WO2020060374A1 - 어파인 예측을 이용하여 비디오 신호를 처리하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

어파인 예측을 이용하여 비디오 신호를 처리하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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WO2020060374A1
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motion
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팔루리시달
김승환
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Definitions

  • An embodiment of the present specification relates to a method and apparatus for processing a video signal using affine prediction, and particularly performs affine prediction using a history-based affine candidate It relates to a method and apparatus for processing a video signal.
  • Compression coding refers to a series of signal processing techniques for transmitting digitized information through a communication line or storing it in a form suitable for a storage medium.
  • Media such as video, image, and audio may be the subject of compression encoding, and a technique for performing compression encoding on an image is referred to as video image compression.
  • Next-generation video content will have the characteristics of high spatial resolution, high frame rate and high dimensionality of scene representation. In order to process such content, a huge increase in terms of memory storage, memory access rate and processing power will be produced.
  • the purpose of the embodiment of the present specification is to propose a history-based affine (Affine HMVP) candidate that can be inserted into a candidate list in performing affine prediction.
  • a history-based affine (Affine HMVP) candidate that can be inserted into a candidate list in performing affine prediction.
  • An aspect of an embodiment of the present disclosure in a method of processing a video signal using affine prediction, when the affine prediction is applied to a current block, based on motion information of a neighboring block, the current Constructing a merge candidate list of blocks; Obtaining a merge index indicating a merge candidate applied to the current block in the merge candidate list; Deriving a motion vector for a plurality of control points of the current block using motion information of a merge candidate indicated by the merge index; Deriving a motion vector of each of a plurality of sub-blocks included in the current block using the motion vectors of the control points; And generating a prediction block of the current block using a motion vector of each of the sub-blocks, wherein the configured merge candidate list includes an history-based merge candidate (HMVP).
  • HMVP history-based merge candidate
  • the constructing the merge candidate list may include adding the affine HMVP from the affine HMVP list including motion information of blocks previously coded in the affine mode.
  • the constructing of the merge candidate list may include adding motion information of neighboring blocks encoded in an affine mode among neighboring blocks of the current block to the merge candidate list; Adding a combination of motion information of neighboring blocks of the current block to the merge candidate list; And adding the affine HMVP from the affine HMVP list including motion information of a block coded in a previously coded affine mode.
  • the affine HMVP may be a candidate determined based on a predefined order among candidates included in the affine HMVP list.
  • the affine HMVP list includes motion information for which normalization is performed based on a width and a height of a block encoded in the affine mode for a motion vector of a control point of a block encoded in affine mode. can do.
  • the flag is a sequence (sequence), picture (picture), slice (slice), coding tree unit (coding tree unit) or coding unit It may be characterized in that it is signaled in units of (coding unit).
  • an apparatus for processing a video signal using affine prediction comprising: a memory for storing the video signal; And a processor coupled with the memory, wherein the processor configures a merge candidate list of the current block based on motion information of a neighboring block when the affine prediction is applied to the current block, and the merge candidate list
  • a motion vector for a plurality of control points of the current block is obtained by obtaining a merge index indicating a merge candidate applied to the current block and using motion information of the merge candidate indicated by the merge index.
  • the configured merge candidate list is a history-based merge candidate (history-based merge can) didate, HMVP).
  • FIG. 1 shows an example of a functional configuration of an encoder as an example of a video signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an embodiment to which the present invention is applied, and shows a schematic block diagram of a decoding apparatus in which decoding of a video / image signal is performed.
  • 3 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a view showing an example of a multi-type tree structure.
  • FIG. 4 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a diagram illustrating a signaling mechanism of partition partitioning information of a quadtree with nested multi-type tree structure.
  • FIG. 5 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a diagram illustrating a method of dividing a CTU into multiple CUs based on a quadtree and nested multi-type tree structure.
  • FIG. 6 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a diagram illustrating a method for limiting ternary-tree partitioning.
  • FIG. 7 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a diagram illustrating redundant splitting patterns that may occur in binary tree splitting and ternary tree splitting.
  • FIGS. 8 and 9 are diagrams illustrating an inter prediction-based video / image encoding method according to an embodiment of the present invention and an inter prediction unit in an encoding device according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 10 and 11 are diagrams illustrating an inter prediction-based video / image decoding method according to an embodiment of the present invention and an inter prediction unit in a decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is an embodiment to which the present invention is applied, and is a view for explaining a peripheral block used in a merge mode or a skip mode.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a method of constructing a merge candidate list according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method of constructing a merge candidate list according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 16 illustrates an example of a control point motion vector for affine motion prediction according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 17 shows an example of a motion vector for each sub-block of a block to which affine motion prediction is applied according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 illustrates an example of a neighboring block used for affine motion prediction in affine merge mode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 illustrates an example of a block in which affine motion prediction is performed using a neighboring block to which affine motion prediction is applied according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining a method of generating a merge candidate list using a neighboring affine coding block according to an embodiment of the present invention.
  • 21 and 22 are diagrams for explaining a method of constructing an affine merge candidate list using neighboring blocks encoded by affine prediction according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 shows an example of a neighboring block used for affine motion prediction in affine inter mode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 illustrates an example of a neighboring block used for affine motion prediction in affine inter mode according to an embodiment of the present invention.
  • 25 and 26 are diagrams illustrating a method of deriving a motion vector candidate using motion information of neighboring blocks in affine inter mode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 illustrates an example of a method of deriving an affine motion vector field in sub-block units according to an embodiment of the present invention.
