택 정보는 상기 영상 복호화 장치에서 2차 역변환의 변환 방법을 지시하고, 상기 2차 역변환은 상기 현재 블록의 화면 내 예측 모드인 경우에만 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 잔차 신호에 대한 주파수 영역으로의 변환 시, 수평 혹은 수직 방향에 대하여 각각 적어도 하나 이상의 변환 커널을 사용하고 이를 위한 효율적인 변환 계수 엔트로피 부호화 및 복호화를 수행함으로써 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 영상의 부호화 및 복호화 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 영상의 부호화기 및 복호화기의 계산 복잡도를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 부호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 복호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 영상을 부호화 및 복호화할 때의 영상의 분할 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 화면 내 예측 과정의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 화면 간 예측 과정의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 변환 및 양자화의 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 화면 내 예측에 이용 가능한 참조 샘플들을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명을 위한 영상 부호화 장치에 대한 부호화 흐름도이다.
도 9는 본 발명을 위한 영상 복호화 장치에 대한 복호화 흐름도이다.
도 10은 본 발명에 따른 잔차 신호 부호화의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 잔차 신호 복호화의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 잔차 신호 블록의 일 예를 도시한 도면이다.
도 13은 변환 계수 블록과 저주파수 위치의 일 예를 도시한 도면이다.
도 14는 DC 역변환의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 저주파수 역변환의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 1차 변환에 사용된 DCT-2 기저 벡터들의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 2차 변환에서 사용된 DST-7 기저 벡터들의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 1차 변환 계수 블록과 2차 변환 계수 블록을 결합하여 엔트로피 부호화를 수행하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 결합된 변환 계수 블록을 1차 변환 계수 블록 및 2차 변환 계수 블록으로 분해하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 2가지 이상의 이진화 방법이 결합되어 변환 계수를 이진화하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 DCT-2 기저 벡터의 예를 나타내는 도면이다.
도 22는 DCT-8 기저 벡터의 예를 나타내는 도면이다.
도 23은 DST-7 기저 벡터의 예를 나타내는 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 복호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 25는 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 부호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 복호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 27은 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 부호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다. 후술하는 예시적 실시예들에 대한 상세한 설명은, 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 실시예를 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 다양한 실시예들은 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 실시예의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 예시적 실시예들의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.
본 발명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 발명의 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있으나, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 본 발명에서 특정 구성을 “포함”한다고 기술하는 내용은 해당 구성 이외의 구성을 배제하는 것이 아니며, 추가적인 구성이 본 발명의 실시 또는 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함될 수 있음을 의미한다.
본 발명의 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리범위에 포함된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 명세서의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하고, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
이하에서 영상은 동영상(video)을 구성하는 하나의 픽쳐(picture)를 의미할 수 있으며, 동영상 자체를 나타낼 수도 있다. 예를 들면, "영상의 부호화 및/또는 복호화"는 "동영상의 부호화 및/또는 복호화"를 의미할 수 있으며, "동영상을 구성하는 영상들 중 하나의 영상의 부호화 및/또는 복호화"를 의미할 수도 있다.
이하에서, 용어들 "동영상" 및 "비디오"는 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서로 교체되어 사용될 수 있다.
이하에서, 대상 영상은 부호화의 대상인 부호화 대상 영상 및/또는 복호화의 대상인 복호화 대상 영상일 수 있다. 또한, 대상 영상은 부호화 장치로 입력된 입력 영상일 수 있고, 복호화 장치로 입력된 입력 영상일 수 있다. 여기서, 대상 영상은 현재 영상과 동일한 의미를 가질 수 있다.
이하에서, 용어들 "영상", "픽쳐", "프레임(frame)" 및 "스크린(screen)"은 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서로 교체되어 사용될 수 있다.
이하에서, 대상 블록은 부호화의 대상인 부호화 대상 블록 및/또는 복호화의 대상인 복호화 대상 블록일 수 있다. 또한, 대상 블록은 현재 부호화 및/또는 복호화의 대상인 현재 블록일 수 있다. 예를 들면, 용어들 "대상 블록" 및 "현재 블록"은 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서로 교체되어 사용될 수 있다.
이하에서, 용어들 "블록" 및 "유닛"은 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서로 교체되어 사용될 수 있다. 또는 "블록"은 특정한 유닛을 나타낼 수 있다.
이하에서, 용어들 "영역(region)" 및 "세그먼트(segment)"는 서로 교체되어 사용될 수 있다.
이하에서, 특정한 신호는 특정한 블록을 나타내는 신호일 수 있다. 예를 들면, 원(original) 신호는 대상 블록을 나타내는 신호일 수 있다. 예측(prediction) 신호는 예측 블록을 나타내는 신호일 수 있다. 잔여(residual) 신호는 잔여 블록(residual block)을 나타내는 신호일 수 있다.
실시예들에서, 특정된 정보, 데이터, 플래그(flag), 색인(index) 및 요소(element), 속성(attribute) 등의 각각은 값을 가질 수 있다. 정보, 데이터, 플래그, 색인 및 요소, 속성 등의 값 "0"은 논리 거짓(logical false) 또는 제1 기정의된(predefined) 값을 나타낼 수 있다. 말하자면, 값 "0", 거짓, 논리 거짓 및 제1 기정의된 값은 서로 대체되어 사용될 수 있다. 정보, 데이터, 플래그, 색인 및 요소, 속성 등의 값 "1"은 논리 참(logical true) 또는 제2 기정의된 값을 나타낼 수 있다. 말하자면, 값 "1", 참, 논리 참 및 제2 기정의된 값은 서로 대체되어 사용될 수 있다.
행, 열 또는 색인(index)을 나타내기 위해 i 또는 j 등의 변수가 사용될 때, i의 값은 0 이상의 정수일 수 있으며, 1 이상의 정수일 수도 있다. 말하자면, 실시예들에서 행, 열 및 색인 등은 0에서부터 카운트될 수 있으며, 1에서부터 카운트될 수 있다.
용어 설명
부호화기(Encoder): 부호화(Encoding)를 수행하는 장치를 의미한다. 즉, 부호화 장치를 의미할 수 있다.
복호화기(Decoder): 복호화(Decoding)를 수행하는 장치를 의미한다. 즉, 복호화 장치를 의미할 수 있다.
블록(Block): 샘플(Sample)의 MxN 배열이다. 여기서 M과 N은 양의 정수 값을 의미할 수 있으며, 블록은 흔히 2차원 형태의 샘플 배열을 의미할 수 있다. 블록은 유닛을 의미할 수 있다. 현재 블록은 부호화 시 부호화의 대상이 되는 부호화 대상 블록, 복호화 시 복호화의 대상이 되는 복호화 대상 블록을 의미할 수 있다. 또한, 현재 블록은 부호화 블록, 예측 블록, 잔여 블록, 변환 블록 중 적어도 하나일 수 있다.
샘플(Sample): 블록을 구성하는 기본 단위이다. 비트 깊이 (bit depth, Bd)에 따라 0부터 2Bd - 1까지의 값으로 표현될 수 있다. 본 발명에서 샘플은 화소 또는 픽셀과 같은 의미로 사용될 수 있다. 즉, 샘플, 화소, 픽셀은 서로 같은 의미를 가질 수 있다.
유닛(Unit): 영상 부호화 및 복호화의 단위를 의미할 수 있다. 영상의 부호화 및 복호화에 있어서, 유닛은 하나의 영상을 분할한 영역일 수 있다. 또한, 유닛은 하나의 영상을 세분화 된 유닛으로 분할하여 부호화 혹은 복호화 할 때 그 분할된 단위를 의미할 수 있다. 즉, 하나의 영상은 복수의 유닛들로 분할될 수 있다. 영상의 부호화 및 복호화에 있어서, 유닛 별로 기정의된 처리가 수행될 수 있다. 하나의 유닛은 유닛에 비해 더 작은 크기를 갖는 하위 유닛으로 더 분할될 수 있다. 기능에 따라서, 유닛은 블록(Block), 매크로블록(Macroblock), 부호화 트리 유닛(Coding Tree Unit), 부호화 트리 블록(Coding Tree Block), 부호화 유닛(Coding Unit), 부호화 블록(Coding Block), 예측 유닛(Prediction Unit), 예측 블록(Prediction Block), 잔여 유닛(Residual Unit), 잔여 블록(Residual Block), 변환 유닛(Transform Unit), 변환 블록(Transform Block) 등을 의미할 수 있다. 또한, 유닛은 블록과 구분하여 지칭하기 위해 휘도(Luma) 성분 블록과 그에 대응하는 색차(Chroma) 성분 블록 그리고 각 블록에 대한 구문 요소를 포함한 것을 의미할 수 있다. 유닛은 다양한 크기와 형태를 가질 수 있으며, 특히 유닛의 형태는 정사각형뿐만 아니라 직사각형, 사다리꼴, 삼각형, 오각형 등 2차원으로 표현될 수 있는 기하학적 도형을 포함할 수 있다. 또한, 유닛 정보는 부호화 유닛, 예측 유닛, 잔여 유닛, 변환 유닛 등을 가리키는 유닛의 타입, 유닛의 크기, 유닛의 깊이, 유닛의 부호화 및 복호화 순서 등 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
부호화 트리 유닛(Coding Tree Unit): 하나의 휘도 성분(Y) 부호화 트리 블록과 관련된 두 색차 성분(Cb, Cr) 부호화 트리 블록들로 구성된다. 또한, 상기 블록들과 각 블록에 대한 구문 요소를 포함한 것을 의미할 수도 있다. 각 부호화 트리 유닛은 부호화 유닛, 예측 유닛, 변환 유닛 등의 하위 유닛을 구성하기 위하여 쿼드트리(quad tree), 이진트리(binary tree), 3분할트리(ternary tree) 등 하나 이상의 분할 방식을 이용하여 분할될 수 있다. 입력 영상의 분할처럼 영상의 복/부호화 과정에서 처리 단위가 되는 샘플 블록을 지칭하기 위한 용어로 사용될 수 있다. 여기서, 쿼드트리는 4분할트리(quarternary tree)를 의미할 수 있다.
부호화 블록의 크기가 소정의 범위 내에 속하는 경우에는 쿼드트리로만 분할이 가능할 수 있다. 여기서, 소정의 범위는 쿼드트리만으로 분할이 가능한 부호화 블록의 최대 크기 및 최소 크기 중 적어도 하나로 정의될 수 있다. 쿼드트리 형태의 분할이 허용되는 부호화 블록의 최대/최소 크기를 나타내는 정보는 비트스트림을 통해 시그널링될 수 있고, 해당 정보는 시퀀스, 픽쳐 파라미터, 타일 그룹, 또는 슬라이스(세그먼트) 중 적어도 하나의 단위로 시그널링될 수 있다. 또는, 부호화 블록의 최대/최소 크기는 부호화기/복호화기에 기-설정된 고정된 크기일 수도 있다. 예를 들어, 부호화 블록의 크기가 256x256 내지 64x64 에 해당하는 경우에는 쿼드트리로만 분할이 가능할 수 있다. 또는 부호화 블록의 크기가 최대 변환 블록의 크기 보다 큰 경우에는 쿼드트리로만 분할이 가능할 수 있다. 이때, 상기 분할되는 블록은 부호화 블록 또는 변환 블록 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 경우에 부호화 블록의 분할을 나타내는 정보(예컨대, split_flag)는 쿼드트리 분할 여부를 나타내는 플래그일 수 있다. 부호화 블록의 크기가 소정의 범위 내에 속하는 경우에는 이진트리 또는 3분할트리로만 분할이 가능할 수 있다. 이 경우, 쿼드트리에 관한 상기 설명은 이진트리 또는 3분할트리에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
부호화 트리 블록(Coding Tree Block): Y 부호화 트리 블록, Cb 부호화 트리 블록, Cr 부호화 트리 블록 중 어느 하나를 지칭하기 위한 용어로 사용될 수 있다.
주변 블록(Neighbor block): 현재 블록에 인접한 블록을 의미할 수 있다. 현재 블록에 인접한 블록은 현재 블록에 경계가 맞닿은 블록 또는 현재 블록으로부터 소정의 거리 내에 위치한 블록을 의미할 수 있다. 주변 블록은 현재 블록의 꼭지점에 인접한 블록을 의미할 수 있다. 여기에서, 현재 블록의 꼭지점에 인접한 블록이란, 현재 블록에 가로로 인접한 이웃 블록에 세로로 인접한 블록 또는 현재 블록에 세로로 인접한 이웃 블록에 가로로 인접한 블록일 수 있다. 주변 블록은 복원된 주변 블록을 의미할 수도 있다.
복원된 주변 블록(Reconstructed Neighbor Block): 현재 블록 주변에 공간적(Spatial)/시간적(Temporal)으로 이미 부호화 혹은 복호화된 주변 블록을 의미할 수 있다. 이때, 복원된 주변 블록은 복원된 주변 유닛을 의미할 수 있다. 복원된 공간적 주변 블록은 현재 픽쳐 내의 블록이면서 부호화 및/또는 복호화를 통해 이미 복원된 블록일 수 있다. 복원된 시간적 주변 블록은 참조 영상 내에서 현재 픽쳐의 현재 블록과 대응하는 위치의 복원된 블록 또는 그 주변 블록일 수 있다.
유닛 깊이(Depth): 유닛이 분할된 정도를 의미할 수 있다. 트리 구조(Tree Structure)에서 가장 상위 노드(Root Node)는 분할되지 않은 최초의 유닛에 대응할 수 있다. 가장 상위 노드는 루트 노드로 칭해질 수 있다. 또한, 가장 상위 노드는 최소의 깊이 값을 가질 수 있다. 이 때, 가장 상위 노드는 레벨(Level) 0의 깊이를 가질 수 있다. 레벨 1의 깊이를 갖는 노드는 최초의 유닛이 한 번 분할됨에 따라 생성된 유닛을 나타낼 수 있다. 레벨 2의 깊이를 갖는 노드는 최초의 유닛이 두 번 분할됨에 따라 생성된 유닛을 나타낼 수 있다. 레벨 n의 깊이를 갖는 노드는 최초의 유닛이 n번 분할됨에 따라 생성된 유닛을 나타낼 수 있다. 리프 노드(Leaf Node)는 가장 하위의 노드일 수 있으며, 더 분할될 수 없는 노드일 수 있다. 리프 노드의 깊이는 최대 레벨일 수 있다. 예를 들면, 최대 레벨의 기정의된 값은 3일 수 있다. 루트 노드는 깊이가 가장 얕고, 리프 노드는 깊이가 가장 깊다고 할 수 있다. 또한, 유닛을 트리 구조로 표현했을 때 유닛이 존재하는 레벨이 유닛 깊이를 의미할 수 있다.
비트스트림(Bitstream): 부호화된 영상 정보를 포함하는 비트의 열을 의미할 수 있다.
파라미터 세트(Parameter Set): 비트스트림 내의 구조 중 헤더(header) 정보에 해당한다. 비디오 파라미터 세트(video parameter set), 시퀀스 파라미터 세트(sequence parameter set), 픽쳐 파라미터 세트(picture parameter set), 적응 파라미터 세트(adaptation parameter set) 중 적어도 하나가 파라미터 세트에 포함될 수 있다. 또한, 파라미터 세트는 타일 그룹, 슬라이스(slice) 헤더 및 타일(tile) 헤더 정보를 포함할 수도 있다. 또한, 상기 타일 그룹은 여러 타일을 포함하는 그룹을 의미할 수 있으며, 슬라이스와 동일한 의미일 수 있다.
적응 파라미터 세트는 서로 다른 픽처, 서브픽처, 슬라이스, 타일 그룹, 타일, 혹은 브릭에서 참조하여 공유될 수 있는 파라미터 세트를 의미할 수 있다. 또한, 픽처 내 서브픽처, 슬라이스, 타일 그룹, 타일, 혹은 브릭에서는 서로 다른 적응 파라미터 세트를 참조하여, 적응 파라미터 세트 내 정보를 사용할 수 있다.
또한, 적응 파라미터 세트는 픽처 내 서브픽처, 슬라이스, 타일 그룹, 타일, 혹은 브릭에서는 서로 다른 적응 파라미터 세트의 식별자를 사용하여 서로 다른 적응 파라미터 세트를 참조할 수 있다.
또한, 적응 파라미터 세트는 서브픽처 내 슬라이스, 타일 그룹, 타일, 혹은 브릭에서는 서로 다른 적응 파라미터 세트의 식별자를 사용하여 서로 다른 적응 파라미터 세트를 참조할 수 있다.
또한, 적응 파라미터 세트는 슬라이스 내 타일, 혹은 브릭에서는 서로 다른 적응 파라미터 세트의 식별자를 사용하여 서로 다른 적응 파라미터 세트를 참조할 수 있다.
또한, 적응 파라미터 세트는 타일 내 브릭에서는 서로 다른 적응 파라미터 세트의 식별자를 사용하여 서로 다른 적응 파라미터 세트를 참조할 수 있다.
상기 서브픽처의 파라미터 세트 혹은 헤더에 적응 파라미터 세트 식별자에 대한 정보를 포함하여, 해당 적응 파라미터 세트 식별자에 대응하는 적응 파라미터 세트를 서브픽처에서 사용할 수 있다.
상기 타일의 파라미터 세트 혹은 헤더에 적응 파라미터 세트 식별자에 대한 정보를 포함하여, 해당 적응 파라미터 세트 식별자에 대응하는 적응 파라미터 세트를 타일에서 사용할 수 있다.
상기 브릭의 헤더에 적응 파라미터 세트 식별자에 대한 정보를 포함하여, 해당 적응 파라미터 세트 식별자에 대응하는 적응 파라미터 세트를 브릭에서 사용할 수 있다.
상기 픽처는 하나 이상의 타일 행과 하나 이상의 타일 열로 분할될 수 있다.
상기 서브픽처는 픽처 내에서 하나 이상의 타일 행과 하나 이상의 타일 열로 분할될 수 있다. 상기 서브픽처는 픽처 내에서 직사각형/정사각형 형태를 가지는 영역이며, 하나 이상의 CTU를 포함할 수 있다. 또한, 하나의 서브픽처 내에는 적어도 하나 이상의 타일/브릭/슬라이스가 포함될 수 있다.
상기 타일은 픽처 내에서 직사각형/정사각형 형태를 가지는 영역이며, 하나 이상의 CTU를 포함할 수 있다. 또한, 타일은 하나 이상의 브릭으로 분할될 수 있다.
상기 브릭은 타일 내에서 하나 이상의 CTU 행을 의미할 수 있다. 타일은 하나 이상의 브릭으로 분할될 수 있고, 각 브릭은 적어도 하나 이상의 CTU 행을 가질 수 있다. 2개 이상으로 분할되지 않는 타일도 브릭을 의미할 수 있다.
상기 슬라이스는 픽처 내에서 하나 이상의 타일을 포함할 수 있고, 타일 내 하나 이상의 브릭을 포함할 수 있다.
파싱(Parsing): 비트스트림을 엔트로피 복호화하여 구문 요소(Syntax Element)의 값을 결정하는 것을 의미하거나, 엔트로피 복호화 자체를 의미할 수 있다.
심볼(Symbol): 부호화/복호화 대상 유닛의 구문 요소, 부호화 파라미터(coding parameter), 변환 계수(Transform Coefficient)의 값 등 중 적어도 하나를 의미할 수 있다. 또한, 심볼은 엔트로피 부호화의 대상 혹은 엔트로피 복호화의 결과를 의미할 수 있다.
예측 모드(Prediction Mode): 화면 내 예측으로 부호화/복호화되는 모드 또는 화면 간 예측으로 부호화/복호화되는 모드를 지시하는 정보일 수 있다.
예측 유닛(Prediction Unit): 화면 간 예측, 화면 내 예측, 화면 간 보상, 화면 내 보상, 움직임 보상 등 예측을 수행할 때의 기본 단위를 의미할 수 있다. 하나의 예측 유닛은 더 작은 크기를 가지는 복수의 파티션(Partition) 또는 복수의 하위 예측 유닛들로 분할 될 수도 있다. 복수의 파티션들 또한 예측 또는 보상의 수행에 있어서의 기본 단위일 수 있다. 예측 유닛의 분할에 의해 생성된 파티션 또한 예측 유닛일 수 있다.
예측 유닛 파티션(Prediction Unit Partition): 예측 유닛이 분할된 형태를 의미할 수 있다.
참조 영상 리스트(Reference Picture List): 화면 간 예측 혹은 움직임 보상에 사용되는 하나 이상의 참조 영상들을 포함하는 리스트를 의미할 수 있다. 참조 영상 리스트의 종류는 LC (List Combined), L0 (List 0), L1 (List 1), L2 (List 2), L3 (List 3) 등이 있을 수 있으며, 화면 간 예측에는 1개 이상의 참조 영상 리스트들이 사용될 수 있다.
화면 간 예측 지시자(Inter Prediction Indicator): 현재 블록의 화면 간 예측 방향(단방향 예측, 쌍방향 예측 등)을 의미할 수 있다. 또는, 현재 블록의 예측 블록을 생성할 때 사용되는 참조 영상의 개수를 의미할 수 있다. 또는, 현재 블록에 대해 화면 간 예측 혹은 움직임 보상을 수행할 때 사용되는 예측 블록의 개수를 의미할 수 있다.
예측 리스트 활용 플래그(prediction list utilization flag): 특정 참조 영상 리스트 내 적어도 하나의 참조 영상을 이용하여 예측 블록을 생성하는지 여부를 나타낸다. 예측 리스트 활용 플래그를 이용하여 화면 간 예측 지시자를 도출할 수 있고, 반대로 화면 간 예측 지시자를 이용하여 예측 리스트 활용 플래그를 도출할 수 있다. 예를 들어, 예측 리스트 활용 플래그가 제1 값인 0을 지시하는 경우, 해당 참조 영상 리스트 내 참조 영상을 이용하여 예측 블록을 생성하지 않는 것을 나타낼 수 있고, 제2 값인 1을 지시하는 경우, 해당 참조 영상 리스트를 이용하여 예측 블록을 생성할 수 있는 것을 나타낼 수 있다.
참조 영상 색인(Reference Picture Index): 참조 영상 리스트에서 특정 참조 영상을 지시하는 색인을 의미할 수 있다.
참조 영상(Reference Picture): 화면 간 예측 혹은 움직임 보상을 위해서 특정 블록이 참조하는 영상을 의미할 수 있다. 또는, 참조 영상은 화면 간 예측 또는 움직임 보상을 위해 현재 블록이 참조하는 참조 블록을 포함하는 영상일 수 있다. 이하, 용어 "참조 픽쳐" 및 "참조 영상"은 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서로 교체되어 사용될 수 있다.
움직임 벡터(Motion Vector): 화면 간 예측 혹은 움직임 보상에 사용되는 2차원 벡터일 수 있다. 움직임 벡터는 부호화/복호화 대상 블록과 참조 블록 사이의 오프셋을 의미할 수 있다. 예를 들어, (mvX, mvY)는 움직임 벡터를 나타낼 수 있다. mvX는 수평(horizontal) 성분, mvY는 수직(vertical) 성분을 나타낼 수 있다.
탐색 영역(Search Range): 탐색 영역은 화면 간 예측 중 움직임 벡터에 대한 탐색이 이루어지는 2차원의 영역일 수 있다. 예를 들면, 탐색 영역의 크기는 MxN일 수 있다. M 및 N은 각각 양의 정수일 수 있다.
움직임 벡터 후보(Motion Vector Candidate): 움직임 벡터를 예측할 때 예측 후보가 되는 블록 혹은 그 블록의 움직임 벡터를 의미할 수 있다. 또한, 움직임 벡터 후보는 움직임 벡터 후보 리스트에 포함될 수 있다.
움직임 벡터 후보 리스트(Motion Vector Candidate List): 하나 이상의 움직임 벡터 후보들을 이용하여 구성된 리스트를 의미할 수 있다.
움직임 벡터 후보 색인(Motion Vector Candidate Index): 움직임 벡터 후보 리스트 내의 움직임 벡터 후보를 가리키는 지시자를 의미할 수 있다. 움직임 벡터 예측기(Motion Vector Predictor)의 색인(index)일 수 있다.
움직임 정보(Motion Information): 움직임 벡터, 참조 영상 색인, 화면 간 예측 지시자 뿐만 아니라 예측 리스트 활용 플래그, 참조 영상 리스트 정보, 참조 영상, 움직임 벡터 후보, 움직임 벡터 후보 색인, 머지 후보, 머지 색인 등 중 적어도 하나를 포함하는 정보를 의미할 수 있다.