  • 29 is a diagram illustrating a method of performing motion compensation based on a motion vector of a control point according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating a method of performing motion compensation based on a motion vector of a control point in a non-square block according to an embodiment of the present invention.
  • 31 is a diagram illustrating a method of performing motion compensation based on a motion vector of a control point in a non-square block according to an embodiment of the present invention.
  • 32 to 38 are diagrams illustrating a method of performing motion compensation based on a motion vector of a control point in a non-square block according to an embodiment of the present invention.
  • 39 illustrates an overall coding structure for deriving a motion vector according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 40 shows an example of an MVD coding structure according to an embodiment of the present invention.
  • 41 shows an example of an MVD coding structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 42 shows an example of an MVD coding structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 43 shows an example of an MVD coding structure according to an embodiment of the present invention.
  • 45 is a diagram illustrating merge candidates used for affine prediction according to an embodiment of the present specification.
  • 46 is a diagram illustrating inherited affine candidates used for affine prediction according to an embodiment of the present specification.
  • 47 illustrates an example of a lookup table that stores history-based affine candidates according to an embodiment of the present specification.
  • 48 is a flowchart illustrating an example of a method of constructing a candidate list according to a prediction mode according to an embodiment of the present specification.
  • 49 illustrates an example of a lookup table that stores history-based affine candidates according to an embodiment of the present specification.
  • 50 shows an example of a method of constructing a candidate list used for affine prediction by using a history-based affine candidate according to an embodiment of the present specification.
  • 51 is a flowchart illustrating a method of constructing a candidate list in an affine merge mode according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 52 is a flowchart illustrating a method of constructing a candidate list in affine merge mode according to an embodiment of the present specification.
  • 53 is a diagram illustrating an example of a method of configuring an affine merge candidate list according to an embodiment of the present specification.
  • 54 is a diagram for explaining a method of performing normalization on a motion vector of control points according to an embodiment of the present specification.
  • 55 and 56 are diagrams illustrating a normalization / denormalization process for a history-based affine candidate according to an embodiment of the present specification.
  • 57 is a flowchart illustrating a method of processing a video signal using affine prediction according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 58 shows an example of a block diagram of an apparatus for processing an image signal according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 59 shows a video coding system to which the present invention is applied.
  • 60 is an embodiment to which the present invention is applied, and shows a structure diagram of a content streaming system.
  • the term 'processing unit' in the present specification means a unit in which encoding / decoding processing processes such as prediction, transformation, and / or quantization are performed.
  • the processing unit may be referred to as a 'processing block' or a 'block'.
  • the processing unit may be interpreted to include a unit for a luminance component and a unit for a chroma component.
  • the processing unit may correspond to a coding tree unit (CTU), a coding unit (CU), a prediction unit (PU), or a transform unit (TU).
  • CTU coding tree unit
  • CU coding unit
  • PU prediction unit
  • TU transform unit
  • the processing unit may be interpreted as a unit for a luma component or a unit for a chroma component.
  • the processing unit may include a coding tree block (CTB) for a luminance component, a coding block (CB), a prediction block (PU), or a transform block (TB). ).
  • CB coding tree block
  • PU prediction block
  • TB transform block
  • the processing unit may be interpreted to include a unit for a luminance component and a unit for a chroma component.
  • processing unit is not necessarily limited to square blocks, and may be configured in a polygonal shape having three or more vertices.
  • a pixel or a pixel is referred to as a sample in this specification.
  • using a sample may mean using a pixel value or a pixel value.
  • FIG. 1 is an embodiment to which the present invention is applied, and shows a schematic block diagram of an encoding device in which encoding of a video / image signal is performed.
  • the encoding apparatus 100 includes an image segmentation unit 110, a subtraction unit 115, a conversion unit 120, a quantization unit 130, an inverse quantization unit 140, and an inverse conversion unit 150, It may be configured to include an adder 155, a filtering unit 160, a memory 170, an inter prediction unit 180, an intra prediction unit 185, and an entropy encoding unit 190.
  • the inter prediction unit 180 and the intra prediction unit 185 may be collectively referred to as a prediction unit.
  • the prediction unit may include an inter prediction unit 180 and an intra prediction unit 185.
  • the transform unit 120, the quantization unit 130, the inverse quantization unit 140, and the inverse transform unit 150 may be included in a residual processing unit.
  • the residual processing unit may further include a subtraction unit 115.
  • the filtering unit 160, the inter prediction unit 180, the intra prediction unit 185, and the entropy encoding unit 190 may be configured by one hardware component (for example, an encoder or processor).
  • the memory 170 may include a decoded picture buffer (DPB), or may be configured by a digital storage medium.
  • DPB decoded picture buffer
  • the image splitter 110 may divide the input image (or picture, frame) input to the encoding apparatus 100 into one or more processing units.
  • the processing unit may be called a coding unit (CU).
  • the coding unit may be recursively divided according to a quad-tree binary-tree (QTBT) structure from a coding tree unit (CTU) or a largest coding unit (LCU).
  • QTBT quad-tree binary-tree
  • CTU coding tree unit
  • LCU largest coding unit
  • one coding unit may be divided into a plurality of coding units of a deeper depth based on a quad tree structure and / or a binary tree structure.
  • a quad tree structure may be applied first, and a binary tree structure may be applied later.
  • a binary tree structure may be applied first.
  • the coding procedure according to the present invention can be performed based on the final coding unit that is no longer split.
  • the maximum coding unit may be directly used as a final coding unit based on coding efficiency according to image characteristics, or the coding unit may be recursively divided into coding units having a lower depth than optimal if necessary.
  • the coding unit of the size of can be used as the final coding unit.
  • the coding procedure may include procedures such as prediction, transformation, and reconstruction, which will be described later.
  • the processing unit may further include a prediction unit (PU) or a transform unit (TU).
  • the prediction unit and the transform unit may be partitioned or partitioned from the above-described final coding unit, respectively.
  • the prediction unit may be a unit of sample prediction
  • the transformation unit may be a unit for deriving a transform coefficient and / or a unit for deriving a residual signal from the transform coefficient.
  • the unit may be used interchangeably with terms such as a block or area depending on the case.
  • the MxN block may represent samples of M columns and N rows or a set of transform coefficients.
  • the sample may generally represent a pixel or a pixel value, and may indicate only a pixel / pixel value of a luma component or only a pixel / pixel value of a saturation component.
  • the sample may be used as a term for one picture (or image) corresponding to a pixel or pel.
  • the encoding apparatus 100 subtracts a prediction signal (a predicted block, a prediction sample array) output from the inter prediction unit 180 or the intra prediction unit 185 from the input image signal (original block, original sample array)
  • a signal residual signal, residual block, residual sample array
  • a unit that subtracts a prediction signal (a prediction block, a prediction sample array) from an input image signal (original block, original sample array) in the encoder 100 may be referred to as a subtraction unit 115.
  • the prediction unit may perform prediction on a block to be processed (hereinafter, referred to as a current block), and generate a predicted block including prediction samples for the current block.
  • the prediction unit may determine whether intra prediction or inter prediction is applied in units of a current block or CU. As described later in the description of each prediction mode, the prediction unit may generate various information regarding prediction, such as prediction mode information, and transmit it to the entropy encoding unit 190.
  • the prediction information may be encoded by the entropy encoding unit 190 and output in the form of a bitstream.
  • the intra prediction unit 185 may predict the current block by referring to samples in the current picture.
  • the referenced samples may be located in the neighborhood of the current block or may be located apart depending on a prediction mode.
  • prediction modes may include a plurality of non-directional modes and a plurality of directional modes.
  • the non-directional mode may include, for example, a DC mode and a planar mode (Planar mode).
  • the directional mode may include, for example, 33 directional prediction modes or 65 directional prediction modes depending on the degree of detail of the prediction direction. However, this is an example, and more or less directional prediction modes may be used depending on the setting.
  • the intra prediction unit 185 may determine a prediction mode applied to the current block using a prediction mode applied to neighboring blocks.
  • the inter prediction unit 180 may derive a predicted block for the current block based on a reference block (reference sample array) specified by a motion vector on the reference picture.
  • motion information may be predicted in units of blocks, subblocks, or samples based on the correlation of motion information between a neighboring block and a current block.
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture index.
  • the motion information may further include inter prediction direction (L0 prediction, L1 prediction, Bi prediction, etc.) information.
  • the neighboring block may include a spatial neighboring block existing in the current picture and a temporal neighboring block present in the reference picture.
  • the reference picture including the reference block and the reference picture including the temporal neighboring block may be the same or different.
  • the temporal neighboring block may be referred to by a name such as a collocated reference block or a colCU, and a reference picture including the temporal neighboring block may be called a collocated picture (colPic).
  • the inter prediction unit 180 constructs a motion information candidate list based on neighboring blocks, and provides information indicating which candidate is used to derive the motion vector and / or reference picture index of the current block. Can be created. Inter prediction may be performed based on various prediction modes. For example, in the case of the skip mode and the merge mode, the inter prediction unit 180 may use motion information of neighboring blocks as motion information of the current block.
  • the residual signal may not be transmitted.
  • a motion vector of a current block is obtained by using a motion vector of a neighboring block as a motion vector predictor and signaling a motion vector difference. I can order.
  • the prediction signal generated by the inter prediction unit 180 or the intra prediction unit 185 may be used to generate a reconstructed signal or may be used to generate a residual signal.
  • the transform unit 120 may generate transform coefficients by applying a transform technique to the residual signal.
  • the transformation technique may include at least one of a DCT (Discrete Cosine Transform), a DST (Discrete Sine Transform), a KLT (Karhunen-Loeve Transform), a GBT (Graph-Based Transform), or a CNT (Conditionally Non-linear Transform).
  • GBT refers to a transformation obtained from this graph when it is said that the relationship information between pixels is graphically represented.
  • CNT means a transform obtained by generating a predictive signal using all previously reconstructed pixels and based on it.
  • the transform process may be applied to pixel blocks having the same size of a square, or may be applied to blocks of variable sizes other than squares.
  • the quantization unit 130 quantizes the transform coefficients and transmits them to the entropy encoding unit 190, and the entropy encoding unit 190 encodes a quantized signal (information about quantized transform coefficients) and outputs it as a bitstream. have. Information about the quantized transform coefficients may be called residual information.
  • the quantization unit 130 may rearrange block-type quantized transform coefficients into a one-dimensional vector form based on a coefficient scan order, and quantize the quantized transform coefficients based on the one-dimensional vector form. Information regarding transform coefficients may be generated.