머지 후보 리스트(Merge Candidate List): 하나 이상의 머지 후보들을 이용하여 구성된 리스트를 의미할 수 있다.
머지 후보(Merge Candidate): 공간적 머지 후보, 시간적 머지 후보, 조합된 머지 후보, 조합 양예측 머지 후보, 제로 머지 후보 등을 의미할 수 있다. 머지 후보는 화면 간 예측 지시자, 각 리스트에 대한 참조 영상 색인, 움직임 벡터, 예측 리스트 활용 플래그, 화면 간 예측 지시자 등의 움직임 정보를 포함할 수 있다.
머지 색인(Merge Index): 머지 후보 리스트 내 머지 후보를 가리키는 지시자를 의미할 수 있다. 또한, 머지 색인은 공간적/시간적으로 현재 블록과 인접하게 복원된 블록들 중 머지 후보를 유도한 블록을 지시할 수 있다. 또한, 머지 색인은 머지 후보가 가지는 움직임 정보 중 적어도 하나를 지시할 수 있다.
변환 유닛(Transform Unit): 변환, 역변환, 양자화, 역양자화, 변환 계수 부호화/복호화와 같이 잔여 신호(residual signal) 부호화/복호화를 수행할 때의 기본 단위를 의미할 수 있다. 하나의 변환 유닛은 분할되어 더 작은 크기를 가지는 복수의 하위 변환 유닛들로 분할될 수 있다. 여기서, 변환/역변환은 1차 변환/역변환 및 2차 변환/역변환 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
스케일링(Scaling): 양자화된 레벨에 인수를 곱하는 과정을 의미할 수 있다. 양자화된 레벨에 대한 스케일링의 결과로 변환 계수를 생성할 수 있다. 스케일링을 역양자화(dequantization)라고도 부를 수 있다.
양자화 매개변수(Quantization Parameter): 양자화에서 변환 계수를 이용하여 양자화된 레벨(quantized level)을 생성할 때 사용하는 값을 의미할 수 있다. 또는, 역양자화에서 양자화된 레벨을 스케일링하여 변환 계수를 생성할 때 사용하는 값을 의미할 수도 있다. 양자화 매개변수는 양자화 스텝 크기(step size)에 매핑된 값일 수 있다.
잔여 양자화 매개변수(Delta Quantization Parameter): 예측된 양자화 매개변수와 부호화/복호화 대상 유닛의 양자화 매개변수의 차분(difference) 값을 의미할 수 있다.
스캔(Scan): 유닛, 블록 혹은 행렬 내 계수의 순서를 정렬하는 방법을 의미할 수 있다. 예를 들어, 2차원 배열을 1차원 배열 형태로 정렬하는 것을 스캔이라고 한다. 또는, 1차원 배열을 2차원 배열 형태로 정렬하는 것도 스캔 혹은 역 스캔(Inverse Scan)이라고 부를 수 있다.
변환 계수(Transform Coefficient): 부호화기에서 변환을 수행하고 나서 생성된 계수 값을 의미할 수 있다. 또는, 복호화기에서 엔트로피 복호화 및 역양자화 중 적어도 하나를 수행하고 나서 생성된 계수 값을 의미할 수도 있다. 변환 계수 또는 잔여 신호에 양자화를 적용한 양자화된 레벨 또는 양자화된 변환 계수 레벨도 변환 계수의 의미에 포함될 수 있다.
양자화된 레벨(Quantized Level): 부호화기에서 변환 계수 또는 잔여 신호에 양자화를 수행하여 생성된 값을 의미할 수 있다. 또는, 복호화기에서 역양자화를 수행하기 전 역양자화의 대상이 되는 값을 의미할 수도 있다. 유사하게, 변환 및 양자화의 결과인 양자화된 변환 계수 레벨도 양자화된 레벨의 의미에 포함될 수 있다.
넌제로 변환 계수(Non-zero Transform Coefficient): 값의 크기가 0이 아닌 변환 계수 혹은 값의 크기가 0이 아닌 변환 계수 레벨 혹은 양자화된 레벨을 의미할 수 있다.
양자화 행렬(Quantization Matrix): 영상의 주관적 화질 혹은 객관적 화질을 향상시키기 위해서 양자화 혹은 역양자화 과정에서 이용하는 행렬을 의미할 수 있다. 양자화 행렬을 스케일링 리스트(scaling list)라고도 부를 수 있다.
양자화 행렬 계수(Quantization Matrix Coefficient): 양자화 행렬 내의 각 원소(element)를 의미할 수 있다. 양자화 행렬 계수를 행렬 계수(matrix coefficient)라고도 할 수 있다.
기본 행렬(Default Matrix): 부호화기와 복호화기에서 미리 정의되어 있는 소정의 양자화 행렬을 의미할 수 있다.
비 기본 행렬(Non-default Matrix): 부호화기와 복호화기에서 미리 정의되지 않고, 사용자에 의해서 시그널링되는 양자화 행렬을 의미할 수 있다.
통계값(statistic value): 연산 가능한 특정 값들을 가지는 변수, 부호화 파라미터, 상수 등 적어도 하나에 대한 통계값은 해당 특정 값들의 평균값, 가중평균값, 가중합값, 최소값, 최대값, 최빈값, 중간값, 보간값 중 적어도 하나 이상일 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 부호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
부호화 장치(100)는 인코더, 비디오 부호화 장치 또는 영상 부호화 장치일 수 있다. 비디오는 하나 이상의 영상들을 포함할 수 있다. 부호화 장치(100)는 하나 이상의 영상들을 순차적으로 부호화할 수 있다.
도 1을 참조하면, 부호화 장치(100)는 움직임 예측부(111), 움직임 보상부(112), 인트라 예측부(120), 스위치(115), 감산기(125), 변환부(130), 양자화부(140), 엔트로피 부호화부(150), 역양자화부(160), 역변환부(170), 가산기(175), 필터부(180) 및 참조 픽쳐 버퍼(190)를 포함할 수 있다.
부호화 장치(100)는 입력 영상에 대해 인트라 모드 및/또는 인터 모드로 부호화를 수행할 수 있다. 또한, 부호화 장치(100)는 입력 영상에 대한 부호화를 통해 부호화된 정보를 포함하는 비트스트림을 생성할 수 있고, 생성된 비트스트림을 출력할 수 있다. 생성된 비트스트림은 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장될 수 있거나, 유/무선 전송 매체를 통해 스트리밍될 수 있다. 예측 모드로 인트라 모드가 사용되는 경우 스위치(115)는 인트라로 전환될 수 있고, 예측 모드로 인터 모드가 사용되는 경우 스위치(115)는 인터로 전환될 수 있다. 여기서 인트라 모드는 화면 내 예측 모드를 의미할 수 있으며, 인터 모드는 화면 간 예측 모드를 의미할 수 있다. 부호화 장치(100)는 입력 영상의 입력 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다. 또한, 부호화 장치(100)는 예측 블록이 생성된 후, 입력 블록 및 예측 블록의 차분(residual)을 사용하여 잔여 블록을 부호화할 수 있다. 입력 영상은 현재 부호화의 대상인 현재 영상으로 칭해질 수 있다. 입력 블록은 현재 부호화의 대상인 현재 블록 혹은 부호화 대상 블록으로 칭해질 수 있다.
예측 모드가 인트라 모드인 경우, 인트라 예측부(120)는 현재 블록의 주변에 이미 부호화/복호화된 블록의 샘플을 참조 샘플로서 이용할 수 있다. 인트라 예측부(120)는 참조 샘플을 이용하여 현재 블록에 대한 공간적 예측을 수행할 수 있고, 공간적 예측을 통해 입력 블록에 대한 예측 샘플들을 생성할 수 있다. 여기서 인트라 예측은 화면 내 예측을 의미할 수 있다.
예측 모드가 인터 모드인 경우, 움직임 예측부(111)는, 움직임 예측 과정에서 참조 영상으로부터 입력 블록과 가장 매치가 잘 되는 영역을 검색할 수 있고, 검색된 영역을 이용하여 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 이때, 상기 영역으로 탐색 영역을 사용할 수 있다. 참조 영상은 참조 픽쳐 버퍼(190)에 저장될 수 있다. 여기서, 참조 영상에 대한 부호화/복호화가 처리되었을 때 참조 픽쳐 버퍼(190)에 저장될 수 있다.
움직임 보상부(112)는 움직임 벡터를 이용하는 움직임 보상을 수행함으로써 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다. 여기서 인터 예측은 화면 간 예측 혹은 움직임 보상을 의미할 수 있다.
상기 움직임 예측부(111)과 움직임 보상부(112)는 움직임 벡터의 값이 정수 값을 가지지 않을 경우에 참조 영상 내의 일부 영역에 대해 보간 필터(Interpolation Filter)를 적용하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 화면 간 예측 혹은 움직임 보상을 수행하기 위해 부호화 유닛을 기준으로 해당 부호화 유닛에 포함된 예측 유닛의 움직임 예측 및 움직임 보상 방법이 스킵 모드(Skip Mode), 머지 모드(Merge Mode), 향상된 움직임 벡터 예측(Advanced Motion Vector Prediction; AMVP) 모드, 현재 픽쳐 참조 모드 중 어떠한 방법인지 여부를 판단할 수 있고, 각 모드에 따라 화면 간 예측 혹은 움직임 보상을 수행할 수 있다.
감산기(125)는 입력 블록 및 예측 블록의 차분을 사용하여 잔여 블록을 생성할 수 있다. 잔여 블록은 잔여 신호로 칭해질 수도 있다. 잔여 신호는 원 신호 및 예측 신호 간의 차이(difference)를 의미할 수 있다. 또는, 잔여 신호는 원신호 및 예측 신호 간의 차이를 변환(transform)하거나, 양자화하거나, 또는 변환 및 양자화함으로써 생성된 신호일 수 있다. 잔여 블록은 블록 단위의 잔여 신호일 수 있다.
변환부(130)는 잔여 블록에 대해 변환(transform)을 수행하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성할 수 있고, 생성된 변환 계수를 출력할 수 있다. 여기서, 변환 계수는 잔여 블록에 대한 변환을 수행함으로써 생성된 계수 값일 수 있다. 변환 생략(transform skip) 모드가 적용되는 경우, 변환부(130)는 잔여 블록에 대한 변환을 생략할 수도 있다.
변환 계수 또는 잔여 신호에 양자화를 적용함으로써 양자화된 레벨(quantized level)이 생성될 수 있다. 이하, 실시예들에서는 양자화된 레벨도 변환 계수로 칭해질 수 있다.
양자화부(140)는 변환 계수 또는 잔여 신호를 양자화 매개변수에 따라 양자화함으로써 양자화된 레벨을 생성할 수 있고, 생성된 양자화된 레벨을 출력할 수 있다. 이때, 양자화부(140)에서는 양자화 행렬을 사용하여 변환 계수를 양자화할 수 있다.
엔트로피 부호화부(150)는, 양자화부(140)에서 산출된 값들 또는 부호화 과정에서 산출된 부호화 파라미터(Coding Parameter) 값들 등에 대하여 확률 분포에 따른 엔트로피 부호화를 수행함으로써 비트스트림(bitstream)을 생성할 수 있고, 비트스트림을 출력할 수 있다. 엔트로피 부호화부(150)는 영상의 샘플에 관한 정보 및 영상의 복호화를 위한 정보에 대한 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 예를 들면, 영상의 복호화를 위한 정보는 구문 요소(syntax element) 등을 포함할 수 있다.
엔트로피 부호화가 적용되는 경우, 높은 발생 확률을 갖는 심볼(symbol)에 적은 수의 비트가 할당되고 낮은 발생 확률을 갖는 심볼에 많은 수의 비트가 할당되어 심볼이 표현됨으로써, 부호화 대상 심볼들에 대한 비트열의 크기가 감소될 수 있다. 엔트로피 부호화부(150)는 엔트로피 부호화를 위해 지수 골롬(exponential Golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 부호화 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 엔트로피 부호화부(150)는 가변 길이 부호화(Variable Length Coding/Code; VLC) 테이블을 이용하여 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 또한 엔트로피 부호화부(150)는 대상 심볼의 이진화(binarization) 방법 및 대상 심볼/빈(bin)의 확률 모델(probability model)을 도출한 후, 도출된 이진화 방법, 확률 모델, 문맥 모델(Context Model)을 사용하여 산술 부호화를 수행할 수도 있다.
엔트로피 부호화부(150)는 변환 계수 레벨(양자화된 레벨)을 부호화하기 위해 변환 계수 스캐닝(Transform Coefficient Scanning) 방법을 통해 2차원의 블록 형태(form) 계수를 1차원의 벡터 형태로 변경할 수 있다.
부호화 파라미터(Coding Parameter)는 구문 요소와 같이 부호화기에서 부호화되어 복호화기로 시그널링되는 정보(플래그, 색인 등)뿐만 아니라, 부호화 과정 혹은 복호화 과정에서 유도되는 정보를 포함할 수 있으며, 영상을 부호화하거나 복호화할 때 필요한 정보를 의미할 수 있다. 예를 들어, 유닛/블록 크기, 유닛/블록 깊이, 유닛/블록 분할 정보, 유닛/블록 형태, 유닛/블록 분할 구조, 쿼드트리 형태의 분할 여부, 이진트리 형태의 분할 여부, 이진트리 형태의 분할 방향(가로 방향 혹은 세로 방향), 이진트리 형태의 분할 형태(대칭 분할 혹은 비대칭 분할), 3분할트리 형태의 분할 여부, 3분할트리 형태의 분할 방향(가로 방향 혹은 세로 방향), 3분할트리 형태의 분할 형태(대칭 분할 혹은 비대칭 분할), 복합형트리 형태의 분할 여부, 복합형트리 형태의 분할 방향(가로 방향 혹은 세로 방향), 복합형트리 형태의 분할 형태(대칭 분할 혹은 비대칭 분할), 복합형트리 형태의 분할 트리(이진트리 혹은 3분할 트리), 예측 모드(화면 내 예측 또는 화면 간 예측), 화면 내 휘도 예측 모드/방향, 화면 내 색차 예측 모드/방향, 화면 내 분할 정보, 화면 간 분할 정보, 부호화 블록 분할 플래그, 예측 블록 분할 플래그, 변환 블록 분할 플래그, 참조 샘플 필터링 방법, 참조 샘플 필터 탭, 참조 샘플 필터 계수, 예측 블록 필터링 방법, 예측 블록 필터 탭, 예측 블록 필터 계수, 예측 블록 경계 필터링 방법, 예측 블록 경계 필터 탭, 예측 블록 경계 필터 계수, 화면 내 예측 모드, 화면 간 예측 모드, 움직임 정보, 움직임 벡터, 움직임 벡터 차분, 참조 영상 색인, 화면 간 예측 방향, 화면 간 예측 지시자, 예측 리스트 활용 플래그, 참조 영상 리스트, 참조 영상, 움직임 벡터 예측 색인, 움직임 벡터 예측 후보, 움직임 벡터 후보 리스트, 머지 모드 사용 여부, 머지 색인, 머지 후보, 머지 후보 리스트, 스킵(skip) 모드 사용 여부, 보간 필터 종류, 보간 필터 탭, 보간 필터 계수, 움직임 벡터 크기, 움직임 벡터 표현 정확도, 변환 종류, 변환 크기, 1차 변환 사용 여부 정보, 2차 변환 사용 여부 정보, 1차 변환 색인, 2차 변환 색인, 잔여 신호 유무 정보, 부호화 블록 패턴(Coded Block Pattern), 부호화 블록 플래그(Coded Block Flag), 양자화 매개변수, 잔여 양자화 매개변수, 양자화 행렬, 화면 내 루프 필터 적용 여부, 화면 내 루프 필터 계수, 화면 내 루프 필터 탭, 화면 내 루프 필터 모양/형태, 디블록킹 필터 적용 여부, 디블록킹 필터 계수, 디블록킹 필터 탭, 디블록킹 필터 강도, 디블록킹 필터 모양/형태, 적응적 샘플 오프셋 적용 여부, 적응적 샘플 오프셋 값, 적응적 샘플 오프셋 카테고리, 적응적 샘플 오프셋 종류, 적응적 루프 필터 적용 여부, 적응적 루프 필터 계수, 적응적 루프 필터 탭, 적응적 루프 필터 모양/형태, 이진화/역이진화 방법, 문맥 모델 결정 방법, 문맥 모델 업데이트 방법, 레귤러 모드 수행 여부, 바이패스 모드 수행 여부, 문맥 빈, 바이패스 빈, 중요 계수 플래그, 마지막 중요 계수 플래그, 계수 그룹 단위 부호화 플래그, 마지막 중요 계수 위치, 계수 값이 1보다 큰지에 대한 플래그, 계수 값이 2보다 큰지에 대한 플래그, 계수 값이 3보다 큰지에 대한 플래그, 나머지 계수 값 정보, 부호(sign) 정보, 복원된 휘도 샘플, 복원된 색차 샘플, 잔여 휘도 샘플, 잔여 색차 샘플, 휘도 변환 계수, 색차 변환 계수, 휘도 양자화된 레벨, 색차 양자화된 레벨, 변환 계수 레벨 스캐닝 방법, 복호화기 측면 움직임 벡터 탐색 영역의 크기, 복호화기 측면 움직임 벡터 탐색 영역의 형태, 복호화기 측면 움직임 벡터 탐색 횟수, CTU 크기 정보, 최소 블록 크기 정보, 최대 블록 크기 정보, 최대 블록 깊이 정보, 최소 블록 깊이 정보, 영상 디스플레이/출력 순서, 슬라이스 식별 정보, 슬라이스 타입, 슬라이스 분할 정보, 타일 그룹 식별 정보, 타일 그룹 타입, 타일 그룹 분할 정보, 타일 식별 정보, 타일 타입, 타일 분할 정보, 픽쳐 타입, 입력 샘플 비트 심도, 복원 샘플 비트 심도, 잔여 샘플 비트 심도, 변환 계수 비트 심도, 양자화된 레벨 비트 심도, 휘도 신호에 대한 정보, 색차 신호에 대한 정보 중 적어도 하나의 값 또는 조합된 형태가 부호화 파라미터에 포함될 수 있다.
여기서, 플래그 혹은 색인을 시그널링(signaling)한다는 것은 인코더에서는 해당 플래그 혹은 색인을 엔트로피 부호화(Entropy Encoding)하여 비트스트림(Bitstream)에 포함하는 것을 의미할 수 있고, 디코더에서는 비트스트림으로부터 해당 플래그 혹은 색인을 엔트로피 복호화(Entropy Decoding)하는 것을 의미할 수 있다.
부호화 장치(100)가 인터 예측을 통한 부호화를 수행할 경우, 부호화된 현재 영상은 이후에 처리되는 다른 영상에 대한 참조 영상으로서 사용될 수 있다. 따라서, 부호화 장치(100)는 부호화된 현재 영상을 다시 복원 또는 복호화할 수 있고, 복원 또는 복호화된 영상을 참조 영상으로 참조 픽쳐 버퍼(190)에 저장할 수 있다.
양자화된 레벨은 역양자화부(160)에서 역양자화(dequantization)될 수 있고. 역변환부(170)에서 역변환(inverse transform)될 수 있다. 역양자화 및/또는 역변환된 계수는 가산기(175)를 통해 예측 블록과 합해질 수 있다, 역양자화 및/또는 역변환된 계수와 예측 블록을 합함으로써 복원 블록(reconstructed block)이 생성될 수 있다. 여기서, 역양자화 및/또는 역변환된 계수는 역양자화 및 역변환 중 적어도 하나 이상이 수행된 계수를 의미하며, 복원된 잔여 블록을 의미할 수 있다.
복원 블록은 필터부(180)를 거칠 수 있다. 필터부(180)는 디블록킹 필터(deblocking filter), 샘플 적응적 오프셋(Sample Adaptive Offset; SAO), 적응적 루프 필터(Adaptive Loop Filter; ALF) 등 적어도 하나를 복원 샘플, 복원 블록 또는 복원 영상에 적용할 수 있다. 필터부(180)는 루프내 필터(in-loop filter)로 칭해질 수도 있다.
디블록킹 필터는 블록들 간의 경계에서 발생한 블록 왜곡을 제거할 수 있다. 디블록킹 필터를 수행할지 여부를 판단하기 위해 블록에 포함된 몇 개의 열 또는 행에 포함된 샘플을 기초로 현재 블록에 디블록킹 필터 적용할지 여부를 판단할 수 있다. 블록에 디블록킹 필터를 적용하는 경우 필요한 디블록킹 필터링 강도에 따라 서로 다른 필터를 적용할 수 있다.
샘플 적응적 오프셋을 이용하여 부호화 에러를 보상하기 위해 샘플 값에 적정 오프셋(offset) 값을 더할 수 있다. 샘플 적응적 오프셋은 디블록킹을 수행한 영상에 대해 샘플 단위로 원본 영상과의 오프셋을 보정할 수 있다. 영상에 포함된 샘플을 일정한 수의 영역으로 구분한 후 오프셋을 수행할 영역을 결정하고 해당 영역에 오프셋을 적용하는 방법 또는 각 샘플의 에지 정보를 고려하여 오프셋을 적용하는 방법을 사용할 수 있다.
적응적 루프 필터는 복원 영상 및 원래의 영상을 비교한 값에 기반하여 필터링을 수행할 수 있다. 영상에 포함된 샘플을 소정의 그룹으로 나눈 후 해당 그룹에 적용될 필터를 결정하여 그룹마다 차별적으로 필터링을 수행할 수 있다. 적응적 루프 필터를 적용할지 여부에 관련된 정보는 부호화 유닛(Coding Unit, CU) 별로 시그널링될 수 있고, 각각의 블록에 따라 적용될 적응적 루프 필터의 모양 및 필터 계수는 달라질 수 있다.
필터부(180)를 거친 복원 블록 또는 복원 영상은 참조 픽쳐 버퍼(190)에 저장될 수 있다. 필터부(180)를 거친 복원 블록은 참조 영상의 일부일 수 있다. 말하자면, 참조 영상은 필터부(180)를 거친 복원 블록들로 구성된 복원 영상일 수 있다. 저장된 참조 영상은 이후 화면 간 예측 혹은 움직임 보상에 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 복호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
복호화 장치(200)는 디코더, 비디오 복호화 장치 또는 영상 복호화 장치일 수 있다.
도 2를 참조하면, 복호화 장치(200)는 엔트로피 복호화부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 인트라 예측부(240), 움직임 보상부(250), 가산기(255), 필터부(260) 및 참조 픽쳐 버퍼(270)를 포함할 수 있다.
복호화 장치(200)는 부호화 장치(100)에서 출력된 비트스트림을 수신할 수 있다. 복호화 장치(200)는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장된 비트스트림을 수신하거나, 유/무선 전송 매체를 통해 스트리밍되는 비트스트림을 수신할 수 있다. 복호화 장치(200)는 비트스트림에 대하여 인트라 모드 또는 인터 모드로 복호화를 수행할 수 있다. 또한, 복호화 장치(200)는 복호화를 통해 복원된 영상 또는 복호화된 영상을 생성할 수 있고, 복원된 영상 또는 복호화된 영상을 출력할 수 있다.
복호화에 사용되는 예측 모드가 인트라 모드인 경우 스위치가 인트라로 전환될 수 있다. 복호화에 사용되는 예측 모드가 인터 모드인 경우 스위치가 인터로 전환될 수 있다.
복호화 장치(200)는 입력된 비트스트림을 복호화하여 복원된 잔여 블록(reconstructed residual block)을 획득할 수 있고, 예측 블록을 생성할 수 있다. 복원된 잔여 블록 및 예측 블록이 획득되면, 복호화 장치(200)는 복원된 잔여 블록과 및 예측 블록을 더함으로써 복호화 대상이 되는 복원 블록을 생성할 수 있다. 복호화 대상 블록은 현재 블록으로 칭해질 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)는 비트스트림에 대한 확률 분포에 따른 엔트로피 복호화를 수행함으로써 심볼들을 생성할 수 있다. 생성된 심볼들은 양자화된 레벨 형태의 심볼을 포함할 수 있다. 여기에서, 엔트로피 복호화 방법은 상술된 엔트로피 부호화 방법의 역과정일 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)는 변환 계수 레벨(양자화된 레벨)을 복호화하기 위해 변환 계수 스캐닝 방법을 통해 1차원의 벡터 형태 계수를 2차원의 블록 형태로 변경할 수 있다.