  • the entropy encoding unit 190 may perform various encoding methods such as exponential Golomb (CAVLC), context-adaptive variable length coding (CAVLC), and context-adaptive binary arithmetic coding (CABAC).
  • the entropy encoding unit 190 may encode information necessary for video / image reconstruction (eg, values of syntax elements, etc.) together with the quantized transform coefficients together or separately.
  • the encoded information (ex. Encoded video / video information) may be transmitted or stored in units of network abstraction layer (NAL) units in the form of a bitstream.
  • NAL network abstraction layer
  • the network may include a broadcasting network and / or a communication network
  • the digital storage medium may include various storage media such as USB, SD, CD, DVD, Blu-ray, HDD, SSD.
  • the signal output from the entropy encoding unit 190 may be configured as an internal / external element of the encoding apparatus 100 by a transmitting unit (not shown) and / or a storing unit (not shown) for storing, or the transmitting unit It may be a component of the entropy encoding unit 190.
  • the quantized transform coefficients output from the quantization unit 130 may be used to generate a prediction signal.
  • the residual signal may be reconstructed by applying inverse quantization and inverse transform to the quantized transform coefficients through the inverse quantization unit 140 and the inverse transform unit 150 in the loop.
  • the adder 155 adds the reconstructed residual signal to the predicted signal output from the inter predictor 180 or the intra predictor 185, so that the reconstructed signal (restored picture, reconstructed block, reconstructed sample array) Can be created. If there is no residual for the block to be processed, such as when the skip mode is applied, the predicted block may be used as a reconstructed block.
  • the adding unit 155 may be called a restoration unit or a restoration block generation unit.
  • the generated reconstructed signal may be used for intra prediction of the next processing target block in the current picture, or may be used for inter prediction of the next picture through filtering as described below.
  • the filtering unit 160 may apply subjective filtering to the reconstructed signal to improve subjective / objective image quality.
  • the filtering unit 160 may generate a modified reconstructed picture by applying various filtering methods to the reconstructed picture, and the modified reconstructed picture may be a DPB of the memory 170, specifically, the memory 170 Can be stored in.
  • the various filtering methods may include, for example, deblocking filtering, sample adaptive offset, adaptive loop filter, bilateral filter, and the like.
  • the filtering unit 160 may generate various information regarding filtering as described later in the description of each filtering method and transmit it to the entropy encoding unit 190.
  • the filtering information may be encoded by the entropy encoding unit 190 and output in the form of a bitstream.
  • the modified reconstructed picture transmitted to the memory 170 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 180.
  • the inter prediction is applied through the encoding apparatus, prediction mismatch between the encoding apparatus 100 and the decoding apparatus can be avoided, and encoding efficiency can be improved.
  • the memory 170 DPB may store the modified reconstructed picture for use as a reference picture in the inter prediction unit 180.
  • the memory 170 may store motion information of a block from which motion information in a current picture is derived (or encoded) and / or motion information of blocks in a picture that has already been reconstructed.
  • the stored motion information may be transmitted to the inter prediction unit 180 for use as motion information of a spatial neighboring block or motion information of a temporal neighboring block.
  • the memory 170 may store reconstructed samples of blocks reconstructed in the current picture, and may transmit the reconstructed samples to the intra prediction unit 185.
  • FIG. 2 is an embodiment to which the present invention is applied, and shows a schematic block diagram of a decoding apparatus in which decoding of a video / image signal is performed.
  • the decoding apparatus 200 includes an entropy decoding unit 210, an inverse quantization unit 220, an inverse conversion unit 230, an addition unit 235, a filtering unit 240, a memory 250, and an inter It may be configured to include a prediction unit 260 and the intra prediction unit 265.
  • the inter prediction unit 260 and the intra prediction unit 265 may be collectively called a prediction unit. That is, the prediction unit may include an inter prediction unit 180 and an intra prediction unit 185.
  • the inverse quantization unit 220 and the inverse conversion unit 230 may be collectively referred to as a residual processing unit. That is, the residual processing unit may include an inverse quantization unit 220 and an inverse conversion unit 230.
  • the entropy decoding unit 210, the inverse quantization unit 220, the inverse transform unit 230, the addition unit 235, the filtering unit 240, the inter prediction unit 260, and the intra prediction unit 265 described above are embodiments. It may be configured by one hardware component (for example, a decoder or processor). Also, the memory 170 may include a decoded picture buffer (DPB), or may be configured by a digital storage medium.
  • DPB decoded picture buffer
  • the decoding apparatus 200 may restore an image in response to a process in which the video / image information is processed in the encoding apparatus of FIG. 1.
  • the decoding apparatus 200 may perform decoding using a processing unit applied in the encoding apparatus.
  • the processing unit of decoding may be, for example, a coding unit, and the coding unit may be divided along a quad tree structure and / or a binary tree structure from a coding tree unit or a largest coding unit. Then, the decoded video signal decoded and output through the decoding apparatus 200 may be reproduced through the reproduction apparatus.
  • the decoding apparatus 200 may receive the signal output from the encoding apparatus of FIG. 1 in the form of a bitstream, and the received signal may be decoded through the entropy decoding unit 210.
  • the entropy decoding unit 210 may parse the bitstream to derive information (eg, video / image information) necessary for image reconstruction (or picture reconstruction).
  • the entropy decoding unit 210 decodes information in a bitstream based on a coding method such as exponential Golomb coding, CAVLC, or CABAC, and quantizes a value of a syntax element required for image reconstruction and a transform coefficient for residual.
  • the CABAC entropy decoding method receives bins corresponding to each syntax element in the bitstream, and decodes the syntax element information to be decoded and decoding information of neighboring and decoding target blocks or information of symbols / bins decoded in the previous step.
  • the context model is determined by using, and the probability of occurrence of the bin is predicted according to the determined context model, and arithmetic decoding of the bin is performed to generate a symbol corresponding to the value of each syntax element. have.
  • the CABAC entropy decoding method may update the context model using the decoded symbol / bin information for the next symbol / bin context model after determining the context model.
  • the entropy decoding unit 210 performs entropy decoding.
  • the dual value that is, quantized transform coefficients and related parameter information may be input to the inverse quantization unit 220.
  • information related to filtering among information decoded by the entropy decoding unit 210 may be provided to the filtering unit 240.
  • a receiving unit (not shown) receiving a signal output from the encoding device may be further configured as an internal / external element of the decoding device 200, or the receiving unit may be a component of the entropy decoding unit 210.
  • the inverse quantization unit 220 may inverse quantize the quantized transform coefficients to output transform coefficients.
  • the inverse quantization unit 220 may rearrange the quantized transform coefficients in a two-dimensional block form. In this case, the reordering may be performed based on the coefficient scan order performed by the encoding device.
  • the inverse quantization unit 220 may perform inverse quantization on the quantized transform coefficients by using a quantization parameter (for example, quantization step size information), and obtain transform coefficients.
  • a quantization parameter for example, quantization step size information
  • the inverse transform unit 230 inversely transforms the transform coefficients to obtain a residual signal (residual block, residual sample array).
  • the prediction unit may perform prediction on the current block and generate a predicted block including prediction samples for the current block.
  • the prediction unit may determine whether intra prediction is applied or inter prediction is applied to the current block based on information about the prediction output from the entropy decoding unit 210, and may determine a specific intra / inter prediction mode.
  • the intra prediction unit 265 may predict the current block by referring to samples in the current picture.
  • the referenced samples may be located in the neighborhood of the current block or may be located apart depending on a prediction mode.
  • prediction modes may include a plurality of non-directional modes and a plurality of directional modes.
  • the intra prediction unit 265 may determine a prediction mode applied to the current block using a prediction mode applied to neighboring blocks.
  • the inter prediction unit 260 may derive the predicted block for the current block based on a reference block (reference sample array) specified by a motion vector on the reference picture.
  • motion information may be predicted in units of blocks, subblocks, or samples based on the correlation of motion information between a neighboring block and a current block.
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture index.
  • the motion information may further include inter prediction direction (L0 prediction, L1 prediction, Bi prediction, etc.) information.
  • the neighboring block may include a spatial neighboring block existing in the current picture and a temporal neighboring block present in the reference picture.
  • the inter prediction unit 260 may construct a motion information candidate list based on neighboring blocks, and derive a motion vector and / or reference picture index of the current block based on the received candidate selection information.
  • Inter prediction may be performed based on various prediction modes, and information on the prediction may include information indicating a mode of inter prediction for the current block.
  • the adding unit 235 adds the obtained residual signal to the prediction signal (predicted block, prediction sample array) output from the inter prediction unit 260 or the intra prediction unit 265, thereby restoring signals (restored pictures, reconstructed blocks). , A reconstructed sample array). If there is no residual for the block to be processed, such as when the skip mode is applied, the predicted block may be used as a reconstructed block.
  • the adding unit 235 may be called a restoration unit or a restoration block generation unit.
  • the generated reconstructed signal may be used for intra prediction of the next processing target block in the current picture, or may be used for inter prediction of the next picture through filtering as described below.
  • the filtering unit 240 may apply subjective / objective filtering to improve subjective / objective image quality.
  • the filtering unit 240 may generate a modified reconstructed picture by applying various filtering methods to the reconstructed picture, and the modified reconstructed picture may be a DPB of the memory 250, specifically, the memory 250 Can be transferred to.
  • the various filtering methods may include, for example, deblocking filtering, sample adaptive offset, adaptive loop filter, bilateral filter, and the like.
  • the (corrected) reconstructed picture stored in the DPB of the memory 250 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 260.
  • the memory 250 may store motion information of a block from which motion information in a current picture is derived (or decoded) and / or motion information of blocks in a picture that has already been reconstructed.
  • the stored motion information may be transmitted to the inter prediction unit 260 to be used as motion information of a spatial neighboring block or motion information of a temporal neighboring block.
  • the memory 170 may store reconstructed samples of blocks reconstructed in the current picture, and may transmit the reconstructed samples to the intra prediction unit 265.
  • the embodiments described in the filtering unit 160, the inter prediction unit 180, and the intra prediction unit 185 of the encoding apparatus 100 are respectively the filtering unit 240 and the inter prediction of the decoding apparatus 200. The same may be applied to the unit 260 and the intra prediction unit 265.
  • the video / image coding method according to this document may be performed based on various detailed technologies, and the detailed description of each detailed technology is as follows.
  • the techniques described below include prediction in the video / image encoding / decoding procedure described above and / or described below, residual processing ((inverse) transform, (inverse) quantization, etc.), syntax element coding, filtering, partitioning / partitioning, etc. It will be apparent to those skilled in the art that it may be involved in the relevant procedures.