양자화된 레벨은 역양자화부(220)에서 역양자화될 수 있고, 역변환부(230)에서 역변환될 수 있다. 양자화된 레벨은 역양자화 및/또는 역변환이 수행된 결과로서, 복원된 잔여 블록으로 생성될 수 있다. 이때, 역양자화부(220)는 양자화된 레벨에 양자화 행렬을 적용할 수 있다.
인트라 모드가 사용되는 경우, 인트라 예측부(240)는 복호화 대상 블록 주변의 이미 복호화된 블록의 샘플 값을 이용하는 공간적 예측을 현재 블록에 대해 수행함으로써 예측 블록을 생성할 수 있다.
인터 모드가 사용되는 경우, 움직임 보상부(250)는 움직임 벡터 및 참조 픽쳐 버퍼(270)에 저장되어 있는 참조 영상을 이용하는 움직임 보상을 현재 블록에 대해 수행함으로써 예측 블록을 생성할 수 있다. 상기 움직임 보상부(250)는 움직임 벡터의 값이 정수 값을 가지지 않을 경우에 참조 영상 내의 일부 영역에 대해 보간 필터를 적용하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 움직임 보상을 수행하기 위해 부호화 유닛을 기준으로 해당 부호화 유닛에 포함된 예측 유닛의 움직임 보상 방법이 스킵 모드, 머지 모드, AMVP 모드, 현재 픽쳐 참조 모드 중 어떠한 방법인지 여부를 판단할 수 있고, 각 모드에 따라 움직임 보상을 수행할 수 있다.
가산기(255)는 복원된 잔여 블록 및 예측 블록을 가산하여 복원 블록을 생성할 수 있다. 필터부(260)는 디블록킹 필터, 샘플 적응적 오프셋 및 적응적 루프 필터 등 적어도 하나를 복원 블록 또는 복원 영상에 적용할 수 있다. 필터부(260)는 복원 영상을 출력할 수 있다. 복원 블록 또는 복원 영상은 참조 픽쳐 버퍼(270)에 저장되어 인터 예측에 사용될 수 있다. 필터부(260)를 거친 복원 블록은 참조 영상의 일부일 수 있다. 말하자면, 참조 영상은 필터부(260)를 거친 복원 블록들로 구성된 복원 영상일 수 있다. 저장된 참조 영상은 이후 화면 간 예측 혹은 움직임 보상에 사용될 수 있다.
도 3은 영상을 부호화 및 복호화할 때의 영상의 분할 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3은 하나의 유닛이 복수의 하위 유닛으로 분할되는 실시예를 개략적으로 나타낸다.
영상을 효율적으로 분할하기 위해, 부호화 및 복호화에 있어서, 부호화 유닛(Coding Unit; CU)이 사용될 수 있다. 영상 부호화/복호화의 기본 단위로서 부호화 유닛이 사용될 수 있다. 또한, 영상 부호화/복호화 시 화면 내 예측 모드 및 화면 간 예측 모드가 구분되는 단위로 부호화 유닛을 사용할 수 있다. 부호화 유닛은 예측, 변환, 양자화, 역변환, 역양자화, 또는 변환 계수의 부호화/복호화의 과정을 위해 사용되는 기본 단위일 수 있다.
도 3을 참조하면, 영상(300)은 최대 부호화 유닛(Largest Coding Unit; LCU) 단위로 순차적으로 분할되고, LCU 단위로 분할 구조가 결정된다. 여기서, LCU는 부호화 트리 유닛(Coding Tree Unit; CTU)과 동일한 의미로 사용될 수 있다. 유닛의 분할은 유닛에 해당하는 블록의 분할을 의미할 수 있다. 블록 분할 정보에는 유닛의 깊이(depth)에 관한 정보가 포함될 수 있다. 깊이 정보는 유닛이 분할되는 회수 및/또는 정도를 나타낼 수 있다. 하나의 유닛은 트리 구조(tree structure)를 기초로 깊이 정보를 가지고 계층적으로 복수의 하위 유닛들로 분할될 수 있다. 말하자면, 유닛 및 상기의 유닛의 분할에 의해 생성된 하위 유닛은 노드 및 상기의 노드의 자식 노드에 각각 대응할 수 있다. 각각의 분할된 하위 유닛은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 CU의 크기를 나타내는 정보일 수 있고, 각 CU마다 저장될 수 있다. 유닛 깊이는 유닛이 분할된 회수 및/또는 정도를 나타내므로, 하위 유닛의 분할 정보는 하위 유닛의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
분할 구조는 CTU(310) 내에서의 부호화 유닛(Coding Unit; CU)의 분포를 의미할 수 있다. 이러한 분포는 하나의 CU를 복수(2, 4, 8, 16 등을 포함하는 2 이상의 양의 정수)의 CU들로 분할할지 여부에 따라 결정할 수 있다. 분할에 의해 생성된 CU의 가로 크기 및 세로 크기는 각각 분할 전의 CU의 가로 크기의 절반 및 세로 크기의 절반이거나, 분할된 개수에 따라 분할 전의 CU의 가로 크기보다 작은 크기 및 세로 크기보다 작은 크기를 가질 수 있다. CU는 복수의 CU로 재귀적으로 분할될 수 있다. 재귀적 분할에 의해, 분할된 CU의 가로 크기 및 세로 크기 중 적어도 하나의 크기가 분할 전의 CU의 가로 크기 및 세로 크기 중 적어도 하나에 비해 감소될 수 있다. CU의 분할은 기정의된 깊이 또는 기정의된 크기까지 재귀적으로 이루어질 수 있다. 예컨대, CTU의 깊이는 0일 수 있고, 최소 부호화 유닛(Smallest Coding Unit; SCU)의 깊이는 기정의된 최대 깊이일 수 있다. 여기서, CTU는 상술된 것과 같이 최대의 부호화 유닛 크기를 가지는 부호화 유닛일 수 있고, SCU는 최소의 부호화 유닛 크기를 가지는 부호화 유닛일 수 있다. CTU(310)로부터 분할이 시작되고, 분할에 의해 CU의 가로 크기 및/또는 세로 크기가 줄어들 때마다 CU의 깊이는 1씩 증가한다. 예를 들면, 각각의 깊이 별로, 분할되지 않는 CU는 2Nx2N 크기를 가질 수 있다. 또한, 분할되는 CU의 경우, 2Nx2N 크기의 CU가 NxN 크기를 가지는 4개의 CU들로 분할될 수 있다. N의 크기는 깊이가 1씩 증가할 때마다 절반으로 감소할 수 있다.
또한, CU가 분할되는지 여부에 대한 정보는 CU의 분할 정보를 통해 표현될 수 있다. 분할 정보는 1비트의 정보일 수 있다. SCU를 제외한 모든 CU는 분할 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 분할 정보의 값이 제1 값이면, CU가 분할되지 않을 수 있고, 분할 정보의 값이 제2 값이면, CU가 분할될 수 있다.
도 3을 참조하면, 깊이가 0인 CTU는 64x64 블록일 수 있다. 0은 최소 깊이일 수 있다. 깊이가 3인 SCU는 8x8 블록일 수 있다. 3은 최대 깊이일 수 있다. 32x32 블록 및 16x16 블록의 CU는 각각 깊이 1 및 깊이 2로 표현될 수 있다.
예를 들어, 하나의 부호화 유닛이 4개의 부호화 유닛으로 분할 될 경우, 분할된 4개의 부호화 유닛의 가로 및 세로 크기는 분할되기 전 부호화 유닛의 가로 및 세로 크기와 비교하여 각각 절반의 크기를 가질 수 있다. 일 예로, 32x32 크기의 부호화 유닛이 4개의 부호화 유닛으로 분할 될 경우, 분할된 4개의 부호화 유닛은 각각 16x16의 크기를 가질 수 있다. 하나의 부호화 유닛이 4개의 부호화 유닛으로 분할 될 경우, 부호화 유닛은 쿼드트리(quad-tree) 형태로 분할(쿼드트리 분할, quad-tree partition)되었다고 할 수 있다.
예를 들어, 하나의 부호화 유닛이 2개의 부호화 유닛으로 분할 될 경우, 분할된 2개의 부호화 유닛의 가로 혹은 세로 크기는 분할되기 전 부호화 유닛의 가로 혹은 세로 크기와 비교하여 절반의 크기를 가질 수 있다. 일 예로, 32x32 크기의 부호화 유닛이 2개의 부호화 유닛으로 세로로 분할 될 경우, 분할된 2개의 부호화 유닛은 각각 16x32의 크기를 가질 수 있다. 일 예로, 8x32 크기의 부호화 유닛이 2개의 부호화 유닛으로 가로로 분할 될 경우, 분할된 2개의 부호화 유닛은 각각 8x16의 크기를 가질 수 있다. 하나의 부호화 유닛이 2개의 부호화 유닛으로 분할 될 경우, 부호화 유닛은 이진트리(binary-tree) 형태로 분할(이진트리 분할, binary-tree partition)되었다고 할 수 있다.
예를 들어, 하나의 부호화 유닛이 3개의 부호화 유닛으로 분할 될 경우, 분할되기 전 부호화 유닛의 가로 혹은 세로 크기를 1:2:1의 비율로 분할함으로써, 3개의 부호화 유닛으로 분할 할 수 있다. 일 예로, 16x32 크기의 부호화 유닛이 3개의 부호화 유닛으로 가로로 분할 될 경우, 분할된 3개의 부호화 유닛은 상측부터 각각 16x8, 16x16 및 16x8의 크기를 가질 수 있다. 일 예로, 32x32 크기의 부호화 유닛이 3개의 부호화 유닛으로 세로로 분할 될 경우, 분할된 3개의 부호화 유닛은 좌측부터 각각 8x32, 16x32 및 8x32의 크기를 가질 수 있다. 하나의 부호화 유닛이 3개의 부호화 유닛으로 분할 될 경우, 부호화 유닛은 3분할트리(ternary-tree) 형태로 분할(3분할트리 분할, ternary-tree partition)되었다고 할 수 있다.
도 3의 CTU(320)는 쿼드트리 분할, 이진트리 분할 및 3분할트리 분할이 모두 적용된 CTU의 일 예이다.
전술한 바와 같이, CTU를 분할하기 위해, 쿼드트리 분할, 이진트리 분할 및 3분할트리 분할 중 적어도 하나가 적용될 수 있다. 각각의 분할은 소정의 우선 순위에 기초하여 적용될 수 있다. 예컨대, CTU에 대해 쿼드트리 분할이 우선적으로 적용될 수 있다. 더 이상 쿼드트리 분할될 수 없는 부호화 유닛은 쿼드트리의 리프 노드에 해당될 수 있다. 쿼드트리의 리프 노드에 해당하는 부호화 유닛은 이진트리 및/또는 3분할트리의 루트 노드가 될 수 있다. 즉, 쿼드트리의 리프 노드에 해당하는 부호화 유닛은 이진트리 분할되거나 3분할트리 분할되거나 또는 더 이상 분할되지 않을 수 있다. 이 때, 쿼드트리의 리프 노드에 해당하는 부호화 유닛을 이진트리 분할하거나 3분할트리 분할하여 생성된 부호화 유닛에 대해서는 다시 쿼드트리 분할이 수행되지 않도록 함으로써, 블록의 분할 및/또는 분할 정보의 시그널링을 효과적으로 수행할 수 있다.
쿼드트리의 각 노드에 해당하는 부호화 유닛의 분할은 쿼드 분할 정보를 이용하여 시그널링될 수 있다. 제1값(예컨대, '1')을 갖는 쿼드 분할 정보는 해당 부호화 유닛이 쿼드트리 분할됨을 지시할 수 있다. 제2값(예컨대, '0')을 갖는 쿼드 분할 정보는 해당 부호화 유닛이 쿼드트리 분할되지 않음을 지시할 수 있다. 쿼드 분할 정보는 소정의 길이(예컨대, 1비트)를 갖는 플래그일 수 있다.
이진트리 분할과 3분할트리 분할 사이에는 우선순위가 존재하지 않을 수 있다. 즉, 쿼드트리의 리프 노드에 해당하는 부호화 유닛은 이진트리 분할되거나 3분할트리 분할될 수 있다. 또한, 이진트리 분할 또는 3분할트리 분할에 의해 생성된 부호화 유닛은 다시 이진트리 분할 또는 3분할트리 분할되거나 또는 더 이상 분할되지 않을 수 있다.
이진트리 분할과 3분할트리 분할 사이에 우선순위가 존재하지 않는 경우의 분할은 복합형트리 분할(multi-type tree partition)이라고 호칭할 수 있다. 즉, 쿼드트리의 리프 노드에 해당하는 부호화 유닛은 복합형트리(multi-type tree)의 루트 노드가 될 수 있다. 복합형트리의 각 노드에 해당하는 부호화 유닛의 분할은 복합형트리의 분할 여부 정보, 분할 방향 정보 및 분할 트리 정보 중 적어도 하나를 이용하여 시그널링될 수 있다. 상기 복합형트리의 각 노드에 해당하는 부호화 유닛의 분할을 위해 순차적으로 분할 여부 정보, 분할 방향 정보 및 분할 트리 정보가 시그널링될 수도 있다.
제1값(예컨대, '1')을 갖는 복합형트리의 분할 여부 정보는 해당 부호화 유닛이 복합형트리 분할됨을 지시할 수 있다. 제2값(예컨대, '0')을 갖는 복합형트리의 분할 여부 정보는 해당 부호화 유닛이 복합형트리 분할되지 않음을 지시할 수 있다.
복합형트리의 각 노드에 해당하는 부호화 유닛이 복합형트리 분할되는 경우, 해당 부호화 유닛은 분할 방향 정보를 더 포함할 수 있다. 분할 방향 정보는 복합형트리 분할의 분할 방향을 지시할 수 있다. 제1값(예컨대, '1')을 갖는 분할 방향 정보는 해당 부호화 유닛이 세로 방향으로 분할됨을 지시할 수 있다. 제2값(예컨대, '0')을 갖는 분할 방향 정보는 해당 부호화 유닛이 가로 방향으로 분할됨을 지시할 수 있다.
복합형트리의 각 노드에 해당하는 부호화 유닛이 복합형트리 분할되는 경우, 해당 부호화 유닛은 분할 트리 정보를 더 포함할 수 있다. 분할 트리 정보는 복합형트리 분할을 위해 사용된 트리를 지시할 수 있다. 제1값(예컨대, '1')을 갖는 분할 트리 정보는 해당 부호화 유닛이 이진트리 분할됨을 지시할 수 있다. 제2값(예컨대, '0')을 갖는 분할 트리 정보는 해당 부호화 유닛이 3분할트리 분할됨을 지시할 수 있다.
분할 여부 정보, 분할 트리 정보 및 분할 방향 정보는 각각 소정의 길이(예컨대, 1비트)를 갖는 플래그일 수 있다.
쿼드 분할 정보, 복합형트리의 분할 여부 정보, 분할 방향 정보 및 분할 트리 정보 중 적어도 하나는 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다. 상기 정보들의 엔트로피 부호화/복호화를 위해, 현재 부호화 유닛에 인접한 주변 부호화 유닛의 정보가 이용될 수 있다. 예컨대, 좌측 부호화 유닛 및/또는 상측 부호화 유닛의 분할 형태(분할 여부, 분할 트리 및/또는 분할 방향)는 현재 부호화 유닛의 분할 형태와 유사할 확률이 높다. 따라서, 주변 부호화 유닛의 정보에 기초하여, 현재 부호화 유닛의 정보의 엔트로피 부호화/복호화를 위한 컨텍스트 정보를 유도할 수 있다. 이때, 주변 부호화 유닛의 정보에는 해당 부호화 유닛의 쿼드 분할 정보, 복합형트리의 분할 여부 정보, 분할 방향 정보 및 분할 트리 정보 중 적어도 하나가 포함될 수 있다.
다른 실시예로서, 이진트리 분할과 3분할트리 분할 중, 이진트리 분할이 우선적으로 수행될 수 있다. 즉, 이진트리 분할이 먼저 적용되고, 이진트리의 리프 노드에 해당하는 부호화 유닛을 3분할트리의 루트 노드로 설정할 수도 있다. 이 경우, 3분할트리의 노드에 해당하는 부호화 유닛에 대해서는 쿼드트리 분할 및 이진트리 분할이 수행되지 않을 수 있다.
쿼드트리 분할, 이진트리 분할 및/또는 3분할트리 분할에 의해 더 이상 분할되지 않는 부호화 유닛은 부호화, 예측 및/또는 변환의 단위가 될 수 있다. 즉, 예측 및/또는 변환을 위해 부호화 유닛이 더 이상 분할되지 않을 수 있다. 따라서, 부호화 유닛을 예측 유닛 및/또는 변환 유닛으로 분할하기 위한 분할 구조, 분할 정보 등이 비트스트림에 존재하지 않을 수 있다.
다만, 분할의 단위가 되는 부호화 유닛의 크기가 최대 변환 블록의 크기보다 큰 경우, 해당 부호화 유닛은 최대 변환 블록의 크기와 같거나 또는 작은 크기가 될 때까지 재귀적으로 분할될 수 있다. 예컨대, 부호화 유닛의 크기가 64x64이고, 최대 변환 블록의 크기가 32x32인 경우, 상기 부호화 유닛은 변환을 위해, 4개의 32x32 블록으로 분할될 수 있다. 예컨대, 부호화 유닛의 크기가 32x64이고, 최대 변환 블록의 크기가 32x32인 경우, 상기 부호화 유닛은 변환을 위해, 2개의 32x32 블록으로 분할될 수 있다. 이 경우, 변환을 위한 부호화 유닛의 분할 여부는 별도로 시그널링되지 않고, 상기 부호화 유닛의 가로 또는 세로와 최대 변환 블록의 가로 또는 세로의 비교에 의해 결정될 수 있다. 예컨대, 부호화 유닛의 가로가 최대 변환 블록의 가로보다 큰 경우, 부호화 유닛은 세로로 2등분 될 수 있다. 또한, 부호화 유닛의 세로가 최대 변환 블록의 세로보다 큰 경우, 부호화 유닛은 가로로 2등분 될 수 있다.
부호화 유닛의 최대 및/또는 최소 크기에 관한 정보, 변환 블록의 최대 및/또는 최소 크기에 관한 정보는 부호화 유닛의 상위 레벨에서 시그널링되거나 결정될 수 있다. 상기 상위 레벨은 예컨대, 시퀀스 레벨, 픽쳐 레벨, 타일 레벨, 타일 그룹 레벨, 슬라이스 레벨 등일 수 있다. 예컨대, 부호화 유닛의 최소 크기는 4x4로 결정될 수 있다. 예컨대, 변환 블록의 최대 크기는 64x64로 결정될 수 있다. 예컨대, 변환 블록의 최소 크기는 4x4로 결정될 수 있다.
쿼드트리의 리프 노드에 해당하는 부호화 유닛의 최소 크기(쿼드트리 최소 크기)에 관한 정보 및/또는 복합형트리의 루트 노드에서 리프 노드에 이르는 최대 깊이(복합형트리 최대 깊이)에 관한 정보는 부호화 유닛의 상위 레벨에서 시그널링되거나 결정될 수 있다. 상기 상위 레벨은 예컨대, 시퀀스 레벨, 픽쳐 레벨, 슬라이스 레벨, 타일 그룹 레벨, 타일 레벨 등일 수 있다. 상기 쿼드트리 최소 크기에 관한 정보 및/또는 상기 복합형트리 최대 깊이에 관한 정보는 화면 내 슬라이스와 화면 간 슬라이스의 각각에 대해 시그널링되거나 결정될 수 있다.
CTU의 크기와 변환 블록의 최대 크기에 대한 차분 정보는 부호화 유닛의 상위 레벨에서 시그널링되거나 결정될 수 있다. 상기 상위 레벨은 예컨대, 시퀀스 레벨, 픽쳐 레벨, 슬라이스 레벨, 타일 그룹 레벨, 타일 레벨 등일 수 있다. 이진트리의 각 노드에 해당하는 부호화 유닛의 최대 크기(이진트리 최대 크기)에 관한 정보는 부호화 트리 유닛의 크기와 상기 차분 정보를 기반으로 결정될 수 있다. 3분할트리의 각 노드에 해당하는 부호화 유닛의 최대 크기(3분할트리 최대 크기)는 슬라이스의 타입에 따라 다른 값을 가질 수 있다. 예컨대, 화면 내 슬라이스인 경우, 3분할트리 최대 크기는 32x32일 수 있다. 또한, 예컨대, 화면 간 슬라이스인 경우, 3분할 트리 최대 크기는 128x128일 수 있다. 예컨대, 이진트리의 각 노드에 해당하는 부호화 유닛의 최소 크기(이진트리 최소 크기) 및/또는 3분할트리의 각 노드에 해당하는 부호화 유닛의 최소 크기(3분할트리 최소 크기)는 부호화 블록의 최소 크기로 설정될 수 있다.
또 다른 예로, 이진트리 최대 크기 및/또는 3분할트리 최대 크기는 슬라이스 레벨에서 시그널링되거나 결정될 수 있다. 또한, 이진트리 최소 크기 및/또는 3분할트리 최소 크기는 슬라이스 레벨에서 시그널링되거나 결정될 수 있다.
전술한 다양한 블록의 크기 및 깊이 정보에 기초하여, 쿼드 분할 정보, 복합형트리의 분할 여부 정보, 분할 트리 정보 및/또는 분할 방향 정보 등이 비트스트림에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다.
예컨대, 부호화 유닛의 크기가 쿼드트리 최소 크기보다 크지 않으면, 상기 부호화 유닛은 쿼드 분할 정보를 포함하지 않고, 해당 쿼드 분할 정보는 제2값으로 추론될 수 있다.
예컨대, 복합형트리의 노드에 해당하는 부호화 유닛의 크기(가로 및 세로)가 이진트리 최대 크기(가로 및 세로) 및/또는 3분할트리 최대 크기(가로 및 세로)보다 큰 경우, 상기 부호화 유닛은 이진트리 분할 및/또는 3분할트리 분할되지 않을 수 있다. 그에 따라, 상기 복합형트리의 분할 여부 정보는 시그널링되지 않고, 제2값으로 추론될 수 있다.
또는, 복합형트리의 노드에 해당하는 부호화 유닛의 크기(가로 및 세로)가 이진트리 최소 크기(가로 및 세로)와 동일하거나, 부호화 유닛의 크기(가로 및 세로)가 3분할트리 최소 크기(가로 및 세로)의 두 배와 동일한 경우, 상기 부호화 유닛은 이진트리 분할 및/또는 3분할트리 분할되지 않을 수 있다. 그에 따라, 상기 복합형트리의 분할 여부 정보는 시그널링되지 않고, 제2값으로 추론될 수 있다. 왜냐하면, 상기 부호화 유닛을 이진트리 분할 및/또는 3분할트리 분할할 경우, 이진트리 최소 크기 및/또는 3분할트리 최소 크기보다 작은 부호화 유닛이 생성되기 때문이다.
또는, 이진트리 분할 또는 3분할트리 분할은 가상의 파이프라인 데이터 유닛의 크기(이하, 파이프라인 버퍼 크기)에 기초하여 제한될 수 있다. 예컨대, 이진트리 분할 또는 3분할트리 분할에 의해, 부호화 유닛이 파이프라인 버퍼 크기에 적합하지 않은 서브 부호화 유닛으로 분할될 경우, 해당 이진트리 분할 또는 3분할트리 분할은 제한될 수 있다. 파이프라인 버퍼 크기는 최대 변환 블록의 크기(예컨대, 64X64)일 수 있다. 예컨대, 파이프라인 버퍼 크기가 64X64일 때, 아래의 분할은 제한될 수 있다.
- NxM(N 및/또는 M은 128) 부호화 유닛에 대한 3분할트리 분할
- 128xN(N <= 64) 부호화 유닛에 대한 수평 방향 이진트리 분할
- Nx128(N <= 64) 부호화 유닛에 대한 수직 방향 이진트리 분할
또는, 복합형트리의 노드에 해당하는 부호화 유닛의 복합형트리 내의 깊이가 복합형트리 최대 깊이와 동일한 경우, 상기 부호화 유닛은 이진트리 분할 및/또는 3분할트리 분할되지 않을 수 있다. 그에 따라, 상기 복합형트리의 분할 여부 정보는 시그널링되지 않고, 제2값으로 추론될 수 있다.