  • the block partitioning procedure according to this document is performed by the image segmentation unit 110 of the above-described encoding device, and the partitioning-related information can be processed (encoded) by the entropy encoding unit 190 and transmitted to the decoding device in the form of a bitstream.
  • the entropy decoding unit 210 of the decoding apparatus derives a block partitioning structure of the current picture based on the partitioning-related information obtained from the bitstream, and based on this, a series of procedures for decoding the image (ex. Prediction, residual Processing, block reconstruction, in-loop filtering, etc.).
  • the CTU may correspond to a coding tree block (CTB).
  • CTB coding tree block
  • the CTU may include a coding tree block of luma samples and two coding tree blocks of corresponding chroma samples.
  • the CTU may include two corresponding blocks of chroma samples and an NxN block of luma samples.
  • the maximum allowable size of the CTU for coding and prediction may be different from the maximum allowable size of the CTU for transformation.
  • the maximum allowable size of the luma block in the CTU may be 128x128.
  • the CTU may be divided into CUs based on a quad-tree (QT) structure.
  • the quadtree structure may be referred to as a quaternary tree structure. This is to reflect various local characteristics.
  • the CTU can be divided based on multi-type tree structure division including a binary tree (BT) and a ternary tree (TT) as well as a quad tree.
  • the QTBT structure may include a quadtree and binary tree based partitioning structure
  • the QTBTTT may include a quadtree, binary tree and ternary tree based partitioning structure.
  • the QTBT structure may include a quadtree, binary tree, and ternary tree based splitting structure.
  • the CU can have a square or rectangular shape.
  • the CTU can be first divided into a quadtree structure. Thereafter, leaf nodes having a quadtree structure may be additionally divided by a multi-type tree structure.
  • 3 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a view showing an example of a multi-type tree structure.
  • the multitype tree structure may include four split types as shown in FIG. 3.
  • the four division types are vertical binary splitting (SPLIT_BT_VER), horizontal binary splitting (SPLIT_BT_HOR), vertical ternary splitting (SPLIT_TT_VER), horizontal ternary splitting (horizontal ternary splitting, SPLIT_TT_HOR) ).
  • Leaf nodes of the multi-type tree structure may be referred to as CUs. These CUs can be used for prediction and transformation procedures.
  • CU, PU, and TU may have the same block size. However, when the maximum supported transform length is smaller than the width or height of the color component of the CU, the CU and the TU may have different block sizes.
  • FIG. 4 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a diagram illustrating a signaling mechanism of partition partitioning information of a quadtree with nested multi-type tree structure.
  • the CTU is treated as the root of the quadtree, and is first partitioned into a quadtree structure.
  • Each quadtree leaf node can then be further partitioned into a multitype tree structure.
  • a first flag (ex. Mtt_split_cu_flag) is signaled to indicate whether the corresponding node is additionally partitioned. If the corresponding node is additionally partitioned, a second flag (a second flag, ex. Mtt_split_cu_verticla_flag) may be signaled to indicate a splitting direction. Then, a third flag (a third flag, ex.
  • Mtt_split_cu_binary_flag may be signaled to indicate whether the partition type is binary partition or ternary partition. For example, based on the mtt_split_cu_vertical_flag and the mtt_split_cu_binary_flag, a multi-type tree splitting mode (MttSplitMode) of a CU may be derived as shown in Table 1 below.
  • FIG. 5 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a diagram illustrating a method of dividing a CTU into multiple CUs based on a quadtree and nested multi-type tree structure.
  • a quadtree partition with a multitype tree can provide a content-adapted coding tree structure.
  • the CU may correspond to a coding block (CB).
  • the CU may include a coding block of luma samples and two coding blocks of corresponding chroma samples.
  • the size of a CU may be as large as a CTU, or may be cut by 4x4 in luma sample units. For example, in the case of a 4: 2: 0 color format (or chroma format), the maximum chroma CB size may be 64x64 and the minimum chroma CB size may be 2x2.
  • the maximum allowed luma TB size may be 64x64 and the maximum allowed chroma TB size may be 32x32. If the width or height of the CB divided according to the tree structure is greater than the maximum conversion width or height, the CB may be automatically (or implicitly) divided until the horizontal and vertical TB size limitations are satisfied.
  • the following parameters may be defined and identified as SPS syntax elements.
  • -CTU size the root node size of a quaternary tree
  • the CTU size may be set to 64x64 blocks of 128x128 luma samples and two corresponding chroma samples (in 4: 2: 0 chroma format).
  • MinOTSize is set to 16x16
  • MaxBtSize is set to 128x1208
  • MaxTtSzie is set to 64x64
  • MinBtSize and MinTtSize (for both width and height) can be set to 4x4
  • MaxMttDepth can be set to 4.
  • Quarttree partitioning can be applied to CTU to generate quadtree leaf nodes.
  • the quadtree leaf node may be referred to as a leaf QT node.
  • Quadtree leaf nodes may have a size of 128x128 (i.e. the CTU size) from a size of 16x16 (i.e. the MinOTSize). If the leaf QT node is 128x128, it may not be additionally divided into a binary tree / ternary tree. This is because, even in this case, it exceeds MaxBtsize and MaxTtszie (i.e. 64x64). In other cases, the leaf QT node may be further divided into a multi-type tree. Therefore, the leaf QT node is a root node for the multitype tree, and the leaf QT node may have a multitype tree depth (mttDepth) 0 value.