또는, 복합형트리의 노드에 해당하는 부호화 유닛에 대해 수직 방향 이진트리 분할, 수평 방향 이진트리 분할, 수직 방향 3분할트리 분할 및 수평 방향 3분할트리 분할 중 적어도 하나가 가능한 경우에만, 상기 복합형트리의 분할 여부 정보를 시그널링할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 상기 부호화 유닛은 이진트리 분할 및/또는 3분할트리 분할되지 않을 수 있다. 그에 따라, 상기 복합형트리의 분할 여부 정보는 시그널링되지 않고, 제2값으로 추론될 수 있다.
또는, 복합형트리의 노드에 해당하는 부호화 유닛에 대해 수직 방향 이진트리 분할과 수평 방향 이진트리 분할이 모두 가능하거나, 수직 방향 3분할트리 분할과 수평 방향 3분할트리 분할이 모두 가능한 경우에만, 상기 분할 방향 정보를 시그널링할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 상기 분할 방향 정보는 시그널링되지 않고, 분할이 가능한 방향을 지시하는 값으로 추론될 수 있다.
또는, 복합형트리의 노드에 해당하는 부호화 유닛에 대해 수직 방향 이진트리 분할과 수직 방향 3분할트리 분할이 모두 가능하거나, 수평 방향 이진트리 분할과 수평 방향 3분할트리 분할이 모두 가능한 경우에만, 상기 분할 트리 정보를 시그널링할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 상기 분할 트리 정보는 시그널링되지 않고, 분할이 가능한 트리를 지시하는 값으로 추론될 수 있다.
도 4는 화면 내 예측 과정의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 중심으로부터 외곽으로의 화살표들은 화면 내 예측 모드들의 예측 방향들을 나타낼 수 있다.
화면 내 부호화 및/또는 복호화는 현재 블록의 주변 블록의 참조 샘플을 이용하여 수행될 수 있다. 주변 블록은 복원된 주변 블록일 수 있다. 예를 들면, 화면 내 부호화 및/또는 복호화는 복원된 주변 블록이 포함하는 참조 샘플의 값 또는 부호화 파라미터를 이용하여 수행될 수 있다.
예측 블록은 화면 내 예측의 수행의 결과로 생성된 블록을 의미할 수 있다. 예측 블록은 CU, PU 및 TU 중 적어도 하나에 해당할 수 있다. 예측 블록의 단위는 CU, PU 및 TU 중 적어도 하나의 크기일 수 있다. 예측 블록은 2x2, 4x4, 16x16, 32x32 또는 64x64 등의 크기를 갖는 정사각형의 형태의 블록일 수 있고, 2x8, 4x8, 2x16, 4x16 및 8x16 등의 크기를 갖는 직사각형 모양의 블록일 수도 있다.
화면 내 예측은 현재 블록에 대한 화면 내 예측 모드에 따라 수행될 수 있다. 현재 블록이 가질 수 있는 화면 내 예측 모드의 개수는 기정의된 고정된 값일 수 있으며, 예측 블록의 속성에 따라 다르게 결정된 값일 수 있다. 예를 들면, 예측 블록의 속성은 예측 블록의 크기 및 예측 블록의 형태 등을 포함할 수 있다.
화면 내 예측 모드의 개수는 블록의 크기에 관계없이 N개로 고정될 수 있다. 또는, 예를 들면, 화면 내 예측 모드의 개수는 3, 5, 9, 17, 34, 35, 36, 65, 또는 67 등일 수 있다. 또는, 화면 내 예측 모드의 개수는 블록의 크기 및/또는 색 성분(color component)의 타입에 따라 상이할 수 있다. 예를 들면, 색 성분이 휘도(luma) 신호인지 아니면 색차(chroma) 신호인지에 따라 화면 내 예측 모드의 개수가 다를 수 있다. 예컨대, 블록의 크기가 커질수록 화면 내 예측 모드의 개수는 많아질 수 있다. 또는 휘도 성분 블록의 화면 내 예측 모드의 개수는 색차 성분 블록의 화면 내 예측 모드의 개수보다 많을 수 있다.
화면 내 예측 모드는 비방향성 모드 또는 방향성 모드일 수 있다. 비방향성 모드는 DC 모드 또는 플래너(Planar) 모드일 수 있으며, 방향성 모드(angular mode)는 특정한 방향 또는 각도를 가지는 예측 모드일 수 있다. 상기 화면 내 예측 모드는 모드 번호, 모드 값, 모드 숫자, 모드 각도, 모드 방향 중 적어도 하나로 표현될 수 있다. 화면 내 예측 모드의 개수는 상기 비방향성 및 방향성 모드를 포함하는 하나 이상의 M개 일 수 있다. 현재 블록을 화면 내 예측하기 위해 복원된 주변 블록에 포함되는 샘플들이 현재 블록의 참조 샘플로 이용 가능한지 여부를 검사하는 단계가 수행될 수 있다. 현재 블록의 참조 샘플로 이용할 수 없는 샘플이 존재할 경우, 복원된 주변 블록에 포함된 샘플들 중 적어도 하나의 샘플 값을 복사 및/또는 보간한 값을 이용하여 참조 샘플로 이용할 수 없는 샘플의 샘플 값으로 대체한 후, 현재 블록의 참조 샘플로 이용할 수 있다.
도 7은 화면 내 예측에 이용 가능한 참조 샘플들을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 현재 블록의 화면 내 예측을 위해, 참조 샘플 라인 0 내지 참조 샘플 라인 3 중 적어도 하나가 이용될 수 있다. 도 7에 있어서, 세그먼트 A와 세그먼트 F의 샘플들은 복원된 이웃 블록으로부터 가져오는 대신 각각 세그먼트 B와 세그먼트 E의 가장 가까운 샘플들로 패딩될 수 있다. 현재 블록의 화면 내 예측을 위해 이용될 참조 샘플 라인을 지시하는 인덱스 정보가 시그널링될 수 있다. 현재 블록의 상단 경계가 CTU의 경계인 경우, 참조 샘플 라인 0만 이용가능할 수 있다. 따라서 이 경우, 상기 인덱스 정보는 시그널링되지 않을 수 있다. 참조 샘플 라인 0 이외에 다른 참조 샘플 라인이 이용되는 경우, 후술하는 예측 블록에 대한 필터링은 수행되지 않을 수 있다.
화면 내 예측 시 화면 내 예측 모드 및 현재 블록의 크기 중 적어도 하나에 기반하여 참조 샘플 또는 예측 샘플 중 적어도 하나에 필터를 적용할 수 있다.
플래너 모드의 경우, 현재 블록의 예측 블록을 생성할 때, 예측 대상 샘플의 예측 블록 내 위치에 따라, 현재 샘플의 상단 및 좌측 참조 샘플, 현재 블록의 우상단 및 좌하단 참조 샘플의 가중합을 이용하여 예측 대상 샘플의 샘플값을 생성할 수 있다. 또한, DC 모드의 경우, 현재 블록의 예측 블록을 생성할 때, 현재 블록의 상단 및 좌측 참조 샘플들의 평균 값을 이용할 수 있다. 또한, 방향성 모드의 경우 현재 블록의 상단, 좌측, 우상단 및/또는 좌하단 참조 샘플을 이용하여 예측 블록을 생성 할 수 있다. 예측 샘플 값 생성을 위해 실수 단위의 보간을 수행 할 수도 있다.
색 성분간 화면내 예측의 경우, 제1 색 성분의 대응 복원 블록에 기초하여 제2 색 성분의 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다. 예컨대, 제1 색 성분은 휘도 성분, 제2 색 성분은 색차 성분일 수 있다. 색 성분간 화면내 예측을 위해, 제1 색 성분과 제2 색 성분 간의 선형 모델의 파라미터가 템플릿에 기초하여 유도될 수 있다. 템플릿은 현재 블록의 상단 및/또는 좌측 주변 샘플 및 이에 대응하는 제1 색 성분의 복원 블록의 상단 및/또는 좌측 주변 샘플을 포함할 수 있다. 예컨대, 선형 모델의 파라미터는 템플릿내의 샘플들 중 최대값을 갖는 제1 색 성분의 샘플값과 이에 대응하는 제2 색 성분의 샘플값, 템플릿내의 샘플들 중 최소값을 갖는 제1 색 성분의 샘플값과 이에 대응하는 제2 색 성분의 샘플값을 이용하여 유도될 수 있다. 선형 모델의 파라미터가 유도되면, 대응 복원 블록을 선형 모델에 적용하여 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다. 영상 포맷에 따라, 제1 색 성분의 복원 블록의 주변 샘플 및 대응 복원 블록에 대해 서브 샘플링이 수행될 수 있다. 예컨대, 제2 색 성분의 1개의 샘플이 제1 색 성분의 4개의 샘플들에 대응되는 경우, 제1 색 성분의 4개의 샘플들을 서브 샘플링하여, 1개의 대응 샘플을 계산할 수 있다. 이 경우, 선형 모델의 파라미터 유도 및 색 성분간 화면 내 예측은 서브 샘플링된 대응 샘플에 기초하여 수행될 수 있다. 색 성분간 화면내 예측의 수행 여부 및/또는 템플릿의 범위는 화면내 예측 모드로서 시그널링될 수 있다.
현재 블록은 가로 또는 세로 방향으로 2개 또는 4개의 서브 블록들로 분할될 수 있다. 분할된 서브 블록들은 순차적으로 복원될 수 있다. 즉, 서브 블록에 대해 화면 내 예측이 수행되어 서브 예측 블록이 생성될 수 있다. 또한, 서브 블록에 대해 역양자화 및/또는 역변환이 수행되어 서브 잔차 블록이 생성될 수 있다. 서브 예측 블록을 서브 잔차 블록에 더해서 복원된 서브 블록이 생성될 수 있다. 복원된 서브 블록은 후순위 서브 블록의 화면 내 예측을 위한 참조 샘플로서 이용될 수 있다. 서브 블록은 소정 개수(예컨대, 16개) 이상의 샘플들을 포함하는 블록일 수 있다. 따라서, 예컨대, 현재 블록이 8x4 블록 또는 4x8 블록의 경우, 현재 블록은 2개의 서브 블록들로 분할될 수 있다. 또한, 현재 블록이 4x4 블록인 경우, 현재 블록은 서브 블록들로 분할될 수 없다. 현재 블록이 그 외의 크기를 갖는 경우, 현재 블록은 4개의 서브 블록들로 분할될 수 있다. 상기 서브 블록 기반의 화면 내 예측의 수행 여부 및/또는 분할 방향(가로 또는 세로)에 관한 정보가 시그널링될 수 있다. 상기 서브 블록 기반의 화면 내 예측은 참조 샘플 라인 0을 이용하는 경우에만 수행되도록 제한될 수 있다. 상기 서브 블록 기반의 화면 내 예측이 수행되는 경우, 후술하는 예측 블록에 대한 필터링은 수행되지 않을 수 있다.
화면내 예측된 예측 블록에 필터링을 수행하여 최종 예측 블록을 생성할 수 있다. 상기 필터링은 필터링 대상 샘플, 좌측 참조 샘플, 상단 참조 샘플 및/또는 좌상단 참조 샘플에 소정의 가중치를 적용함으로써 수행될 수 있다. 상기 필터링에 이용되는 가중치 및/또는 참조 샘플(범위, 위치 등)은 블록 크기, 화면내 예측 모드 및 필터링 대상 샘플의 예측 블록 내 위치 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다. 상기 필터링은 소정의 화면내 예측 모드(예컨대, DC, planar, 수직, 수평, 대각 및/또는 인접 대각 모드)의 경우에만 수행될 수 있다. 인접 대각 모드는 대각 모드에 k를 가감한 모드일 수 있다. 예컨대, k는 8 이하의 양의 정수일 수 있다.
현재 블록의 화면 내 예측 모드는 현재 블록의 주변에 존재하는 블록의 화면 내 예측 모드로부터 예측하여 엔트로피 부호화/복호화할 수 있다. 현재 블록과 주변 블록의 화면 내 예측 모드가 동일하면 소정의 플래그 정보를 이용하여 현재 블록과 주변 블록의 화면 내 예측 모드가 동일하다는 정보를 시그널링할 수 있다. 또한, 복수 개의 주변 블록의 화면 내 예측 모드 중 현재 블록의 화면 내 예측 모드와 동일한 화면 내 예측 모드에 대한 지시자 정보를 시그널링 할 수 있다. 현재 블록과 주변 블록의 화면 내 예측 모드가 상이하면 주변 블록의 화면 내 예측 모드를 기초로 엔트로피 부호화/복호화를 수행하여 현재 블록의 화면 내 예측 모드 정보를 엔트로피 부호화/복호화할 수 있다.
도 5는 화면 간 예측 과정의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 사각형은 영상을 나타낼 수 있다. 또한, 도 5에서 화살표는 예측 방향을 나타낼 수 있다. 각 영상은 부호화 타입에 따라 I 픽쳐(Intra Picture), P 픽쳐(Predictive Picture), B 픽쳐(Bi-predictive Picture) 등으로 분류될 수 있다.
I 픽쳐는 화면 간 예측 없이 화면 내 예측을 통해 부호화/복호화될 수 있다. P 픽쳐는 단방향(예컨대, 순방향 또는 역방향)에 존재하는 참조 영상만을 이용하는 화면 간 예측을 통해 부호화/복호화될 수 있다. B 픽쳐는 쌍방향(예컨대, 순방향 및 역방향)에 존재하는 참조 영상들을 이용하는 화면 간 예측을 통해 부호화/복호화 될 수 있다. 또한, B 픽쳐인 경우, 쌍방향에 존재하는 참조 영상들을 이용하는 화면 간 예측 또는 순방향 및 역방향 중 일 방향에 존재하는 참조 영상을 이용하는 화면 간 예측을 통해 부호화/복호화될 수 있다. 여기에서, 쌍방향은 순방향 및 역방향일 수 있다. 여기서, 화면 간 예측이 사용되는 경우, 부호화기에서는 화면 간 예측 혹은 움직임 보상을 수행할 수 있고, 복호화기에서는 그에 대응하는 움직임 보상을 수행할 수 있다.
아래에서, 실시예에 따른 화면 간 예측에 대해 구체적으로 설명된다.
화면 간 예측 혹은 움직임 보상은 참조 영상 및 움직임 정보를 이용하여 수행될 수 있다.
현재 블록에 대한 움직임 정보는 부호화 장치(100) 및 복호화 장치(200)의 각각에 의해 화면 간 예측 중 도출될 수 있다. 움직임 정보는 복원된 주변 블록의 움직임 정보, 콜 블록(collocated block; col block)의 움직임 정보 및/또는 콜 블록에 인접한 블록을 이용하여 도출될 수 있다. 콜 블록은 이미 복원된 콜 픽쳐(collocated picture; col picture) 내에서 현재 블록의 공간적 위치에 대응하는 블록일 수 있다. 여기서, 콜 픽쳐는 참조 영상 리스트에 포함된 적어도 하나의 참조 영상 중에서 하나의 픽쳐일 수 있다.
움직임 정보의 도출 방식은 현재 블록의 예측 모드에 따라 다를 수 있다. 예를 들면, 화면 간 예측을 위해 적용되는 예측 모드로서, AMVP 모드, 머지 모드, 스킵 모드, 움직임 벡터 차분을 가진 머지 모드, 서브 블록 머지 모드, 삼각 분할 모드, 인터 인트라 결합 예측 모드, 어파인 인터 모드 등이 있을 수 있다. 여기서 머지 모드를 움직임 병합 모드(motion merge mode)라고 지칭할 수 있다.
예를 들면, 예측 모드로서, AMVP가 적용되는 경우, 복원된 주변 블록의 움직임 벡터, 콜 블록의 움직임 벡터, 콜 블록에 인접한 블록의 움직임 벡터, (0, 0) 움직임 벡터 중 적어도 하나를 움직임 벡터 후보로 결정하여 움직임 벡터 후보 리스트(motion vector candidate list)를 생성할 수 있다. 생성된 움직임 벡터 후보 리스트를 이용하여 움직임 벡터 후보를 유도할 수 있다. 유도된 움직임 벡터 후보를 기반으로 현재 블록의 움직임 정보를 결정할 수 있다. 여기서, 콜 블록의 움직임 벡터 또는 콜 블록에 인접한 블록의 움직임 벡터를 시간적 움직임 벡터 후보(temporal motion vector candidate)라 지칭할 수 있고, 복원된 주변 블록의 움직임 벡터를 공간적 움직임 벡터 후보(spatial motion vector candidate)라 지칭할 수 있다.
부호화 장치(100)는 현재 블록의 움직임 벡터 및 움직임 벡터 후보 간의 움직임 벡터 차분(MVD: Motion Vector Difference)을 계산할 수 있고, MVD를 엔트로피 부호화할 수 있다. 또한, 부호화 장치(100)는 움직임 벡터 후보 색인을 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 생성할 수 있다. 움직임 벡터 후보 색인은 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터 후보 중에서 선택된 최적의 움직임 벡터 후보를 지시할 수 있다. 복호화 장치(200)는 움직임 벡터 후보 색인을 비트스트림으로부터 엔트로피 복호화하고, 엔트로피 복호화된 움직임 벡터 후보 색인을 이용하여 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터 후보 중에서 복호화 대상 블록의 움직임 벡터 후보를 선택할 수 있다. 또한, 복호화 장치(200)는 엔트로피 복호화된 MVD 및 움직임 벡터 후보의 합을 통해 복호화 대상 블록의 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
한편, 부호화 장치(100)는 계산된 MVD의 해상도 정보를 엔트로피 부호화할 수 있다. 복호화 장치(200)는 MVD 해상도 정보를 이용하여 엔트로피 복호화된 MVD의 해상도를 조정할 수 있다.
한편, 부호화 장치(100)는 어파인 모델에 기반하여 현재 블록의 움직임 벡터 및 움직임 벡터 후보 간의 움직임 벡터 차분(MVD: Motion Vector Difference)을 계산할 수 있고, MVD를 엔트로피 부호화할 수 있다. 복호화 장치(200)는 엔트로피 복호화된 MVD 및 어파인 제어 움직임 벡터 후보의 합을 통해 복호화 대상 블록의 어파인 제어 움직임 벡터를 도출하여 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
비트스트림은 참조 영상을 지시하는 참조 영상 색인 등을 포함할 수 있다. 참조 영상 색인은 엔트로피 부호화되어 비트스트림을 통해 부호화 장치(100)로부터 복호화 장치(200)로 시그널링될 수 있다. 복호화 장치(200)는 유도된 움직임 벡터와 참조 영상 색인 정보에 기반하여 복호화 대상 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
움직임 정보의 도출 방식의 다른 예로, 머지 모드가 있다. 머지 모드란 복수의 블록들에 대한 움직임의 병합을 의미할 수 있다. 머지 모드는 현재 블록의 움직임 정보를 주변 블록의 움직임 정보로부터 유도하는 모드를 의미할 수 있다. 머지 모드가 적용되는 경우, 복원된 주변 블록의 움직임 정보 및/또는 콜 블록의 움직임 정보를 이용하여 머지 후보 리스트(merge candidate list)를 생성할 수 있다. 움직임 정보는 1) 움직임 벡터, 2) 참조 영상 색인, 및 3) 화면 간 예측 지시자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예측 지시자는 단방향 (L0 예측, L1 예측) 또는 쌍방향일 수 있다.
머지 후보 리스트는 움직임 정보들이 저장된 리스트를 나타낼 수 있다. 머지 후보 리스트에 저장되는 움직임 정보는, 현재 블록에 인접한 주변 블록의 움직임 정보(공간적 머지 후보(spatial merge candidate)) 및 참조 영상에서 현재 블록에 대응되는(collocated) 블록의 움직임 정보(시간적 머지 후보(temporal merge candidate)), 이미 머지 후보 리스트에 존재하는 움직임 정보들의 조합에 의해 생성된 새로운 움직임 정보, 현재 블록 이전에 부호화/복호화된 블록의 움직임 정보(히스토리 기반 머지 후보(history-based merge candidate)) 및 제로 머지 후보 중 적어도 하나일 수 있다.
부호화 장치(100)는 머지 플래그(merge flag) 및 머지 색인(merge index) 중 적어도 하나를 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 생성한 후 복호화 장치(200)로 시그널링할 수 있다. 머지 플래그는 블록 별로 머지 모드를 수행할지 여부를 나타내는 정보일 수 있고, 머지 색인은 현재 블록에 인접한 주변 블록들 중 어떤 블록과 머지를 할 것인가에 대한 정보일 수 있다. 예를 들면, 현재 블록의 주변 블록들은 현재 블록의 좌측 인접 블록, 상단 인접 블록 및 시간적 인접 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 부호화 장치(100)는 머지 후보의 움직임 정보 중 움직임 벡터를 보정하기 위한 보정 정보를 엔트로피 부호화하여 복호화 장치(200)로 시그널링할 수 있다. 복호화 장치(200)는 머지 색인에 의해 선택된 머지 후보의 움직임 벡터를 보정 정보에 기초하여 보정할 수 있다. 여기서, 보정 정보는 보정 여부 정보, 보정 방향 정보 및 보정 크기 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 위와 같이, 시그널링되는 보정 정보를 기초로 머지 후보의 움직임 벡터를 보정하는 예측 모드를 움직임 벡터 차분을 가진 머지 모드로 칭할 수 있다.
스킵 모드는 주변 블록의 움직임 정보를 그대로 현재 블록에 적용하는 모드일 수 있다. 스킵 모드가 사용되는 경우, 부호화 장치(100)는 어떤 블록의 움직임 정보를 현재 블록의 움직임 정보로서 이용할 것인지에 대한 정보를 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 통해 복호화 장치(200)에 시그널링할 수 있다. 이때, 부호화 장치(100)는 움직임 벡터 차분 정보, 부호화 블록 플래그 및 변환 계수 레벨(양자화된 레벨) 중 적어도 하나에 관한 구문 요소를 복호화 장치(200)에 시그널링하지 않을 수 있다.
서브 블록 머지 모드(subblock merge mode)는, 부호화 블록(CU)의 서브 블록 단위로 움직임 정보를 유도하는 모드를 의미할 수 있다. 서브 블록 머지 모드가 적용되는 경우, 참조 영상에서 현재 서브 블록에 대응되는(collocated) 서브 블록의 움직임 정보 (서브블록 기반 시간적 머지 후보(Sub-block based temporal merge candidate)) 및/또는 어파인 제어 포인트 움직임 벡터 머지 후보(affine control point motion vector merge candidate)를 이용하여 서브 블록 머지 후보 리스트(subblock merge candidate list)가 생성될 수 있다.
삼각 분할 모드(triangle partition mode)는, 현재 블록을 대각선 방향으로 분할하여 각각의 움직임 정보를 유도하고, 유도된 각각의 움직임 정보를 이용하여 각각의 예측 샘플을 유도하고, 유도된 각각의 예측 샘플을 가중합하여 현재 블록의 예측 샘플을 유도하는 모드를 의미할 수 있다.
인터 인트라 결합 예측 모드는, 화면 간 예측으로 생성된 예측 샘플과 화면 내 예측으로 생성된 예측 샘플을 가중합하여 현재 블록의 예측 샘플을 유도하는 모드를 의미할 수 있다.
복호화 장치(200)는 도출된 움직임 정보를 자체적으로 보정할 수 있다. 복호화 장치(200)는 도출된 움직임 정보가 지시하는 참조 블록을 기준으로 기정의된 구역 탐색하여 최소의 SAD를 갖는 움직임 정보를 보정된 움직임 정보로 유도할 수 있다.
복호화 장치(200)는 광학적 흐름(Optical Flow)을 이용하여 화면 간 예측을 통해 유도된 예측 샘플을 보상할 수 있다.
도 6은 변환 및 양자화의 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이 잔여 신호에 변환 및/또는 양자화 과정을 수행하여 양자화된 레벨이 생성될 수 있다. 상기 잔여 신호는 원본 블록과 예측 블록(화면 내 예측 블록 혹은 화면 간 예측 블록) 간의 차분으로 생성될 수 있다. 여기에서, 예측 블록은 화면 내 예측 또는 화면 간 예측에 의해 생성된 블록일 수 있다. 여기서, 변환은 1차 변환 및 2차 변환 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 잔여 신호에 대해서 1차 변환을 수행하면 변환 계수가 생성될 수 있고, 변환 계수에 2차 변환을 수행하여 2차 변환 계수를 생성할 수 있다.