  • mttDepth multitype tree depth
  • MaxMttdepth (ex. 4)
  • further partitioning may not be considered. If the width of the multitype tree node is equal to MinBtSize and less than or equal to 2xMinTtSize, additional horizontal splitting may no longer be considered. If the height of the multitype tree node is equal to MinBtSize and less than or equal to 2xMinTtSize, additional vertical splitting may not be considered any more.
  • FIG. 6 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a diagram illustrating a method for limiting ternary-tree partitioning.
  • TT partitioning may be limited in certain cases to allow for a 64x64 luma block and 32x32 chroma pipeline design in a hardware decoder. For example, if the width or height of the luma coding block is greater than a predetermined specific value (eg, 32, 64), as illustrated in FIG. 6, TT segmentation may be limited.
  • a predetermined specific value eg, 32, 64
  • the coding tree scheme may support luma and chroma blocks having a separate block tree structure.
  • luma and chroma CTBs in one CTU can be restricted to have the same coding tree structure.
  • luma and chroma blocks may have a separate block tree structure from each other. If the individual block tree mode is applied, the luma CTB may be divided into CUs based on a specific coding tree structure, and the chroma CTB may be divided into chroma CUs based on another coding tree structure. This may mean that a CU in an I slice is composed of a coding block of luma components or coding blocks of two chroma components, and a CU of a P or B slice can be composed of blocks of three color components.
  • a quadtree coding tree structure with a multi-type tree has been described, but the structure in which the CU is divided is not limited to this.
  • the BT structure and the TT structure may be interpreted as a concept included in a multiple partitioning tree (MPT) structure, and a CU may be divided through a QT structure and an MPT structure.
  • MPT multiple partitioning tree
  • a syntax element for example, MPT_split_type
  • MPT_split_mode a syntax element including information about which direction is divided between and horizontal.
  • the CU may be divided in a different way from the QT structure, BT structure or TT structure. That is, according to the QT structure, the CU of the lower depth is divided into 1/4 the size of the CU of the upper depth, or the CU of the lower depth is divided into 1/2 the size of the CU of the upper depth according to the BT structure, or according to the TT structure Unlike the CU of the lower depth, which is divided into 1/4 or 1/2 the size of the CU of the upper depth, the CU of the lower depth may be 1/5, 1/3, 3/8, 3 of the CU of the upper depth depending on the case. It may be divided into / 5, 2/3, or 5/8 size, and the method in which the CU is divided is not limited thereto.
  • the tree node block ensures that all samples of all coded CUs are located within the picture boundaries. Can be limited. In this case, for example, the following division rule may be applied.
  • the block is forced to be split with QT split mode.
  • the block is forced to be split with SPLIT_BT_HOR mode
  • the block is forced to be split with QT split mode.
  • the block is a QT node, and the size of the block is larger than the minimum QT size and the size of the block is smaller than or equal to the maximum BT size, the block is forced to be split with QT split mode or SPLIT_BT_HOR mode.
  • the block is forced to be split with SPLIT_BT_HOR mode.
  • the block is forced to be split with QT split mode.
  • the block is a QT node, and the size of the block is larger than the minimum QT size and the size of the block is smaller than or equal to the maximum BT size, the block is forced to be split with QT split mode or SPLIT_BT_VER mode.
  • the block is forced to be split with SPLIT_BT_VER mode.
  • the above-described quadtree coding block structure accompanying the multi-type tree can provide a very flexible block partitioning structure. Due to the division types supported in the multitype tree, different division patterns can potentially result in the same coding block structure in some cases. By limiting the occurrence of such redundant partition patterns, the data amount of partitioning information can be reduced. It will be described with reference to the drawings below.
  • FIG. 7 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a diagram illustrating redundant splitting patterns that may occur in binary tree splitting and ternary tree splitting.
  • two levels of consecutive binary splits in one direction have the same coding block structure as binary partitions for the center partition after ternary splitting.
  • the binary tree partition for the center partition of the ternary tree partition may be limited. This limitation can be applied to CUs of all pictures. When such a specific partition is limited, signaling of the corresponding syntax elements can be modified to reflect this limited case, thereby reducing the number of bits signaled for partitioning. For example, as in the example shown in FIG.
  • the mtt_split_cu_binary_flag syntax element indicating whether the partition is a binary partition or a binary partition is not signaled, and its value is It can be inferred by the decoder to zero.
  • a decoded portion of the current picture or other pictures including the current processing unit may be used.
  • Predict a picture (slice) that uses only the current picture for reconstruction i.e., a picture (slice) that performs only intra-picture prediction, an intra picture or an I picture (slice), and up to one motion vector and a reference index to predict each unit
  • a picture (slice) using a predictive picture or a P picture (slice), up to two motion vectors and a reference index may be referred to as a bi-predictive picture or a B picture (slice).
  • Intra prediction refers to a prediction method that derives a current processing block from data elements (eg, sample values, etc.) of the same decoded picture (or slice). That is, it means a method of predicting the pixel value of the current processing block by referring to the reconstructed regions in the current picture.
  • data elements eg, sample values, etc.
  • Inter prediction (or inter-screen prediction)
  • Inter-prediction refers to a prediction method that derives a current processing block based on a data element (eg, a sample value or a motion vector) of a picture other than the current picture. That is, it means a method of predicting a pixel value of a current processing block by referring to reconstructed regions in another reconstructed picture other than the current picture.
  • a data element eg, a sample value or a motion vector
  • Inter-prediction (or inter-picture prediction) is a technique for removing redundancy existing between pictures, and is mostly performed through motion estimation and motion compensation.