1차 변환(Primary Transform)은 기-정의된 복수의 변환 방법 중 적어도 하나를 이용하여 수행될 수 있다. 일예로, 기-정의된 복수의 변환 방법은 DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform) 또는 KLT(Karhunen-Loeve Transform) 기반 변환 등을 포함할 수 있다. 1차 변환이 수행 후 생성되는 변환 계수에 2차 변환(Secondary Transform)을 수행할 수 있다. 1차 변환 및/또는 2차 변환시에 적용되는 변환 방법은 현재 블록 및/또는 주변 블록의 부호화 파라미터 중 적어도 하나에 따라 결정될 수 있다. 또는 변환 방법을 지시하는 변환 정보가 시그널링될 수도 있다. DCT 기반 변환은 예컨대, DCT2, DCT-8 등을 포함할 수 있다. DST 기반 변환은 예컨대, DST-7을 포함할 수 있다.
1차 변환 및/또는 2차 변환이 수행된 결과 또는 잔여 신호에 양자화를 수행하여 양자화된 레벨을 생성할 수 있다. 양자화된 레벨은 화면 내 예측 모드 또는 블록 크기/형태 중 적어도 하나를 기준으로 우상단 대각 스캔, 수직 스캔, 수평 스캔 중 적어도 하나에 따라 스캐닝(scanning) 될 수 있다. 예를 들어, 우상단(up-right) 대각 스캐닝을 이용하여 블록의 계수를 스캔함으로써 1차원 벡터 형태로 변경시킬 수 있다. 변환 블록의 크기 및/또는 화면 내 예측 모드에 따라 우상단 대각 스캔 대신 2차원의 블록 형태 계수를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔이 사용될 수도 있다. 스캐닝된 양자화된 레벨은 엔트로피 부호화되어 비트스트림에 포함될 수 있다.
복호화기에서는 비트스트림을 엔트로피 복호화하여 양자화된 레벨을 생성할 수 있다. 양자화된 레벨은 역 스캐닝(Inverse Scanning)되어 2차원의 블록 형태로 정렬될 수 있다. 이때, 역 스캐닝의 방법으로 우상단 대각 스캔, 수직 스캔, 수평 스캔 중 적어도 하나가 수행될 수 있다.
양자화된 레벨에 역양자화를 수행할 수 있고, 2차 역변환 수행 여부에 따라 2차 역변환을 수행할 수 있고, 2차 역변환이 수행된 결과에 1차 역변환 수행 여부에 따라 1차 역변환을 수행하여 복원된 잔여 신호가 생성될 수 있다.
화면 내 예측 또는 화면 간 예측을 통해 복원된 휘도 성분에 대해 인루프 필터링 전에 동적 범위(dynamic range)의 역매핑(inverse mapping)이 수행될 수 있다. 동적 범위는 16개의 균등한 조각(piece)으로 분할될 수 있고, 각 조각에 대한 매핑 함수가 시그널링될 수 있다. 상기 매핑 함수는 슬라이스 레벨 또는 타일 그룹 레벨에서 시그널링될 수 있다. 상기 역매핑을 수행하기 위한 역매핑 함수는 상기 매핑 함수에 기초하여 유도될 수 있다. 인루프 필터링, 참조 픽쳐의 저장 및 움직임 보상은 역매핑된 영역에서 수행되며, 화면 간 예측을 통해 생성된 예측 블록은 상기 매핑 함수를 이용한 매핑에 의해 매핑된 영역으로 전환된 후, 복원 블록의 생성에 이용될 수 있다. 그러나, 화면 내 예측은 매핑된 영역에서 수행되므로, 화면 내 예측에 의해 생성된 예측 블록은 매핑/역매핑 없이, 복원 블록의 생성에 이용될 수 있다.
현재 블록이 색차 성분의 잔차 블록인 경우, 매핑된 영역의 색차 성분에 대해 스케일링을 수행함으로써 상기 잔차 블록은 역매핑된 영역으로 전환될 수 있다. 상기 스케일링의 가용 여부는 슬라이스 레벨 또는 타일 그룹 레벨에서 시그널링될 수 있다. 상기 스케일링은 루마 성분에 대한 상기 매핑이 가용하고 휘도 성분의 분할과 색차 성분의 분할이 동일한 트리 구조를 따르는 경우에만 상기 스케일링이 적용될 수 있다. 상기 스케일링은 상기 색차 블록에 대응하는 휘도 예측 블록의 샘플값의 평균에 기초하여 수행될 수 있다. 이 때, 현재 블록이 화면 간 예측을 사용하는 경우, 상기 휘도 예측 블록은 매핑된 휘도 예측 블록을 의미할 수 있다. 휘도 예측 블록의 샘플값의 평균이 속하는 조각(piece)의 인덱스를 이용하여, 룩업테이블을 참조함으로써, 상기 스케일링에 필요한 값을 유도할 수 있다. 최종적으로 상기 유도된 값을 이용하여 상기 잔차 블록을 스케일링함으로써, 상기 잔차 블록은 역매핑된 영역으로 전환될 수 있다. 이 후의 색차 성분 블록의 복원, 화면 내 예측, 화면 간 예측, 인루프 필터링 및 참조 픽쳐의 저장은 역매핑된 영역에서 수행될 수 있다.
상기 휘도 성분 및 색차 성분의 매핑/역매핑이 가용한지 여부를 나타내는 정보는 시퀀스 파라미터 셋을 통해 시그널링될 수 있다.
현재 블록의 예측 블록은 현재 블록과 현재 픽쳐 내 참조 블록 사이의 위치 이동(displacement)을 나타내는 블록 벡터에 기초하여 생성될 수 있다. 이와 같이, 현재 픽쳐를 참조하여 예측 블록을 생성하는 예측 모드를 화면내 블록 카피(Intra Block Copy, IBC) 모드라고 명명할 수 있다. IBC 모드는 MxN(M<=64, N<=64) 부호화 유닛에 적용될 수 있다. IBC 모드는 스킵 모드, 머지 모드, AMVP 모드 등을 포함할 수 있다. 스킵 모드 또는 머지 모드의 경우, 머지 후보 리스트가 구성되고, 머지 인덱스가 시그널링되어 하나의 머지 후보가 특정될 수 있다. 상기 특정된 머지 후보의 블록 벡터가 현재 블록의 블록 벡터로서 이용될 수 있다. 머지 후보 리스트는 공간적 후보, 히스토리에 기반한 후보, 두개 후보의 평균에 기반한 후보 또는 제로 머지 후보 등 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. AMVP 모드의 경우, 차분 블록 벡터가 시그널링될 수 있다. 또한, 예측 블록 벡터는 현재 블록의 좌측 이웃 블록 및 상단 이웃 블록으로부터 유도될 수 있다. 어느 이웃 블록을 이용할지에 관한 인덱스는 시그널링될 수 있다. IBC 모드의 예측 블록은 현재 CTU 또는 좌측 CTU에 포함되고, 기 복원된 영역내의 블록으로 한정될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 예측 블록은, 현재 블록이 속한 64x64 블록보다 부호화/복호화 순서상 앞선 3개의 64x64 블록 영역내에 위치하도록 블록 벡터의 값이 제한될 수 있다. 이와 같이 블록 벡터의 값을 제한함으로써, IBC 모드 구현에 따른 메모리 소비와 장치의 복잡도를 경감할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 복호화/부호화 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명을 위한 영상 부호화 장치에 대한 부호화 흐름도이다.
본 발명에서 1차 변환 및 양자화는 1차 변환을 의미할 수 있고, 1차 역양자화 및 역변환은 1차 역변환을 의미할 수 있고, 2차 변환 및 양자화는 2차 변환을 의미할 수 있고, 2차 역양자화 및 역변환은 2차 역변환을 의미할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 1차 변환 후 생성되는 1차 변환 계수에 대해 2차 변환이 순서대로 수행될 수 있고, 2차 변환 후 생성되는 2차 변환 계수에 대해 1차 변환이 순서대로 수행될 수 있다.
마찬가지로, 1차 역변환 후 생성되는 2차 변환 계수에 대해 2차 역변환이 순서대로 수행될 수 있고, 2차 역변환 후 생성되는 1차 변환 계수에 1차 역변환이 순서대로 수행될 수 있다.
상기 2가지의 변환은 각각 N차 변환/역변환 및 M차 변환/역변환으로 표현될 수 있다. 여기서, N과 M은 각각 1, 2일 수 있다. 또한 N, M은 각각 2, 1일 수 있다. 즉, 변환의 방식을 서로 구분하고자 변환/역변환을 1차 및 2차로 표현한 것이며, 1차 변환/역변환 및 2차 변환/역변환은 수행되는 순서에 관계 없을 수 있다.
도 8과 같이 제1 감산기는 원본 신호와 화면 내 예측기 혹은 화면 간 예측기의 출력인 예측 신호를 입력 받아 1차 잔차 신호(잔여 신호)를 출력할 수 있다.
1차 변환 및 양자화기는 1차 잔차 신호를 변환하여 1차 변환 계수를 생성하고 이 계수들은 엔트로피 부호기 및 1차 역양자화 및 역변환기에 입력할 수 있다.
1차 역양자화 및 역변환기는 입력된 계수들을 화소 영역으로 변환하여 복원된 1차 잔차 신호를 출력할 수 있다.
제2 감산기는 복원된 1차 잔차 신호 및 1차 잔차 신호를 입력 받아 두 신호를 감산하여 2차 잔차 신호를 출력할 수 있다.
2차 변환 및 양자화기는 2차 잔차 신호를 변환하여 2차 변환 계수를 생성할 수 있다.
2차 변환 계수들은 엔트로피 부호기 및 2차 역양자화 및 역변환기로 입력될 수 있다. 여기서, 2차 역양자화 및 역변환기는 입력된 2차 변환 계수들을 화소 영역으로 변환하여 복원된 2차 잔차 신호를 출력할 수 있다.
제1 가산기는 복원된 1차 잔차 신호 및 복원된 2차 잔차 신호를 입력 받아 최종 복원된 잔차 신호를 생성할 수 있다.
제2 가산기는 최종 복원된 잔차 신호와 화면 내 예측 신호 혹은 화면 간 예측 신호를 가산하여 복원된 화소들을 생성할 수 있다.
루프 필터는 이 복원된 화소들에 필터링을 수행한 뒤, 복호화된 픽처 버퍼에 저장할 수 있다.
엔트로피 부호기는 1차 변환 계수들 및 2차 변환 계수들을 입력 받아 독립적 엔트로피 부호화를 수행하거나, 하나의 변환 계수 블록으로 결합하여 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 이 때, 변환 계수의 통계적 특성을 고려한 이진화 또는 변환 계수 주사 방법들을 이용하여 압축 효율 측면에서 효과적인 방법으로 부호화할 수 있다.
한편, 도 8의 부호화기와 달리 전술한 도 6과 같이, 부호화기는 제1 변환 및 제2 변환을 모두 수행한 후 양자화를 수행할 수 있다. 또한, 부호화기는 제1 변환 및 제2 변환 중 적어도 하나를 수행한 후 양자화를 수행할 수 있다. 또한, 부호화기는 도 6의 설명과 같이 역양자화를 수행한 후에 제2 역변환 및 제1 역변환을 수행할 수 있다. 부호화기는 역양자화를 수행한 후에 제2 역변환 및 제1 역변환 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
부호화기는 1차 변환 혹은 2차 변환을 선택적으로 사용할 수 있다.
예를 들어, 임의의 블록, CTU, 타일, 슬라이스, 픽처 혹은 시퀀스 단위로 1차 변환만 사용하거나 2차 변환만 사용할 수 있다. 또는, 1차 변환과 2차 변환을 모두 사용할 수 있다.
한편, 부호화기는 율-왜곡 비용을 최소화하거나 가장 적은 수의 주파수들 또는 변환 계수들의 절대값의 합이 가장 적은 방법을 사용하여 최적의 변환 방법을 선택할 수 있다.
부호화기는 임의의 블록, 슬라이스, 픽처 혹은 시퀀스 단위로 1차 변환을 수행했는지 여부, 2차 변환을 수행했는지 여부 혹은 1차 변환과 2차 변환 모두를 수행했는지 여부를 나타내는 정보를 비트스트림에 포함하여 복호화기에 전송할 수 있다.
예를 들어, 1차 변환 수행 여부 정보를 1차 변환 계수 블록에 대한 CBF (Coded Block Flag) 정보를 통해 전송할 수 있다. 만약 CBF가 0 인 경우에는 1차 변환이 수행되지 않았고 1인 경우에는 수행되었다는 것을 의미할 수 있다.
예를 들어, 2차 변환 수행 여부 정보를 2차 변환 계수 블록에 대한 CBF 정보를 통해 전송할 수 있다. 만약 CBF가 0 인 경우에는 2차 변환이 수행되지 않았고 1인 경우에는 수행되었다는 것을 의미할 수 있다.
예를 들어, 픽처 단위로 1차 변환 수행 여부를 나타내는 플래그를 전송하고 0인 경우에는 현재 픽처에 포함된 모든 블록에 대하여 1차 변환을 수행하지 않을 수 있다.
예를 들어, 픽처 단위로 2차 변환 수행 여부를 나타내는 플래그를 전송하고 0인 경우에는 현재 픽처에 포함된 모든 블록에 대하여 2차 변환을 수행하지 않을 수 있다.
예를 들어, 시퀀스 단위로 1차 변환 수행 여부를 나타내는 플래그를 전송하고 0인 경우에는 현재 시퀀스에 포함된 모든 블록에 대하여 1차 변환을 수행하지 않을 수 있다.
예를 들어, 시퀀스 단위로 2차 변환 수행 여부를 나타내는 플래그를 전송하고 0인 경우에는 현재 시퀀스에 포함된 모든 블록에 대하여 2차 변환을 수행하지 않을 수 있다.
부호화기는 1차 변환 혹은 2차 변환을 현재 블록의 콤포넌트 종류(휘도 혹은 색차), 블록 크기 혹은 예측 모드에 따라서 선택적으로 사용할 수 있다.
예를 들어, 화면 간 예측을 사용하는 경우에는 항상 1차 변환과 2차 변환을 모두 사용하기로 부/복호화기가 정의한 경우, 1차 변환 사용 여부, 2차 변환의 사용 여부 등을 나타내는 정보를 암묵적으로 알아내어 현재 블록을 부호화할 수 있다.
예를 들어, 화면 내 예측을 사용하는 경우에는 항상 1차 변환과 2차 변환을 모두 사용하기로 부/복호화기가 정의한 경우, 1차 변환 사용 여부, 2차 변환의 사용 여부 등을 나타내는 정보를 암묵적으로 알아내어 현재 블록을 부호화할 수 있다.
1차 변환 후 1차 변환 계수들이 모두 0이거나, 1차 변환을 생략한 경우 1차 역변환이 생략될 수 있다.
1차 변환 후 1차 변환 계수들이 모두 0인 경우, 강제로 1차 변환 계수들 중 적어도 하나 이상의 임의의 계수들을 강제로 0이 아닌 값으로 설정할 수 있다.
2차 변환 후 2차 변환 계수들이 모두 0이거나, 2차 변환을 생략한 경우 2차 역변환이 생략될 수 있다.
2차 변환 후 2차 변환 계수들이 모두 0인 경우, 강제로 2차 변환 계수들 중 적어도 하나 이상의 임의의 계수들을 강제로 0이 아닌 값으로 설정할 수 있다.
도 9는 본 발명을 위한 영상 복호화 장치에 대한 복호화 흐름도이다.
도 9와 같이 복호화 장치는 비트스트림을 수신하여 엔트로피 복호기에 입력한다.
엔트로피 복호기는 변환 계수의 통계적 특성을 고려한 이진화 또는 변환 계수 주사 방법들을 이용하여 임의의 블록에 대하여 1차 변환 계수 및/또는 2차 변환 계수를 복호화할 수 있다. 이 때, 독립적으로 부호화된 1차 변환 계수 및 2차 변환 계수들을 각각 엔트로피 복호화하여 2개의 변환 계수 블록들 생성할 수 있다.
또는 결합된 1차 변환 계수 블록 및 2차 변환 계수 블록을 엔트로피 복호화하여 2개의 변환 계수 블록들로 분해할 수 있다.
1차 역양자화 및 역변환기는 입력된 1차 변환 계수를 화소 영역으로 변환하여 복원된 1차 잔차 신호를 출력할 수 있다.
2차 역양자화 및 역변환기는 입력된 2차 변환 계수를 화소 영역으로 변환하여 복원된 2차 잔차 신호를 출력할 수 있다.
제1 가산기는 복원된 1차 잔차 신호 및 복원된 2차 잔차 신호를 가산하여 하나의 최종 복원된 잔차 신호를 생성할 수 있다.
제2 가산기는 최종 복원된 잔차 신호와 화면 내 예측기 혹은 화면 간 예측기의 출력인 예측 신호를 가산하여 복원된 화소들을 생성할 수 있다.
루프 필터는 복원된 화소들을 필터링할 수 있으며, 필터링된 화소들은 복호화된 픽처 버퍼에 저장되어 미래의 픽처에 대한 복호화 시, 화면 간 예측을 위한 참조 픽처로 사용되거나 출력 영상으로 사용될 수 있다.
한편, 도 9의 복호화기와 달리 전술한 도 6과 같이, 복호화기는 역양자화를 수행한 후 제2 역변환 및 제1 역변환을 수행할 수 있다. 복호화기는 역양자화를 수행한 후에 제2 역변환 및 제1 역변환 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
복호화기는 수신된 비트스트림으로부터 임의의 블록, 슬라이스, 픽처 혹은 시퀀스 단위로 1차 역변환 및/또는 2차 역변환 사용 여부를 나타내는 정보를 엔트로피 복호화하여 1차 역변환 및/또는 2차 역변환을 선택적으로 사용하여 복호화할 수 있다.
예를 들어, 1차 역변환 수행 여부를 의미할 수 있는 1차 변환 계수 블록에 대한 CBF 정보를 통해 CBF가 0 인 경우에는 1차 역변환을 수행하지 않고 1인 경우에는 1차 역변환을 수행하여 복호화할 수 있다.
예를 들어, 2차 역변환 수행 여부를 의미할 수 있는 2차 변환 계수 블록에 대한 CBF 정보를 통해 CBF가 0 인 경우에는 2차 역변환을 수행하지 않고 1인 경우에는 2차 역변환을 수행하여 복호화할 수 있다.
예를 들어, 픽처 단위로 1차 역변환 수행 여부를 나타내는 플래그를 복호화하여 0인 경우에는 현재 픽처에 포함된 모든 블록에 대하여 1차 역변환을 수행하지 않을 수 있다.
예를 들어, 픽처 단위로 2차 역변환 수행 여부를 나타내는 플래그를 복호화하여 0인 경우에는 현재 픽처에 포함된 모든 블록에 대하여 2차 역변환을 수행하지 않을 수 있다.
예를 들어, 시퀀스 단위로 1차 역변환 수행 여부를 나타내는 플래그를 복호화하여 0인 경우에는 현재 시퀀스에 포함된 모든 블록에 대하여 1차 역변환을 수행하지 않을 수 있다.
예를 들어, 시퀀스 단위로 2차 역변환 수행 여부를 나타내는 플래그를 복호화하여 0인 경우에는 현재 시퀀스에 포함된 모든 블록에 대하여 2차 역변환을 수행하지 않을 수 있다.
복호화기는 1차 역변환 혹은 2차 역변환을 현재 블록의 콤포넌트 종류(휘도 혹은 색차), 블록 크기 혹은 예측 모드에 따라서 선택적으로 사용할 수 있다.
예를 들어, 화면 간 예측을 사용하는 경우에는 항상 1차 역변환과 2차 역변환을 모두 사용하기로 부/복호화기가 정의한 경우, 1차 역변환 사용 여부, 2차 역변환 사용 여부 등을 나타내는 정보를 암묵적으로 알아내어 현재 블록을 복호화할 수 있다.
예를 들어, 화면 내 예측을 사용하는 경우에는 항상 1차 역변환과 2차 역변환을 모두 사용하기로 부/복호화기가 정의한 경우, 1차 역변환 사용 여부, 2차 역변환 사용 여부 등을 나타내는 정보를 암묵적으로 알아내어 현재 블록을 복호화할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 잔차 신호 부호화의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 영상 부호화 장치는 [E1] 단계에서 [E4] 단계를 수행하여 잔차 신호 부호화를 수행할 수 있다.
도 10에서, [E1] 단계는 [E1-1] 및 [E1-2] 중 적어도 하나 이상의 방법을 이용할 수 있다.
[ED1] 단계는 [ED1-1] 및 [ED1-2] 중 적어도 하나 이상의 방법을 이용할 수 있다.
[E2] 단계는 [E2-1] 및 [E2-2] 중 적어도 하나 이상의 방법을 이용할 수 있다.
[E4] 단계는 [E4-1] 및 [E4-2] 중 적어도 하나 이상의 방법을 이용할 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 잔차 신호 복호화의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 영상 복호화 장치는 [D1] 단계에서 [D3] 단계를 수행하여 잔차 신호 복호화를 수행할 수 있다.
도 11에서, [D1] 단계는 [D1-1] 및 [D1-2] 중 적어도 하나 이상의 방법을 이용할 수 있다. 그리고, [ED1] 단계는 도 10의 [ED1] 단계와 동일할 수 있다.
이하에서, 도 10 및 도 11을 참조하여 잔차 신호 부호화 및 잔차 신호 복호화를 설명하도록 한다.
[E1] 1차 변환 및 양자화 단계
현재 블록에 대한 화면 내 예측 혹은 화면 간 예측 신호와 원본 신호 간의 차이인 1차 잔차 신호 블록에 대하여 DC 변환 또는 저주파수 변환을 이용하여 1차 잔차 신호의 저주파수를 획득할 수 있다. 그리고 해당 저주파수에 대하여 양자화를 수행하여 신호의 왜곡이 생기더라도 정보의 크기를 줄일 수 있다.
본 발명에서는 변환 및 양자화 단계가 한번 더 추가됨으로써 1번의 변환 및 양자화를 수행하는 것 보다 잔차 신호의 에러가 커질 수 있다. 따라서 DC 혹은 N개(이 때, N은 1이상의 양의 정수이며 블록 내 화소의 수 보다 작을 수 있음.)의 저주파수들에 대한 양자화 에러를 줄이기 위해 기존 잔차 신호에 사용하는 양자화 파라미터 (QPa) 보다 상대적으로 작은 양자화 파라미터 (QPb)를 이용하거나 변환 및 양자화를 생략하여 무손실로 DC 혹은 N개의 저주파수의 변환 계수들을 부호화할 수 있다. 여기서, QPa와 QPb의 차이 (QPa - QPb)는 파라미터 세트 혹은 헤더(SPS, PPS 등)을 통해 전송될 수 있으며 복호화기는 이 차이와 현재 블록의 양자화 파라미터(QPa)를 이용하여 1차 변환 및 양자화에 사용되는 QPb를 유도할 수 있다.
[E1-1] DC 변환
DC 변환은 잔차 신호의 평균값을 구하는 과정으로 표현될 수 있으며, 변환 과정의 정밀도를 높이기 위해 변환 과정에서 평균값(DC 값)에 업 스케일링(scale-up)한 값을 양자화 과정의 입력 값으로 정의할 수 있다.
또는, DC 변환은 기존 잔차 신호에 대한 수평 방향 및 수직 방향의 DCT-2 변환을 그대로 수행하고 최저 주파수의 결과값을 추출하는 과정으로 정의할 수 있다.
DC 양자화는 잔차 신호의 평균값 혹은 업스케일링(scale-up)된 평균값에 대하여 기존 잔차 신호에 대한 양자화 방법을 그대로 이용하되 평균값 혹은 업스케일링(scale-up)된 평균값에 대한 양자화된 DC 변환 계수를 유도할 수 있다.
[E1-2] 저주파수 변환
저주파수 변환은 잔차 신호에 대해 변환 수행 후의 최저 주파수를 포함한 N개의 저주파수들을 추출하는 과정으로 정의할 수 있다. 여기서, 변환은 DCT 혹은 DST 변환뿐만 아니라 회전 변환 등의 변환을 의미할 수 있다. 또한, N은 양의 정수일 수 있다.
예를 들어, 도 12와 같이 WxH 크기를 갖는 블록에 대하여 변환 후, 도 13과 같이 좌상단에 위치한 4개의 계수들을 최저 주파수로 정의할 수 있다. 이 때, 부호화기는 N개의 주파수에 대한 변환 계수의 획득을 위해 해당되는 주파수에 대한 변환만 수행하거나 혹은 블록과 동일한 크기의 수평 방향 및 수직 방향에 대한 변환 과정 후, N개의 저주파수의 변환 계수들만 추출할 수 있다. 이때, WxH 크기를 갖는 블록 대신 K개의 잔차 신호 혹은 변환 계수에 대해 변환을 수행할 수 있다. 여기서, K는 양의 정수일 수 있고, W*H보다 작은 수일 수 있다. 즉, 블록의 크기 WxH보다 수가 적은 K개의 잔차 신호 혹은 변환 계수에 대해 변환을 수행하고, N개의 변환 계수를 추출할 수 있다. 이때, N은 K보다 작을 수 있다.
저주파수 변환에 사용되는 변환 커널은 통계적으로 잔차 신호에 가장 많이 발생되는 저주파수 성분을 가장 효율적으로 표현할 수 있는 변환 커널을 사용할 수 있다. 여기서, 가장 효율적인 변환 커널은 상대적으로 적은 수의 주파수만으로 잔차 신호를 표현할 수 있는 변환 커널일 수 있다.
부호화기는 블록 단위, 픽처 단위 혹은 시퀀스 단위로 저주파수 변환에 사용되는 변환 커널을 선택적으로 사용할 수 있다. 여기서, 상기 블록은 부호화 블록, 예측 블록, 변환 블록 중 적어도 하나를 의미할 수 있다. 이때, 선택된 변환 커널의 종류에 대한 정보는 부호화기에서 복호화기로 시그널링될 수 있다.
N개의 저주파수들에 대한 양자화는 기존 잔차 신호에 대한 양자화 방법(2차 잔차 신호에 대한 양자화 방법)을 그대로 이용하되 단지 N개의 변환 계수에 대해서만 양자화를 수행하여 N개의 양자화된 계수들을 유도할 수 있다. 이 때, N은 부/복호화기가 서로 동일한 값으로 설정되거나, 잔차 블록의 크기에 따라 고정된 값으로 사용되거나 파라미터 세트 혹은 헤더(SPS, PPS 등)을 통해 전송될 수 있다. 상기, N개의 변환 계수에 포함되지 않는 나머지 변환 계수에 대해서는 양자화된 계수 값을 0으로 설정할 수 있다. 즉, 상기 N개의 변환 계수에 대해서만 양자화 및 역양자화 중 적어도 하나를 수행할 수 있고, N개에 포함되지 않는 나머지 변환 계수에 대해서는 양자화 및 역양자화 중 적어도 하나를 수행하지 않고 0의 값으로 결정할 수 있다.
현재 블록의 예측 모드 정보(화면 내 예측 혹은 화면 간 예측) 혹은 블록 크기 정보에 따라 1차 변환 혹은 2차 변환에 사용되는 변환 커널을 선택적으로 사용할 수 있다.
예를 들어, 화면 내 예측 시에는 DST-7, DCT-4, DST-4 및 DCT-8 중 적어도 하나를 사용하고 화면 간 예측 시에는 DCT-2를 사용하여 1차 잔차 신호에 대한 저주파수 변환을 수행할 수 있다.
예를 들어, 화면 내 예측 시에는 DCT-2, DST-7 및 DCT-8 중 적어도 하나를 사용하고 화면 간 예측 시에는 DST-7 및 DCT-8 중 적어도 하나를 사용하여 1차 잔차 신호에 대한 저주파수 변환을 수행할 수 있다.
화면 내 예측 후 발생되는 잔차 신호는 참조 샘플(reference sample)에서 거리가 멀어질수록 에러(error)량이 증가하는 특성이 있기 때문에 DST-7, DCT-4, DST-4 및 DCT-8 중 적어도 하나의 저주파수 기저 벡터를 사용하면 DCT-2 보다 효율적으로 주파수 변환을 수행할 수 있다.
반면, 화면 간 예측 시에는 참조 픽처와 현재 픽처 간의 조명 변화 및 움직임으로 인한 물체의 밝기 변화로 인해 블록 내 잔차 신호들이 일정한 크기의 휘도 차이가 존재할 수 있기 때문에 DCT-2의 저주파수 기저 벡터를 사용할 경우 DCT-8 또는 DST-7 보다 효율적으로 저주파수 변환을 수행할 수 있다. 이 때, 각 변환들의 수식은 수학식 1 내지 수학식 3으로 나타낼 수 있으며, 기저 벡터의 예는 도 21 내지 도 23에 표현하였다.
예를 들어, 부호화기에서 큰 블록을 선택하였다는 것은 일반적으로 예측이 잘 되었다는 것을 의미하기 때문에 DCT-2와 같은 변환이 효율적일 수 있다. 따라서 블록 크기가 임의의 크기 이상인 경우에는 부호화기는 DCT-2를 이용한 1차 변환을 수행하여 효율적으로 저주파수 변환을 수행할 수 있다.
혹은 블록 크기가 임의의 크기 이상인 경우에는, 부호화기는 1차 변환을 생략하고 기존의 잔차 신호에 대한 변환(2차 변환)을 수행할 수 있다. 이를 위한 임의의 블록 크기 정보는 부/복호화기가 서로 기정의한 크기를 사용하거나 파라미터 세트 혹은 헤더(SPS, PPS 등)을 통해 블록 크기 정보를 전송할 수 있다.
이 때, WxH 크기의 블록에 대한 변환 시, 수평(W)과 수직(H) 방향의 길이 중 적어도 하나 이상이 임의의 크기 미만인 경우에만 1차 변환이 수행될 수 있고, 그 외의 경우에는 생략할 수 있다. 이를 위한 임의의 크기 정보는 부/복호화기가 서로 기정의한 크기를 사용하거나 파라미터 세트 혹은 헤더(SPS, PPS 등)을 통해 크기 정보를 전송할 수 있다.
또한, 수평(W)과 수직(H) 방향의 길이 중 적어도 하나 이상이 임의의 크기 미만인 경우에만 2차 변환이 수행될 수 있고, 그 외의 경우에는 생략할 수 있다. 이를 위한 임의의 크기 정보는 부/복호화기가 서로 기정의한 크기를 사용하거나 파라미터 세트 혹은 헤더(SPS, PPS 등)을 통해 크기 정보를 전송할 수 있다.
상기 W와 H는 양의 정수일 수 있고, 128일 수 있다.
[ED1] 1차 역양자화 및 역변환 단계
부호화기는 1차 변환의 결과인 1차 변환 계수들에 대하여 역변환을 수행하여 복원된 1차 잔차 신호를 획득할 수 있다.
만약, 1차 변환 과정이 무손실 부호화를 목적으로 생략이 된 경우에는 1차 역변환 단계도 생략될 수 있다.
만약, DC 변환 계수가 0 이거나, 계수들이 모두 0 경우에는 1차 역변환 단계가 생략될 수 있다.
한편, 복호화기에서는 비트스트림으로부터 1차 저주파수 변환 계수 블록에 0이 아닌 계수가 존재하는지 여부를 나타내는 CBF 구문 요소를 엔트로피 복호화하여 CBF가 0인 경우에 저주파수 역변환 단계를 생략할 수 있다.
[ED1-1] DC 역양자화 및 역변환
[E1] 단계에서 DC 변환이 수행된 경우, DC 역변환이 수행될 수 있다.
역양자화는 [E1] 단계에서 사용한 동일한 양자화 파라미터(QP)를 이용하여 역양자화된 DC 계수를 유도할 수 있다.
그리고, [E1] DC 변환 과정에서 업스케일링(scale-up)된 정도를 고려하여 역변환 시에는 동일한 정도로 역양자화된 DC 변환 계수를 다운스케일링(scale-down)하여 최종 복원된 DC 값을 유도하고 현재 블록과 동일한 크기의 1차 잔차 신호 블록 내 샘플들을 복원된 DC 값으로 채움으로써 복원된 1차 잔차 신호 블록을 유도할 수 있다.
도 14와 같이, 역변환을 수행하기 앞서 양자화된 DC 계수를 최저 주파수에 포함하고 나머지 주파수들에 대한 계수를 0으로 설정하여 변환 계수 블록을 생성한 뒤, 이에 대한 역변환을 수행하여 복원된 1차 잔차 신호 블록을 유도할 수 있다.
[ED1-2] 저주파수 역양자화 및 역변환
[E1] 단계에서 저주파수 변환이 수행된 경우, 저주파수에 대한 역변환이 수행될 수 있다. 이 때, [E1] 단계에서 사용한 동일한 양자화 파라미터를 이용하여 N개의 저주파수들에 대한 역양자화를 수행할 수 있다.
[E1] 단계에서 사용된 변환 커널에 대응되는 역변환 커널을 이용한 역변환을 수행하여 복원된 1차 잔차 신호 블록을 유도할 수 있다.
도 15과 같이, 역변환을 수행하기 앞서 4개의 저주파수 변환 계수들을 현재 블록 크기와 동일한 형태로 변환 계수 블록을 생성할 수 있다.
도 15의 예와 같이, 양자화된 4개의 저주파수 변환 계수를 변환 계수 블록의 동일 영역에 위치시키고 나머지 계수를 0으로 설정하여 변환 계수 블록을 생성한 뒤, 이에 대한 역변환을 수행하여 복원된 1차 잔차 신호 블록을 유도할 수 있다.
[E2] 2차 잔차 신호 유도 단계
1차 잔차 신호에서 DC(평균값) 혹은 복원된 저주파수 신호를 감산하여 2차 잔차 신호를 유도할 수 있다. 만약 DC 값이 0 이거나 저주파수 신호들이 모두 0인 경우에는 2차 잔차 신호는 1차 잔차 신호와 동일한 값으로 유도될 수 있다.
[E2-1] DC 값(평균값) 제거
[ED1] 단계에서 DC 역변환이 수행된 경우, 1차 잔차 신호 블록 내의 모든 샘플에 대하여 복원된 DC 값을 감산하여 2차 잔차 신호를 유도할 수 있다. 또는 복원된 DC 값 대신 1차 잔차 신호의 DC 값(평균값)을 1차 잔차 신호 블록 내의 각각의 샘플들과 감산하여 2차 잔차 신호를 유도할 수 있다.
[E2-2] 역변환된 저주파 신호 제거
[ED1] 단계에서 저주파수 역변환이 수행된 경우, 1차 잔차 신호 블록에 대하여 복원된 1차 잔차 신호 블록을 감산하여 2차 잔차 신호를 유도할 수 있다. 이 때, 부호화기는 양자화를 생략하여 무손실로 복원된 1차 잔차 신호 블록과 1차 잔차 신호 블록을 화소 단위로 감산하여 2차 잔차 신호를 유도할 수 있다.
[E3] 2차 변환 및 양자화 단계
부호화기는 2차 잔차 신호 블록에 대하여 변환을 수행하여 2차 변환 계수 블록을 유도할 수 있다.
1차 변환 및 양자화 단계에서 사용된 변환 커널이 아닌 다른 기저 벡터들을 사용하는 변환 커널들을 이용하여 2차 잔차 신호에 대한 변환을 수행할 수 있다.
예를 들어, 1차 변환에서 사용된 변환 커널이 DCT-2인 경우, 2차 변환에는 DCT-2, DCT-8, DCT-4, DST-4 혹은 DST-7 변환 커널을 사용할 수 있다. 혹은 반대로 1차 변환에서 사용된 변환 커널이 DST-7 혹은 DCT-8인 경우, 2차 변환에는 DCT-2, DCT-4, DST-4, DST-7 혹은 DCT-8 변환 커널을 사용할 수 있다.
현재 블록의 예측 모드 정보(화면 내 예측 혹은 화면 간 예측) 혹은 현재 블록의 블록 크기 정보에 따라서 2차 변환에 사용되는 변환 커널을 선택적으로 사용할 수 있다.
상기 화면 내 예측 후의 잔차 신호의 특성 때문에 DST-7 혹은 DCT-8의 저주파수 기저 벡터를 사용하면 효율적인 변환 결과를 얻을 수 있으나 고주파수 성분은 그러한 특성이 존재하지 않기 때문에 2차 변환에는 DST-7 혹은 DCT-8 외의 DCT-2, DCT-4 혹은 DST-4 등의 변환이 효율적일 수 있다.
상기 화면 간 예측 후의 잔차 신호의 특성 때문에 DCT-2의 저주파수 기저 벡터를 사용하면 저주파수에 대한 변환을 효율적으로 수행할 수 있으나 고주파수 성분은 물체의 이동 및 회전 등의 움직임으로 인한 텍스처 차이 정보이기 때문에 2차 변환에는 DCT-2 외의 DST-7, DCT-4, DST-4 혹은 DCT-8 등의 변환이 효율적일 수 있다.
2차 변환 시, 1차 변환에서 사용한 주파수들을 제외한 나머지 주파수들에 대해서만 2차 변환을 수행할 수 있다.
예를 들어, 1차 변환 시, 수평 및 수직 방향으로 8x8 크기의 2차 잔차 신호 블록에 대하여 DCT-2의 T0 ~ Ta (이 때, a 는 0 보다 크고 8 보다 작은 양의 정수) 기저 벡터를 이용한 변환을 수행하고, 2차 변환에서는 DCT-8, DCT-4, DST-4 혹은 DST-7의 Ta+1 ~ T7 주파수의 기저 벡터를 이용한 변환을 수행할 수 있다.
도 16 및 도 17은 1차 변환 및 2차 변환에 사용되는 기저 벡터들의 예시를 도시한 도면이다.
도 16은 1차 변환 시, DCT-2의 T0, T1 기저벡터를 이용했을 때 각 주파수들에 대해 사용된 기저 벡터를 도시한다.
도 17은 2차 변환 시, DST-7의 T2 ~ T7 기저벡터들을 이용했을 때 각 주파수들에 대해 사용된 기저 벡터들을 도시한다.
2차 변환 시, 부호화기는 하나 이상의 변환 커널들을 후보로 율-왜곡 비용을 최소화하거나 가장 적은 수의 주파수들로 표현할 수 있는 변환 커널을 이용하여 주파수 변환을 수행할 수 있다. 이때 사용된 변환 커널에 대한 정보를 부호화기에서 복호화기로 시그널링할 수 있다.
변환 시, 수평 방향과 수직 방향에 대하여 각각 다른 변환 커널을 사용할 수 있으며 각 방향에서 사용할 변환 커널도 율-왜곡 비용을 최소화하거나 가장 적은 수의 주파수들로 표현할 수 있는 변환 커널을 사용할 수 있다.
예를 들어, 복호화기에서 사용할 수 있는 변환 커널이 DCT-2, DCT-8, DST-7이 존재하는 경우, 2차 잔차 신호 블록에 대하여 3가지 변환 커널에 대하여 각각의 율-왜곡 비용을 계산하여 율-왜곡 비용을 최소화하는 최적의 변환 커널을 선택하고 해당 변환 계수 블록에 대한 역변환 단계와 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다.
[E4] 엔트로피 부호화 단계
1차 잔차 신호 변환의 결과인 1차 변환 계수 및 2차 잔차 신호 변환 결과인 2차 변환 계수에 대하여 독립적인 변환 계수 블록으로 부호화하거나, 하나의 변환 계수 블록 형태로 부호화할 수 있다. 그리고 하나 혹은 2개의 변환 계수 블록 내의 계수들의 통계적 특성을 고려한 이진화를 이용하여 엔트로피 부호화할 수 있다.
이 때, 본 발명에 의해 추가된 1차 변환이 사용되었는지 여부를 복호화기가 인지할 수 있도록 블록 단위의 플래그(Flag) 정보를 엔트로피 부호화하여 전송할 수 있다. 그리고 부호화기는 임의의 슬라이스, 픽처 혹은 시퀀스 단위로 1차 변환 사용 여부에 대한 플래그(Flag) 정보를 복호화기에 전송하여 슬라이스, 픽처 혹은 시퀀스 단위로 1차 변환을 사용하지 않는 경우, 블록 단위의 플래그 정보를 생략할 수 있다.
이 때, 부호화기/복호화기가 기정의한 임의의 블록 크기들 혹은 임의의 예측 모드에서만 1차 변환을 사용하여 블록 단위의 플래그 정보를 생략할 수 있다. 그리고 부호화기는 임의의 슬라이스, 픽처 혹은 시퀀스 단위로 1차 변환 사용 여부에 대한 플래그 정보를 복호화기에 전송할 수 있다.
[E4-1] 독립된 변환 계수 블록
부호화기는 1차 변환 계수 블록, 즉 1차 변환된 계수들에 대해 양자화 후 엔트로피 부호화를 수행하고 독립적으로 2차 변환 계수 블록에 대해 양자화 후 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다.
예를 들어, 부호화기는 1차 잔차 신호에 대하여 DC 변환을 수행하고, 2차 변환 계수 블록의 크기가 WxH인 경우, 최대 1+WxH개의 변환 계수를 양자화하고, 엔트로피 부호화할 수 있다. 이때, 1+WxH개 대신 K개를 사용할 수 있다. 여기서, K는 양의 정수일 수 있고, W*H보다 작은 수일 수 있다.
예를 들어, 부호화기는 1차 잔차 신호에 대하여 N개의 저주파수 변환을 수행하고, 2차 변환 계수 블록의 크기가 WxH인 경우, 최대 N+WxH개의 변환 계수를 양자화하고, 엔트로피 부호화할 수 있다. 이때, N+WxH개 대신 K개를 사용할 수 있다. 여기서, K는 양의 정수일 수 있고, N+W*H보다 작은 수일 수 있다.
[E4-2] 결합된 변환 계수 블록
부호화기는 1차 변환 계수 블록과 2차 변환 계수 블록을 결합하여 현재 블록의 크기와 동일한 변환 계수 블록으로 구성하여 양자화하고, 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다.
예를 들어, 부호화기는 1차 잔차 신호에 대하여 DC 변환을 수행하고, 2차 변환 계수 블록의 크기가 WxH인 경우, 2차 변환 계수 블록에서 최저 주파수는 제거할 수 있다. 그리고, 부호화기는 DC 변환 결과를 최저 주파수 위치 (0,0)에 삽입하여 현재 블록 크기와 동일한 WxH 크기의 변환 계수 블록을 생성하여 이에 대한 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 이때, WxH 크기의 블록 대신 K개의 변환 계수를 사용할 수 있다. 여기서, K는 양의 정수일 수 있고, W*H보다 작은 수일 수 있다.
혹은, 부호화기는 DC 변환 결과를 최저 주파수 위치에 삽입한 뒤 2차 변환 계수 블록의 계수들 중 최대 주파수를 제외한 나머지 계수들을 (1,0) 위치부터 블록의 우하단 위치까지 래스터(raster) 순서로 재배열하거나 (1, 0) 혹은 (0, 1) 위치부터 지그재그 순서 혹은 대각 순서로 재배열하여 현재 블록 크기와 동일한 WxH 크기의 변환 계수 블록을 생성할 수 있다. 그리고, 부호화기는 생성된 변환 계수 블록에 대해 양자화하고, 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 이때, WxH 크기의 블록 대신 K개의 변환 계수를 사용할 수 있다. 여기서, K는 양의 정수일 수 있고, W*H보다 작은 수일 수 있다.
도 18은 1차 변환 계수 블록(DC 변환 계수)과 2차 변환 계수 블록을 결합하여 엔트로피 부호화를 수행하는 예이다.
도 18과 같이, 두 변환 계수 블록은 하나의 변환 계수 블록으로 구성되고 엔트로피 부호화가 수행될 수 있다.
예를 들어, 부호화기는 1차 잔차 신호에 대하여 N개의 저주파수 변환을 수행하고, 2차 변환 계수 블록의 크기가 WxH인 경우, 2차 변환 계수 블록에서 좌상단부터 지그재그 순서로 N개의 저주파수 위치들을 제거하고 1차 변환 계수들을 제거한 저주파수 위치에 삽입하여 현재 블록 크기와 동일한 WxH 크기의 변환 계수 블록을 생성할 수 있다. 그리고, 부호화기는 생성된 변환 계수 블록에 대해 양자화하고, 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 이때, WxH 크기의 블록 대신 K개의 변환 계수를 사용할 수 있다. 여기서, K는 양의 정수일 수 있고, W*H보다 작은 수일 수 있다.
혹은 부호화기는 2차 변환 계수 블록에서 좌상단부터 우하단까지 지그재그 순서 혹은 대각 순서로 N개의 저주파수 위치들을 제거하고 1차 변환 계수들을 제거한 저주파수 위치에 삽입한 뒤, 2차 변환 계수들 중 N개의 고주파수들을 제외한 나머지 변환 계수들을 N개의 1차 변환 계수들의 뒤를 이어서 지그재그 순서 혹은 대각 순서로 재배열하여 현재 블록 크기와 동일한 WxH 크기의 변환 계수 블록을 생성할 수 있다. 그리고, 부호화기는 생성된 변환 계수 블록에 대해 양자화하고, 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 이때, WxH 크기의 블록 대신 K개의 변환 계수를 사용할 수 있다. 여기서, K는 양의 정수일 수 있고, W*H보다 작은 수일 수 있다.
[D1] 엔트로피 복호화 단계
복호화기는 수신된 비트스트림으로부터 통계적 특성을 이용한 이진화를 사용하여 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다. 그리고, 복호화기는 엔트로피 복호화를 수행함으로써 최대 두개의 독립된 변환 계수 블록들을 유도하거나 혹은 하나의 결합된 형태의 변환 계수 블록으로부터 1차 변환 계수 블록과 2차 변환 계수 블록을 유도할 수 있다.
[D1-1] 독립된 변환 계수 블록
복호화기는 수신된 비트스트림을 엔트로피 복호화하여 N개의 저주파수 변환 계수들과 현재 블록 크기와 동일한 샘플 수의 변환 계수 블록을 유도할 수 있다.
예를 들어, 복호화기는 1차 잔차 신호에 대하여 DC 역변환을 수행하고, 2차 변환 계수 블록의 크기가 WxH인 경우, 1+WxH개의 변환 계수들을 엔트로피 복호화하여 하나의 DC 변환 계수와 하나의 WxH 크기의 변환 계수 블록을 유도할 수 있다. 이때, 1+WxH개 대신 K개를 사용할 수 있다. 여기서, K는 양의 정수일 수 있고, W*H보다 작은 수일 수 있다.
예를 들어, 복호화기는 1차 잔차 신호에 대하여 N개의 저주파수 역변환을 수행하고, 2차 변환 계수 블록의 크기가 WxH인 경우, N+WxH개의 변환 계수들을 엔트로피 복호화하여 N개의 1차 변환 계수 블록과 WxH 크기의 2차 변환 계수 블록을 유도할 수 있다. 이때, N+WxH개 대신 K개를 사용할 수 있다. 여기서, K는 양의 정수일 수 있고, N+W*H보다 작은 수일 수 있다.
[D1-2] 결합된 변환 계수 블록
복호화기는 수신된 비트스트림으로부터 현재 블록의 샘플 수와 동일한 변환 계수들을 엔트로피 복호화하여 N개의 저주파수 변환 계수들과 현재 블록 크기와 동일한 크기의 변환 계수 블록을 유도할 수 있다.
예를 들어, 1차 잔차 신호에 대하여 DC 변환 계수와 2차 변환 계수 블록이 결합되어 부호화된 경우, 복호화기는 최저 주파수 위치 (0,0)에 존재하는 계수를 DC 변환 계수로 간주하고 나머지 계수들을 이용하여 2차 변환 계수 블록을 유도할 수 있다. 이 때, 복호화기는 2차 변환 계수 블록의 최저 주파수를 0으로 간주하거나 혹은 최대 주파수에 대한 계수를 0으로 간주하여 2차 변환 계수 블록을 유도할 수 있다. 후자의 경우에는 복호화기는 부호화기가 사용한 계수 주사 순서(지그재그 혹은 대각 등)를 동일하게 이용하여 최저주파수에 대응하는 계수가 좌상단에 위치하도록 변환 계수에 대한 재배열을 수행할 수 있다.
도 19는 결합된 변환 계수 블록을 1차 변환 계수 블록(DC 변환 계수) 및 2차 변환 계수 블록으로 분해하는 예를 나타낸 도면이다.
도 19와 같이 엔트로피 복호화 단계에서 두개의 변환 계수 블록으로 분해되고 두개의 변환 계수 블록은 각각 1차 역변환과 2차 역변환이 수행될 수 있다.
예를 들어, 1차 변환 계수 블록과 2차 변환 계수 블록이 현재 블록과 동일한 크기로 결합되어 엔트로피 부호화된 경우, 복호화기는 결합된 변환 계수 블록 내 저주파수에 위치한 N개의 계수를 지그재그 혹은 대각 주사 순서를 이용하여 2차원 형태의 변환 계수 블록을 생성하고 나머지 주파수에 대응하는 계수들은 0으로 간주하여 1차 변환 계수 블록을 유도할 수 있다. 그리고 복호화기는 결합된 변환 계수 블록 중, N개의 저주파수 계수를 제외한 나머지 계수들을 이용하여 2차 변환 계수 블록을 유도할 수 있다. 이 때, 복호화기는 2차 N개의 저주파수 계수를 0으로 간주하거나 혹은 최대주파수부터 N개의 고주파수들에 대한 계수들을 0으로 간주하여 2차 변환 계수 블록을 유도할 수 있다. 후자의 경우에는 복호화기는 부호화기가 사용한 변환 계수 주사 순서(지그재그 혹은 대각)를 이용하여 최저주파수가 좌상단에 위치하도록 변환 계수에 대한 재배열을 수행할 수 있다.
DC 변환 계수를 엔트로피 부호화 및 복호화하는 방법에 있어서, 부호화기/복호화기는 공간적으로 인접한 블록들의 잔차 신호의 평균값 혹은 DC 변환 계수를 이용하여 현재 블록의 DC 변환 계수를 예측하여 그 차이 값을 엔트로피 부호화 및 복호화 할 수 있다. 또는 부호화기/복호화기는 예측하지 않고 현재 블록의 DC 변환 계수를 그대로 엔트로피 부호화 및 복호화할 수 있다.
예를 들어, 부호화기/복호화기는 현재 블록과 인접한 부호화/복호화 완료된 블록들(상단, 좌측, 좌상단 혹은 우상단) 중 DC 변환을 이용한 적어도 하나 이상의 블록들의 복원된 잔차 신호에 대한 평균값 혹은 DC 변환 계수들을 이용하여 DC 변환 계수를 예측할 수 있다. 그리고 부호화기/복호화기는 예측된 DC 변환 계수와 현재 블록의 DC 변환 계수(평균값)의 차이 값을 엔트로피 부호화 및 복호화할 수 있다.
이 때, 주변 블록 중, DC 변환을 이용한 블록이 2개 이상인 경우, 부호화기/복호화기는 해당 블록들의 DC 변환 계수의 평균값을 DC 변환 계수로 예측하거나 주변 블록 중, 현재 블록과 공간적 거리가 가장 가까운 블록의 DC 변환 계수를 이용하여 DC 변환 계수를 예측할 수 있다. 또는 상단 혹은 좌측 블록 모드 DC 변환을 이용하였다면 부호화기/복호화기가 고정된 위치(상단 혹은 좌측)의 DC 변환 계수를 이용하여 DC 변환 계수를 예측할 수 있다.
또는, 부호화기/복호화기는 현재 블록과 인접한 부호화 및 복호화 완료된 블록들(상단, 좌측, 좌상단 혹은 우상단) 중 현재 블록과 동일한 블록 크기 혹은 동일한 예측 모드 혹은 DCT 변환 커널을 사용한 블록의 복원된 잔차 신호에 대한 평균값 혹은 최저 주파수에 위치한 변환 계수 값을 이용하여 DC 변환 계수를 예측할 수 있다. 그리고 부호화기/복호화기는 예측된 DC 변환 계수와 현재 블록의 DC 변환 계수(평균값)의 차이 값을 엔트로피 부호화 및 복호화할 수 있다.
이 때, 주변 블록 중, 현재 블록과 동일한 블록 크기를 갖거나 혹은 동일한 예측 모드 혹은 DCT 변환 커널을 사용한 블록이 2개 이상인 경우, 부호화기/복호화기는 해당 블록들의 복원된 잔차 신호에 대한 평균값들 혹은 최저 주파수에 위치한 변환 계수들의 평균값들을 이용하여 현재 블록의 예측된 DC 변환 계수를 유도할 수 있다. 또는 부호화기/복호화기는 고정된 위치(상단 혹은 좌측)의 DC 변환 계수를 이용하여 예측된 DC 변환 계수를 유도할 수 있다.
만약, 1차 잔차 신호에 대한 DC 변환 계수가 0인 경우에는 최종 복원된 블록의 결과가 DC 변환을 생략한 것과 동일하다. 임의의 두가지 방법이 존재할 때 동일한 결과를 얻을 수 있는 경우를 제거하는 것이 엔트로피 측면에서 효율적이기 때문에 부호화기는 DC 변환 방법을 선택적으로 사용할 때 DC 변환을 사용한 블록의 DC 변환 계수가 0이 발생하지 않도록 처리할 수 있다. 이 때, DC 변환 계수는 항상 0이 아닌 정수일 수 있기 때문에 부호화기/복호화기는 DC 변환 계수의 절대값에 1를 감산한 값을 엔트로피 부호화 및 복호화할 수 있다.
1차 변환 계수 블록을 엔트로피 부호화 및 복호화하는 방법에 있어서, 부호화기/복호화기는 최대 주파수에서 최대 주파수 혹은 최저 주파수에서 최대 주파수까지 지그재그 주사 혹은 대각 주사 등을 이용하여 2D 변환 계수 블록을 1D 변환 계수들로 재배열함으로써 엔트로피 부호화 및 복호화를 수행할 수 있다. 이 때, 사용되는 주사 방법은 2차 변환 계수 블록에서 사용되는 주사 방법과 동일하거나 혹은 부/복호화기가 기정의한 주사 방법이 사용될 수 있다.
부호화기/복호화기는 1차 변환 계수 블록의 변환 계수에 대하여 공간적으로 인접한 블록들의 1차 변환 계수 블록들의 변환 계수들을 이용하여 예측하고, 그 차이 값을 엔트로피 부호화 및 복호화 할 수 있다. 또는 부호화기/복호화기는 예측하지 않고 현재 블록의 1차 변환 계수 블록을 그대로 엔트로피 부호화 및 복호화할 수 있다.
예를 들어, 현재 블록과 인접한 부호화 완료된 블록들(상단, 좌측, 좌상단 혹은 우상단) 중 현재 블록과 동일한 크기를 갖거나 1차 변환을 사용했거나, DCT 변환을 사용한 블록이 존재한다면, 부호화기/복호화기는 해당 블록들의 변환 계수들을 이용하여 1차 변환 계수들을 예측할 수 있다. 즉, 부호화기/복호화기는 동일한 주파수에 위치한 예측된 1차 변환 계수 블록 내 계수와 현재 블록의 1차 변환 계수 블록 내 계수의 차이 값을 엔트로피 부호화 및 복호화할 수 있다. 이 때, 현재 블록과 동일한 크기를 갖거나, 1차 변환을 이용했거나, DCT 변환을 사용한 블록이 2개 이상인 경우, 부호화기/복호화기는 해당 블록들의 주파수 별 변환 계수들의 평균값을 이용하여 현재 블록의 동일 주파수의 변환 계수들을 예측할 수 있다. 또는 부호화기/복호화기는 고정된 위치(상단 혹은 좌측)의 변환 계수 블록 내 계수들을 이용하여 현재 블록의 동일 주파수의 변환 계수들을 예측할 수 있다.
1차 변환 계수 블록의 변환 계수들이 모두 0인 경우, 부호화기/복호화기는 최종 복원된 블록의 결과가 1차 변환을 생략한 것과 동일하기 때문에 0이 아닌 값을 갖는 계수가 적어도 1개 이상이 나오도록 처리할 수 있다. 이 경우 변환 계수 블록 내, 가장 마지막에 전송될 수 있는 계수는 항상 0이 아닌 정수일 수 있기 때문에 부호화기/복호화기는 변환 계수의 절대값에 1를 감산한 값을 엔트로피 부호화 및 복호화할 수 있다. 그리고 0이 아닌 변환 계수의 존재 여부를 나타내는 CBF는 항상 1로 가정할 수 있기 때문에 부호화기는 1차 저주파수 변환 계수 블록에 대한 CBF를 전송하지 않을 수 있다.
2차 변환 계수 블록의 변환 계수들이 모두 0인 경우에는 최종 복원된 블록의 결과가 2차 변환을 생략한 것과 동일하다. 이 경우에는 1차 변환만 수행되기 때문에 하나의 변환 커널(DCT-2, DCT-8, DCT-4, DST-4 혹은 DST-7)만 사용되는 것과 동일한 결과를 얻을 수 있다. 따라서, 부호화기는 이런 경우가 발생되지 않도록 처리할 수 있다. 즉, 2차 변환 계수 블록은 0이 아닌 변환 계수의 존재 여부를 나타내는 CBF를 항상 1로 가정할 수 있기 때문에 부호화기는 1차 변환 계수 블록에 대한 CBF를 전송하지 않을 수 있다. 그리고 변환 계수 중, 가장 마지막에 전송될 수 있는 변환 계수는 항상 0이 아닌 정수일 수 있기 때문에 부호화기/복호화기는 이 계수의 절대값에 1를 감산한 값을 엔트로피 부호화 및 복호화할 수 있다.
부호화기/복호화기는 DC 변환 계수 혹은 1차 변환 계수 블록 혹은 2차 변환 계수 블록 혹은 결합된 변환 계수 블록 내 계수 정보(예측된 변환 계수와의 차이 값 혹은 변환 계수의 절대값 혹은 절대값에서 1을 차분한 값)에 대하여 통계적 특성을 고려한 이진화를 수행할 수 있다.
이 때, 이진화는 부호화기에서 계수의 크기 및 부호 정보를 이진의 비트스트림으로 변환하는 과정 또는 이진 산술 부호기의 입력인 이진 열(bin string)로 변환하는 과정을 의미할 수 있다. 그리고, 이진화는 복호화기에서 비트스트림으로부터 계수의 크기 및 부호 정보로 변환하기 위한 이진화 방법 또는 이진 산술 복호화의 출력으로부터 계수의 크기 및 부호 정보로 변환하기 위한 이진화 방법을 의미할 수 있다.
예를 들어, 계수의 크기 정보는 절삭된 라이스(Truncated Rice), 단항(Unary), 절삭된 단항(Truncated Unary) 등의 이진화 방법을 이용하여 이진화될 수 있다. 이 때, 0의 값 근처의 값들이 통계적으로 많이 발생되는 특성이 있는 경우에는 0의 값 근처의 이진들에 대하여 갱신 가능한 확률(0 혹은 1의 발생 확률) 정보를 이용하여 하나의 이진 값을 평균적으로 1 비트 이하로 표현하여 압축율을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 이진화는 k 차수 지수-골롬(k-th order Exponential Golomb), 고정 길이(Fixed length) 등의 이진화 방법을 이용하여 수행될 수 있다.
또는, 이진화는 상기 이진화 방법들 중 적어도 두가지 이상의 이진화 방법이 결합되어 수행될 수 있다.
예를 들어, 이진화할 심볼 x가 부호화기/복호화기가 기정의한 컷 오프 값(c) 이하인 경우에는 부호화기/복호화기는 절삭된 단항 이진화 방법으로 이진화를 수행하고, c 값을 초과하는 경우에는 c 값에 대한 절삭된 단항 이진화를 수행하고 이어서 나머지 x-c 값에 대하여 k 차수 지수-골롬 이진화 방법을 이용하여 이진화를 수행할 수 있다.
도 20은 절삭된 단항 이진화와 0 차수 지수 골롬 이진화가 결합되어 c가 10 인 경우에 대하여 입력 심볼 0에서부터 15까지에 대하여 이진화 과정의 출력인 이진 열을 나타낸 예이다.
또는, 상기 k 차수 지수-골롬 이진화 방법 사용 시, 이전에 이진화가 완료된 변환 계수 혹은 심볼의 크기에 따라 k를 증가 또는 감소시켜 압축율을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 주사 순서 혹은 블록의 부호화 및 복호화 순서에 따라 이전에 이진화가 완료된 심볼 혹은 변환 계수의 크기가 부/복호화기가 기정의한 임계값 이상인 경우 부호화기/복호화기는 k 차수를 증가시켜 현재 부호화 및 복호화할 심볼의 크기가 큰 경우에 낮은 차수의 지수-골롬 이진화 방법 보다 짧은 비트 수로 현재 심볼의 크기를 표현할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 부호화기/복호화기는 k 차수를 유지하거나 감소시켜 현재 부호화 및 복호화할 심볼의 크기가 작은 경우에 높은 차수의 지수-골롬 이진화 방법 보다 짧은 비트 수로 심볼의 크기를 표현할 수 있다.
결합된 변환 계수 블록 내에서 1차 변환 계수들과 2차 변환 계수들은 서로 다른 이진화 방법을 이용하거나 서로 다른 확률 정보를 이용하여 엔트로피 부호화 및 복호화가 수행될 수 있다. 또한 지수-골롬 이진화를 사용하는 경우, 1차 변환 결과인 변환 계수들과 2차 변환 결과인 변환 계수들은 서로 다른 차수의 지수-골롬 이진화 방법이 이용될 수 있다.
[D2] 2차 역양자화 및 역변환 단계
부호화기/복호화기는 2차 변환 계수 블록에 대한 역변환을 수행하여 복원된 2차 잔차 신호 블록을 유도할 수 있다.
부호화기/복호화기는 1차 역변환 단계에서 사용된 역변환 커널이 아닌 다른 역변환 커널들을 이용하여 2차 변환 계수 블록에 대한 역변환을 수행할 수 있다.
예를 들어, 1차 변환 계수 블록 혹은 DC 변환 계수에 대한 역변환 시 사용된 커널이 DCT-2인 경우, 2차 변환 계수 블록에 대한 역변환에는 DCT-2, DCT-8, DCT-4, DST-4 혹은 DST-7 역변환 커널이 사용될 수 있다. 혹은 반대로 1차 변환 계수 블록 혹은 DC 변환 계수에 대한 역변환 시 사용된 커널이 DST-7 혹은 DCT-8인 경우, 2차 변환 계수 블록에 대한 역변환에는 DCT-2, DCT-4, DST-4, DST-7 혹은 DCT-8 변환 커널이 사용될 수 있다.
2차 변환 계수 블록의 역변환에 사용되는 커널은 현재 블록의 예측 모드 정보(화면 내 예측 혹은 화면 간 예측) 혹은 현재 블록의 블록 크기 정보에 따라 선택적으로 사용될 수 있다.
예를 들어, 화면 내 예측 모드를 사용한 블록에 대하여 2차 변환 계수 블록의 역변환 시에는 DCT-2, DST-7, DCT-4, DST-4 혹은 DCT-8 등의 변환을 사용할 수 있다.
예를 들어, 화면 간 예측 모드를 사용한 블록에 대하여 2차 변환 계수 블록의 역변환 시에는 DCT-2 외의 DST-7, DCT-4, DST-4 혹은 DCT-8 등의 변환을 사용할 수 있다.
2차 변환 계수 블록에 대한 역변환 시, 부호화기/복호화기는 1차 역변환에서 역변환한 주파수들을 제외한 나머지 주파수들에 대해서만 2차 역변환을 수행할 수 있다.
예를 들어, 1차 역변환 시, 부호화기/복호화기는 수평 및 수직 방향으로 8x8 크기의 2차 잔차 신호 블록에 대하여 DCT-2의 T0 ~ Ta (이 때, a 는 0 보다 크고 8 보다 작은 양의 정수) 기저 벡터를 이용한 역변환을 수행할 수 있다. 그리고, 2차 변환 계수 블록에 대한 역변환 시, 부호화기/복호화기는 DCT-8, DCT-4, DST-4 혹은 DST-7의 Ta+1 ~ T7 주파수에 대응되는 변환 계수에 대하여 DCT-8, DCT-4, DST-4 혹은 DST-7을 이용하여 역변환을 수행할 수 있다.
2차 변환 계수 블록에 대한 역변환 시, 부호화기는 변환에 사용된 동일한 커널이 사용될 수 있고, 복호화기는 비트스트림으로부터 현재 블록이 부호화 시 사용한 변환 커널이 어떤 것인지를 나타내는 인덱스 혹은 플래그를 엔트로피 복호화하여 그 인덱스에 해당하는 변환 커널을 사용하여 2차 변환 계수 블록에 대한 역변환을 수행할 수 있다. 이 때, 부호화기/복호화기는 수평 방향과 수직 방향에 대하여 각각 다른 커널을 사용하여 역변환을 수행할 수 있다.
2차 변환 계수 블록에 대한 0이 아닌 변환 계수의 존재 여부를 나타내는 CBF가 0인 경우, 부호화기/복호화기는 2차 변환 계수 블록에 대한 역변환을 생략할 수 있다.
[D3] 잔차 신호 복원 단계
부호화기/복호화기는 1차 복원된 잔차 신호 블록과 2차 복원된 잔차 신호 블록을 가산하여 최종 복원된 잔차 신호 블록을 생성할 수 있다.
부호화기/복호화기는 1차 복원된 잔차 신호 블록과 2차 복원된 잔차 신호 블록을 가산한 값이 부호화기/복호화기가 기정의한 잔차 신호 값의 최소 및 최대 범위 내에 존재하도록 값을 절삭(clipping)할 수 있다. 또는 부호화기/복호화기는 1차 복원된 잔차 신호 블록, 2차 복원된 잔차 신호 블록, 예측 신호 블록을 모두 가산한 뒤 부/복호화기가 기정의한 잔차 신호 값의 최소 및 최대 범위 내에 존재하도록 값을 절삭할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 상기 변환은 각 블록에 대해 N개의 기정의된 변환 후보 세트 중에서 선택될 수 있다. 여기서, N은 양의 정수일 수 있다.
변환 후보들 각각은 1차 수평 변환, 1차 수직 변환 및 2차 변환(항등 변환과 동일할 수도 있음)을 지정할 수 있다.
변환 후보들의 리스트는 블록 크기 및 예측 모드에 따라 달라질 수 있다. 선택된 변환은 다음과 같이 시그널링될 수 있다.
부호화 블록 플래그가 1이면, 후보 리스트의 제1 변환이 사용되는지를 지정하는 플래그가 전송될 수 있다.
후보 리스트의 제1 변환이 사용되는지를 지정하는 플래그가 0이면, 다음이 적용될 수 있다.
0이 아닌 변환 계수 레벨의 수가 임계값보다 큰 경우, 사용된 변환 후보를 나타내는 변환 인덱스가 전송될 수 있다. 그렇지 않으면 상기 리스트의 제2 변환이 사용될 수 있다.
상기 변환의 크기가 MxN보다 크거나 같을 경우, 변환 수행 시 혹은 변환 수행 후 M/2 ~ M 및 N/2 ~ N의 영역에 존재하는 변환 계수는 모두 0의 값으로 설정될 수 있다. 여기서, M과 N은 양의 정수이고, 예를 들어, 64x64일 수 있다.
메모리 요구량 감소를 위해, 상기 변환 수행 후 생성되는 변환 계수에 K만큼 우측 쉬프트 연산이 수행될 수 있다.
또한, 상기 가로 변환 수행 후 생성되는 임시 변환 계수에 K만큼 우측 쉬프트 연산이 수행될 수 있다.
또한, 상기 세로 변환 수행 후 생성되는 임시 변환 계수에 K만큼 우측 쉬프트 연산이 수행될 수 있다. 여기서, K는 양의 정수이다.
메모리 요구량 감소를 위해, 상기 역변환 수행 후 생성되는 복원된 잔여 신호에 K만큼 우측 쉬프트 연산이 수행될 수 있다.
또한, 상기 가로 역변환 수행 후 생성되는 임시 변환 계수에 K만큼 우측 쉬프트 연산이 수행될 수 있다.
또한, 상기 세로 역변환 수행 후 생성되는 임시 변환 계수에 K만큼 우측 쉬프트 연산이 수행할 수 있다. 여기서, K는 양의 정수이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 DCT-4, DCT-8, DCT-2, DST-4, DST-7 등의 변환 중 적어도 하나를 DCT-4, DCT-8, DCT-2, DST-4, DST-7 등의 변환을 기반으로 산출된 변환들 중 적어도 하나로 대체하여 사용할 수 있다. 여기서, 상기 산출된 변환은 DCT-4, DCT-8, DCT-2, DST-4, DST-7 등의 변환 행렬(matrix) 내 계수 값을 변경하여 산출된 변환일 수 있다.
또한, 상기 DCT-4, DCT-8, DCT-2, DST-4, DST-7 등의 변환 행렬 내 계수 값은 정수 값을 가질 수 있다. 즉, 상기 DCT-4, DCT-8, DCT-2, DST-4, DST-7 등의 변환은 정수 변환(integer transform)일 수 있다.
또한, 상기 산출된 변환 행렬 내 계수 값은 정수 값을 가질 수 있다. 즉, 상기 산출된 변환은 정수 변환일 수 있다.
또한, 상기 산출된 변환은 상기 DCT-4, DCT-8, DCT-2, DST-4, DST-7 등의 변환 행렬 내 계수 값에 N만큼 좌측 쉬프트(left shift) 연산을 수행한 결과일 수 있으며, 여기서 N는 양의 정수일 수 있다.
상기 DCT-Q 및 DST-W 변환은 상기 DCT-Q 및 DST-W 변환과 상기 DCT-Q 및 DST-W 역변환을 포함한 의미할 수 있다. 여기서, Q 및 W는 1 이상의 양수 값을 가질 수 있고, 예를 들어 1 내지 9는 I 내지 IX와 동일한 의미로 사용될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용된 DCT-4, DCT-8, DCT-2, DST-4, DST-7 등의 변환은 해당 변환에만 한정되는 것은 아니고, DCT-Q 및 DST-W 변환 중 적어도 하나가 상기 DCT-4, DCT-8, DCT-2, DST-4, DST-7 변환을 대체하여 사용될 수 있다. 여기서, Q 및 W는 1 이상의 양수 값을 가질 수 있고, 예를 들어 1 내지 9는 I 내지 IX와 동일한 의미로 사용될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용된 변환은 변환 및 역변환 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
DCT-2 변환 커널은 아래와 같은 수학식 1로 정의될 수 있다. 여기서, Ti 는 주파수 영역에서 위치에 따른 기저 벡터(basis vector), N은 주파수 영역의 크기를 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2019012172-appb-M000001
한편, 도 21는 본 발명에 따른 DCT-2 주파수 영역에서 기저 벡터의 예를 나타낸다. 여기서, DCT-2의 T0 기저 벡터를 통해 계산된 값은 DC성분을 의미할 수 있다.
DCT-8 변환 커널은 아래와 같은 수학식 2로 정의될 수 있다. 여기서, Ti 는 주파수 영역에서 위치에 따른 기저 벡터, N은 주파수 영역의 크기를 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2019012172-appb-M000002
한편, 도 22는 본 발명에 따른 DCT-8 주파수 영역에서 기저 벡터의 예를 나타낸다.
DST-7 변환 커널은 아래와 같은 수학식 3으로 정의될 수 있다. 여기서, Ti 는 주파수 영역에서 위치에 따른 기저 벡터, N은 주파수 영역의 크기를 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2019012172-appb-M000003
한편, 도 23은 본 발명에 따른 DCT-8 주파수 영역에서 기저 벡터의 예를 나타낸다. 기저 벡터를 통해 DST-7의 저주파수는 시간적으로 나중에 입력되는 신호의 크기가 먼저 입력되는 신호의 크기보다 상대적으로 큰 경우에 효율적인 특성을 갖는다는 것을 알 수 있다.
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 복호화 방법을 도시한 흐름도이다.
도 24를 참조하면, 영상 복호화 방법은 엔트로피 복호화 단계(S2401), 역양자화 단계(S2402), 2차 역변환 단계(S2403) 및 1차 역변환 단계(S2404)를 포함할 수 있다.
엔트로피 복호화 단계(S2401)는 수신된 비트스트림에 엔트로피 복호화를 수행하여 양자화된 레벨을 생성할 수 있다.
역양자화 단계(S2402)는 양자화된 레벨에 역양자화를 수행하여 2차 변환 계수를 생성할 수 있다.
2차 역변환 단계(S2403)는 역양자화 단계에서 생성된 변환 계수에 2차 역변환을 적용하여 1차 변환 계수를 생성할 수 있다. 2차 역변환은 저주파수 역변환을 이용하여 수행될 수 있다.
저주파수 역변환에 사용되는 변환 방법은 복수의 변환 방법 중 선택적으로 적용 가능하며, 복호화기는 변환 방법 선택 정보를 블록 단위 혹은 픽처나 시퀀스 단위로 시그널링할 수 있다. 또는, 저주파수 역변환에 사용되는 변환 방법은 화면 내 예측 모드에 따라 결정될 수 있다. 여기서, 변환 방법은 변환 커널(transform kernel) 또는 변환 메트릭스(transform matrix)을 의미할 수 있다.
일 예로, 저주파수 역변환에 사용되는 변환 방법은 인트라 예측 모드의 범위 및 비트스트림에서 획득된 변환 방법 선택 정보 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.
그리고, 휘도 성분과 색차 성분의 분할이 동일한 트리 구조를 따르지 않는 경우, 변환 방법 선택 정보는 휘도 성분과 색차 성분 각각 시그널링될 수 있다.
한편, 2차 역변환 적용 여부는 예측 모드 정보 및 블록 크기 정보 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.
일 예로, WxH 크기의 블록에 대한 역변환 시, 수평(W)과 수직(H) 방향의 길이 중 적어도 하나 이상이 임의의 크기 미만인 경우에만 2차 역변환 단계가 수행될 수 있고, 그 외의 경우에는 생략할 수 있다. 이를 위한 임의의 크기 정보는 부/복호화기가 서로 기정의한 크기를 사용하거나 파라미터 세트 혹은 헤더(SPS, PPS 등)을 통해 크기 정보를 전송할 수 있다.
일 예로, 2차 역변환은 화면 내 예측 모드인 경우에만 수행될 수 있다.
한편, 현재 블록의 크기에 기초하여 2차 역변환이 적용되는 범위가 결정될 수 있다.
일 예로, 현재 블록의 너비 또는 높이 중 작은 값이 기정의된 값 p보다 작은 경우, NxN 영역에만 2차 역변환이 수행될 수 있다. 그리고, 현재 블록의 너비 또는 높이 중 작은 값이 기정의된 값 q보다 큰 경우, MxM 영역에만 2차 역변환이 수행될 수 있다. 여기서, p는 8, q는 4일 수 있으며, N은 4, M은 8로 기 정의될 수 있다. 여기서, NxN 영역 대신 K개의 2차 변환 계수가 사용될 수 있다. 이때, K는 양의 정수일 수 있고, K는 N*N 보다 작을 수 있다. 또한, MxM 영역 대신 L개의 2차 변환 계수가 사용될 수 있다. 이때, L은 양의 정수일 수 있고, L은 M*M 보다 작을 수 있다.
일 예로, N개의 주파수에 대한 변환 계수에 대해 2차 역변환을 수행하여, WxH 크기를 갖는 1차 변환 계수 블록을 생성할 수 있다. 이때, WxH 크기를 갖는 1차 변환 계수 블록 대신 K개의 1차 변환 계수를 생성할 수 있다. 여기서, K는 양의 정수일 수 있고, W*H보다 작은 수일 수 있다. 즉, N개의 2차 변환 계수에 2차 역변환을 수행하고, 블록의 크기 WxH보다 수가 적은 K개의 1차 변환 계수를 추출할 수 있다. 이때, N은 K보다 작을 수 있다.
한편, 2차 역변환 단계는 지그재그 주사, 수직 주사, 수평 주사 또는 대각 주사 중 적어도 하나를 이용하여 2D 변환 계수 블록을 1D 변환 계수들로 재배열한 후 수행될 수 있다. 2차 역변환 단계가 수행된 1D 변환 계수들은 다시 지그재그 주사, 수직 주사, 수평 주사 또는 대각 주사 중 적어도 하나를 이용하여 2D 변환 계수 블록으로 재배열될 수 있다.
일 예로, 2차 역변환은 대각 주사 방식을 이용하여 4x4 변환 계수 블록을 16x1 변환 계수들로 재배열한 후 수행될 수 있다. 그리고, 2차 역변환이 수행된 뒤에는 다시 4x4 변환 계수 블록으로 지그재그 주사, 수직 주사, 수평 주사 또는 대각 주사 중 적어도 하나를 이용하여 재배열될 수 있다.
한편, 2차 역변환 단계는 전술한 [E1-1]DC 변환, [E1-2]저주파수 변환, [ED1-1]DC 역변환 및 [ED1-2]저주파수 역변환 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 수행될 수도 있다.
1차 역변환 단계(S2404)는 2차 역변환 단계에서 생성된 1차 변환 계수에 1차 역변환을 적용하여 잔여 블록(residual block)을 생성할 수 있다. 1차 역변환은 기정의된 복수의 변환 방법 중 적어도 하나를 이용하여 수행될 수 있다. 일 예로, 기정의된 복수의 변환 방법은 DCT-2, DST-7 및 DCT-8을 포함할 수 있다.
한편, 1차 역변환 단계는 전술한 [E3]2차 변환 및 [D2]2차 역변환의 방법을 이용하여 수행될 수도 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 부호화 방법을 도시한 흐름도이다.
도 25를 참조하면, 영상 부호화 방법은 1차 변환 단계(S2501), 2차 변환 단계(S2502), 양자화 단계(S2503) 및 엔트로피 부호화 단계(S2504)를 포함할 수 있다.
1차 변환 단계(S2501)는 기정의된 복수의 변환 방법 중 적어도 하나를 이용하여 수행될 수 있다. 일 예로, 기정의된 복수의 변환 방법은 DCT-2, DST-7 및 DCT-8을 포함할 수 있다. 1차 변환 단계에서는 잔여 블록(residual block)에 기정의된 복수의 변환 방법 중 적어도 하나를 적용하여 1차 변환 계수를 생성할 수 있다. 여기서, 변환 방법은 변환 커널(transform kernel) 또는 변환 메트릭스(transform matrix)을 의미할 수 있다.
한편, 1차 변환 단계는 전술한 [E3]2차 변환 및 [D2]2차 역변환의 방법을 이용하여 수행될 수도 있다.
2차 변환 단계(S2502)는 1차 변환 단계에서 생성된 1차 변환 계수에 2차 변환을 적용하여 2차 변환 계수를 생성할 수 있다.
2차 변환은 저주파수 변환을 이용하여 수행될 수 있다. 구체적으로, 저주파수 변환은 1차 변환이 적용된 잔여 블록에서 최저 주파수를 포함한 N개의 저주파수의 변환 계수를 추출하는 과정으로 정의될 수 있다.
예를 들어, 도 12과 같이 WxH 크기를 갖는 잔여 블록 혹은 변환 계수 블록에 대하여 1차 변환 후, 도 13와 같이 좌상단에 위치한 4개의 계수들을 최저 주파수로 정의할 수 있다. 이 때, 부호화기는 N개의 주파수에 대한 변환 계수의 획득을 위해 해당되는 주파수에 대한 변환만 수행하거나 혹은 잔차 신호 블록 혹은 변환 계수 블록과 동일한 크기의 수평 방향 및 수직 방향에 대한 변환 과정 후, N개의 저주파수의 변환 계수들만 추출할 수 있다. 이때, WxH 크기를 갖는 잔여 블록 혹은 변환 계수 블록 대신 K개의 잔차 신호 혹은 변환 계수에 대해 변환을 수행할 수 있다. 여기서, K는 양의 정수일 수 있고, W*H보다 작은 수일 수 있다. 즉, 블록의 크기 WxH보다 수가 적은 K개의 잔여 신호 혹은 1차 변환 계수에 대해 2차 변환을 수행하고, N개의 2차 변환 계수를 추출할 수 있다. 이때, N은 K보다 작을 수 있다.
저주파수 변환에 사용되는 변환 방법은 복수의 변환 방법 중 선택적으로 적용 가능하며, 부호화기는 변환 방법 선택 정보를 블록 단위 혹은 픽처나 시퀀스 단위로 시그널링할 수 있다. 또는, 저주파수 변환에 사용되는 변환 방법은 화면 내 예측 모드에 따라 결정될 수 있다. 여기서, 변환 방법은 변환 커널(transform kernel) 또는 변환 메트릭스(transform matrix)을 의미할 수 있다.
일 예로, 저주파수 변환에 사용되는 변환 방법은 인트라 예측 모드의 범위 및 변환 방법 선택 정보 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.
그리고, 휘도 성분과 색차 성분의 분할이 동일한 트리 구조를 따르지 않는 경우, 변환 방법 선택 정보는 휘도 성분과 색차 성분 각각 시그널링될 수 있다.
한편, 2차 변환 적용 여부는 예측 모드 정보 및 블록 크기 정보 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.
일 예로, WxH 크기의 블록에 대한 변환 시, 수평(W)과 수직(H) 방향의 길이 중 적어도 하나 이상이 임의의 크기 미만인 경우에만 2차 변환 단계가 수행될 수 있고, 그 외의 경우에는 생략할 수 있다. 이를 위한 임의의 크기 정보는 부/복호화기가 서로 기정의한 크기를 사용하거나 파라미터 세트 혹은 헤더(SPS, PPS 등)을 통해 크기 정보를 전송할 수 있다.
일 예로, 2차 변환은 화면 내 예측 모드인 경우에만 수행될 수 있다.
한편, 현재 블록의 크기에 기초하여 2차 변환이 적용되는 범위가 결정될 수 있다.
일 예로, 현재 블록의 너비 또는 높이 중 작은 값이 기정의된 값 p보다 작은 경우, NxN 영역에만 2차 변환이 수행될 수 있다. 그리고, 현재 블록의 너비 또는 높이 중 작은 값이 기정의된 값 q보다 큰 경우, MxM 영역에만 2차 변환이 수행될 수 있다. 여기서, p는 8, q는 4일 수 있으며, N은 4, M은 8로 기 정의될 수 있다. 여기서, NxN 영역 대신 K개의 1차 변환 계수가 사용될 수 있다. 이때, K는 양의 정수일 수 있고, K는 N*N 보다 작을 수 있다. 또한, MxM 영역 대신 L개의 1차 변환 계수가 사용될 수 있다. 이때, L은 양의 정수일 수 있고, L은 M*M 보다 작을 수 있다.
한편, 2차 변환 단계는 지그재그 주사, 수직 주사, 수평 주사 또는 대각 주사 중 적어도 하나를 이용하여 2D 변환 계수 블록을 1D 변환 계수들로 재배열한 후 수행될 수 있다. 2차 변환 단계가 수행된 1D 변환 계수들은 다시 지그재그 주사, 수직 주사, 수평 주사 또는 대각 주사 중 적어도 하나를 이용하여 2D 변환 계수 블록으로 재배열될 수 있다.
일 예로, 2차 변환은 대각 주사 방식을 이용하여 4x4 변환 계수 블록을 16x1 변환 계수들로 재배열한 후 수행될 수 있다. 그리고, 2차 변환이 수행된 뒤에는 다시 4x4 변환 계수 블록으로 지그재그 주사, 수직 주사, 수평 주사 또는 대각 주사 중 적어도 하나를 이용하여 재배열될 수 있다.
한편, 2차 변환 단계는 전술한 [E1-1]DC 변환, [E1-2]저주파수 변환, [ED1-1]DC 역변환 및 [ED1-2]저주파수 역변환 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 수행될 수도 있다.
양자화 단계(S2503)는 1차 변환 단계 및 2차 변환 단계 중 적어도 하나의 단계가 수행된 결과에 양자화를 수행하여 양자화된 레벨을 생성할 수 있다.
엔트로피 부호화 단계(S2504)는 양자화된 레벨을 엔트로피 부호화하여 비트스트림에 포함시킬 수 있다.
한편, 도 24의 엔트로피 복호화 단계(S2401), 역양자화 단계(S2402), 2차 역변환 단계(S2403) 및 1차 역변환 단계(S2404)는 도 25의 엔트로피 부호화 단계(S2504), 2차 변환 단계(S2503), 1차 변환 단계(S2502) 및 양자화 단계(S2501)과 대응되는 역과정일 수 있다.
도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 복호화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 26을 참조하면, 영상 복호화 장치는 현재 블록에 역양자화를 수행하여 상기 현재 블록의 변환 계수를 획득할 수 있다(S2601).
그리고, 영상 복호화 장치는 현재 블록의 변환 계수에 1차 역변환 및 2차 역변환 중 적어도 하나의 역변환을 수행하여 현재 블록의 잔여 블록을 획득할 수 있다(S2601).
여기서, 2차 역변환은 현재 블록이 화면 내 예측 모드인 경우에만 수행될 수 있다. 또한, 2차 역변환은 현재 블록의 크기에 기초하여 수행 여부가 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 2차 역변환은 역양자화 및 1차 역변환 사이에서 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 2차 역변환은 저주파수 역변환을 이용하여 수행될 수 있다. 저주파수 역변환에 대해서는 전술하였는 바 자세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 2차 역변환은 현재 블록의 화면 내 예측 모드에 따라 결정된 변환 방법을 이용할 수 있다. 또는, 비트스트림에서 획득된 변환 방법 선택 정보에 따라 결정된 변환 방법을 이용할 수도 있다.
본 발명에 따른 2차 역변환은 현재 블록의 변환 계수를 2D 블록 형식에서 1D 리스트 형식으로 재배열한 후 수행될 수 있다. 여기서, 2D 블록 형식은 2차원 블록을 의미할 수 있으며, 일 예로는 4x4 블록이 있을 수 있다. 그리고, 1D 리스트 형식은 1차원 리스트를 의미할 수 있으며, 일 예로는 {X0, X1, ~ ,Xn} 집합이 있을 수 있다.
본 발명에 따른 2차 역변환은 현재 블록의 너비 또는 높이 중 작은 값에 기초하여 결정된 적용 범위에 수행될 수 있다.
그리고, 영상 복호화 장치는 현재 블록의 잔여 블록 및 현재 블록의 예측 블록을 가산하여 현재 블록의 복원 블록을 획득할 수 있다(S2603).
이상 도 26을 기초하여 영상 복호화 방법을 설명하였다. 본 발명의 영상 부호화 방법도 도 26에서 설명한 영상 복호화 방법과 유사하게 설명될 수 있다.
도 27은 본 발명의 영상 부호화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 27를 참조하면, 영상 부호화 장치는 현재 블록의 예측 블록을 이용하여 현재 블록의 잔여 블록을 획득할 수 있다(S2701).
그리고, 영상 부호화 장치는 현재 블록의 잔여 블록에 1차 변환 및 2차 변환 중 적어도 하나의 변환을 수행하여 현재 블록의 변환 계수를 획득할 수 있다(S2702).
여기서, 2차 변환은 상기 현재 블록이 화면 내 예측 모드인 경우에만 수행될 수 있다. 또는, 현재 블록의 크기에 기초하여 수행 여부가 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 2차 변환은 양자화 및 1차 변환 사이에서 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 2차 변환은 저주파수 변환을 이용하여 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 2차 변환은 현재 블록의 변환 계수를 2D 블록 형식에서 1D 리스트 형식으로 재배열한 후 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 2차 변환은 현재 블록의 너비 또는 높이 중 작은 값에 기초하여 결정된 적용 범위에 수행될 수 있다.
그리고, 영상 부호화 장치는 현재 블록의 변환 계수에 양자화를 수행할 수 있다(S2703).
그리고, 영상 부호화 장치는 현재 블록의 화면 내 예측 모드에 기초하여 2차 변환의 변환 방법을 지시하는 변환 방법 선택 정보를 부호화하는 단계를 더 수행할 수 있다.
본 발명의 영상 부호화 방법으로 생성된 비트스트림은 컴퓨터 판독가능한 비일시적 기록 매체에 일시적으로 저장될 수 있으며, 상술한 영상 복호화 방법에 의해 복호화될 수 있다.
구체적으로, 영상 복호화 장치에 의해 복호화되는 비트스트림을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에서, 비트스트림은 변환 방법 선택 정보를 포함하고, 변환 방법 선택 정보는 상기 영상 복호화 장치에서 2차 역변환의 변환 방법을 지시할 수 있다. 여기서, 2차 역변환은 상기 현재 블록의 화면 내 예측 모드인 경우에만 수행될 수 있다.
상기의 실시예들은 부호화기 및 복호화기에서 같은 방법으로 수행될 수 있다.
상기 실시예들 중 적어도 하나 혹은 적어도 하나의 조합을 이용해서 영상을 부호화/복호화할 수 있다.
상기 실시예를 적용하는 순서는 부호화기와 복호화기에서 상이할 수 있고, 상기 실시예를 적용하는 순서는 부호화기와 복호화기에서 동일할 수 있다.
휘도 및 색차 신호 각각에 대하여 상기 실시예를 수행할 수 있고, 휘도 및 색차 신호에 대한 상기 실시예를 동일하게 수행할 수 있다.
본 발명의 상기 실시예들이 적용되는 블록의 형태는 정방형(square) 형태 혹은 비정방형(non-square) 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 상기 실시예들은 부호화 블록, 예측 블록, 변환 블록, 블록, 현재 블록, 부호화 유닛, 예측 유닛, 변환 유닛, 유닛, 현재 유닛 중 적어도 하나의 크기에 따라 적용될 수 있다. 여기서의 크기는 상기 실시예들이 적용되기 위해 최소 크기 및/또는 최대 크기로 정의될 수도 있고, 상기 실시예가 적용되는 고정 크기로 정의될 수도 있다. 또한, 상기 실시예들은 제1 크기에서는 제1의 실시예가 적용될 수도 있고, 제2 크기에서는 제2의 실시예가 적용될 수도 있다. 즉, 상시 실시예들은 크기에 따라 복합적으로 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 상기 실시예들은 최소 크기 이상 및 최대 크기 이하일 경우에만 적용될 수도 있다. 즉, 상기 실시예들을 블록 크기가 일정한 범위 내에 포함될 경우에만 적용될 수도 있다.
예를 들어, 현재 블록의 크기가 8x8 이상일 경우에만 상기 실시예들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 크기가 4x4일 경우에만 상기 실시예들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 크기가 16x16 이하일 경우에만 상기 실시예들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 크기가 16x16 이상이고 64x64 이하일 경우에만 상기 실시예들이 적용될 수 있다.
본 발명의 상기 실시예들은 시간적 계층(temporal layer)에 따라 적용될 수 있다. 상기 실시예들이 적용 가능한 시간적 계층을 식별하기 위해 별도의 식별자(identifier)가 시그널링되고, 해당 식별자에 의해 특정된 시간적 계층에 대해서 상기 실시예들이 적용될 수 있다. 여기서의 식별자는 상기 실시예가 적용 가능한 최하위 계층 및/또는 최상위 계층으로 정의될 수도 있고, 상기 실시예가 적용되는 특정 계층을 지시하는 것으로 정의될 수도 있다. 또한, 상기 실시예가 적용되는 고정된 시간적 계층이 정의될 수도 있다.
예를 들어, 현재 영상의 시간적 계층이 최하위 계층일 경우에만 상기 실시예들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 현재 영상의 시간적 계층 식별자가 1 이상인 경우에만 상기 실시예들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 현재 영상의 시간적 계층이 최상위 계층일 경우에만 상기 실시예들이 적용될 수 있다.
본 발명의 상기 실시예들이 적용되는 슬라이스 종류(slice type) 혹은 타일 그룹 종류가 정의되고, 해당 슬라이스 종류 혹은 타일 그룹 종류에 따라 본 발명의 상기 실시예들이 적용될 수 있다.
상기 부호화기에서 엔트로피 부호화되고 복호화기에서 엔트로피 복호화되는 상기 인덱스 혹은 플래그 등의 구문 요소 중 적어도 하나는 아래의 이진화(binarization), 역이진화(debinarization), 엔트로피 부호화/복호화 방법 중 적어도 하나 이상을 이용할 수 있다. 여기서 이진화/역이진화, 엔트로피 부호화/복호화 방법은 부호를 가지는 0차수 지수-골롬(0-th order Exp_Golomb) 이진화/역이진화 방법 (se(v)), 부호를 가지는 k차수 지수-골롬(k-th order Exp_Golomb) 이진화/역이진화 방법 (sek(v)), 부호를 가지지 않는 양의 정수에 대한 0차수 지수-골롬(0-th order Exp_Golomb) 이진화/역이진화 방법 (ue(v)), 부호를 가지지 않는 양의 정수에 대한 k차수 지수-골롬(k-th order Exp_Golomb) 이진화/역이진화 방법 (uek(v)), 고정 길이(Fixed-length) 이진화/역이진화 방법 (f(n)), 절삭된 라이스(Truncated Rice) 이진화/역이진화 방법 혹은 절삭된 단항(Truncated Unary) 이진화/역이진화 방법 (tu(v)), 절삭된 이진(Truncated Binary) 이진화/역이진화 방법 (tb(v)), 문맥 적응적 산술 부호화/복호화 방법 (ae(v)), 바이트 단위 비트 스트링 (b(8)), 부호를 가지는 정수 이진화/역이진화 방법 (i(n)), 부호를 가지지 않는 양의 정수 이진화/역이진화 방법 (u(n)) 및 단항(Unary) 이진화/역이진화 방법 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상술한 실시예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 유닛으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 실시예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
본 발명은 영상을 부호화/복호화하는 장치에 이용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 현재 블록에 역양자화를 수행하여 상기 현재 블록의 변환 계수를 획득 단계;
    상기 현재 블록의 변환 계수에 1차 역변환 및 2차 역변환 중 적어도 하나의 역변환을 수행하여 상기 현재 블록의 잔여 블록 획득하는 단계; 및
    상기 현재 블록의 잔여 블록 및 상기 현재 블록의 예측 블록을 가산하여 상기 현재 블록의 복원 블록을 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 2차 역변환은 상기 현재 블록이 화면 내 예측 모드인 경우에만 수행되는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2차 역변환은,
    상기 역양자화 및 상기 1차 역변환 사이에서 수행되는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2차 역변환은,
    저주파수 역변환을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 2차 역변환은,
    상기 현재 블록의 화면 내 예측 모드에 따라 결정된 변환 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 2차 역변환은,
    비트스트림에서 획득된 변환 방법 선택 정보에 따라 결정된 변환 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 2차 역변환은,
    상기 현재 블록의 크기에 기초하여 수행 여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 2차 역변환은,
    상기 현재 블록의 변환 계수를 2D 블록 형식에서 1D 리스트 형식으로 재배열한 후 수행되는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 2차 역변환은,
    상기 현재 블록의 너비 또는 높이 중 작은 값에 기초하여 결정된 적용 범위에 수행되는 것을 특징으로 하는 복호화 방법.
  9. 현재 블록의 예측 블록을 이용하여 상기 현재 블록의 잔여 블록을 획득하는 단계;
    상기 현재 블록의 잔여 블록에 1차 변환 및 2차 변환 중 적어도 하나의 변환을 수행하여 상기 현재 블록의 변환 계수를 획득하는 단계; 및
    상기 현재 블록의 변환 계수에 양자화를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 2차 변환은 상기 현재 블록이 화면 내 예측 모드인 경우에만 수행되는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 2차 변환은,
    상기 양자화 및 상기 1차 변환 사이에서 수행되는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 2차 변환은,
    저주파수 변환을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 현재 블록의 화면 내 예측 모드에 기초하여 상기 2차 변환의 변환 방법을 지시하는 변환 방법 선택 정보를 부호화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 2차 변환은,
    상기 현재 블록의 크기에 기초하여 수행 여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 2차 변환은,
    상기 현재 블록의 변환 계수를 2D 블록 형식에서 1D 리스트 형식으로 재배열한 후 수행되는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 2차 변환은,
    상기 현재 블록의 너비 또는 높이 중 작은 값에 기초하여 결정된 적용 범위에 수행되는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  16. 영상 복호화 장치에 의해 복호화되는 비트스트림을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 있어서,
    상기 비트스트림은 변환 방법 선택 정보를 포함하고,
    상기 변환 방법 선택 정보는 상기 영상 복호화 장치에서 2차 역변환의 변환 방법을 지시하고,
    상기 2차 역변환은 상기 현재 블록의 화면 내 예측 모드인 경우에만 수행되는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
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