  • FIGS. 8 and 9 describe detailed techniques of the inter prediction method described above with reference to FIGS. 1 and 2, and in the case of a decoder, the inter prediction based video / image decoding method of FIG. 10 and the inter prediction unit in the decoding apparatus of FIG. 11 will be described later.
  • the encoder may be represented by an inter prediction based video / video encoding method of FIG. 8 and an inter prediction unit in the encoding apparatus of FIG. 9 to be described later.
  • the data encoded by FIGS. 8 and 9 can be stored in the form of a bitstream.
  • the prediction unit of the encoding / decoding device may derive a prediction sample by performing inter prediction on a block basis.
  • Inter prediction may represent a prediction derived in a manner dependent on data elements (e.g. sample values, motion information, etc.) of picture (s) other than the current picture.
  • data elements e.g. sample values, motion information, etc.
  • a predicted block predicted sample array for the current block is derived. You can.
  • motion information of the current block may be predicted in units of blocks, subblocks, or samples based on the correlation of motion information between a neighboring block and a current block.
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture index.
  • the motion information may further include inter prediction type (L0 prediction, L1 prediction, Bi prediction, etc.) information.
  • the neighboring block may include a spatial neighboring block existing in the current picture and a temporal neighboring block present in the reference picture.
  • the reference picture including the reference block and the reference picture including the temporal neighboring block may be the same or different.
  • the temporal neighboring block may be referred to by a name such as a collocated reference block or a colCU, and a reference picture including the temporal neighboring block may be called a collocated picture (colPic). It might be.
  • a motion information candidate list may be constructed based on neighboring blocks of the current block, and a flag indicating which candidate is selected (used) to derive the motion vector and / or reference picture index of the current block Alternatively, index information may be signaled.
  • Inter prediction may be performed based on various prediction modes.
  • motion information of a current block may be the same as motion information of a selected neighboring block.
  • the residual signal may not be transmitted.
  • a motion vector prediction (MVP) mode a motion vector of a selected neighboring block is used as a motion vector predictor, and a motion vector difference can be signaled.
  • the motion vector of the current block may be derived using the sum of the motion vector predictor and the motion vector difference.
  • FIGS. 8 and 9 are diagrams illustrating an inter prediction-based video / image encoding method according to an embodiment of the present invention and an inter prediction unit in an encoding device according to an embodiment of the present invention.
  • S801 may be performed by the inter prediction unit 180 of the encoding device, and S802 may be performed by the residual processing unit of the encoding device. Specifically, S802 may be performed by the subtraction unit 115 of the encoding device.
  • the prediction information is derived by the inter prediction unit 180 and may be encoded by the entropy encoding unit 190.
  • the residual information is derived by the residual processing unit and may be encoded by the entropy encoding unit 190.
  • the residual information is information about the residual samples.
  • the residual information may include information about quantized transform coefficients for the residual samples.
  • the residual samples may be derived as transform coefficients through the transform unit 120 of the encoding apparatus, and the transform coefficients may be derived as quantized transform coefficients through the quantization unit 130.
  • Information about the quantized transform coefficients may be encoded in the entropy encoding unit 190 through a residual coding procedure.
  • the encoding device performs inter prediction on the current block (S801).
  • the encoding device may derive the inter prediction mode and motion information of the current block, and generate prediction samples of the current block.
  • the procedure for determining the inter prediction mode, deriving motion information, and generating prediction samples may be performed at the same time, or one procedure may be performed before the other procedure.
  • the inter prediction unit 180 of the encoding apparatus may include a prediction mode determination unit 181, a motion information derivation unit 182, and a prediction sample derivation unit 183, and the prediction mode determination unit 181
  • the motion information derivation unit 182 may derive the motion information of the current block
  • the prediction sample derivation unit 183 may derive the motion samples of the current block.
  • the inter prediction unit 180 of the encoding apparatus searches a block similar to the current block in a certain area (search area) of reference pictures through motion estimation, and a difference from the current block Reference blocks below a minimum or constant criterion can be derived. Based on this, a reference picture index indicating a reference picture in which the reference block is located may be derived, and a motion vector may be derived based on a position difference between the reference block and the current block.
  • the encoding apparatus may determine a mode applied to the current block among various prediction modes. The encoding apparatus may compare RD costs for the various prediction modes and determine an optimal prediction mode for the current block.
  • the encoding device configures a merge candidate list to be described later, and the current block among the reference blocks indicated by the merge candidates included in the merge candidate list.
  • a reference block having a difference from the current block or less than or equal to a predetermined criterion may be derived.
  • a merge candidate associated with the derived reference block is selected, and merge index information indicating the selected merge candidate may be generated and signaled to the decoding apparatus.
  • Motion information of the current block may be derived using motion information of the selected merge candidate.
  • the encoding apparatus configures (A) MVP candidate list to be described later, and among mvp (motion vector predictor) candidates included in the (A) MVP candidate list
  • the motion vector of the selected mvp candidate can be used as the mvp of the current block.
  • a motion vector indicating a reference block derived by the above-described motion estimation may be used as the motion vector of the current block, and among the mvp candidates, the difference from the motion vector of the current block is the smallest.
  • the mvp candidate having a motion vector may be the selected mvp candidate.
  • a motion vector difference which is a difference obtained by subtracting the mvp from the motion vector of the current block, may be derived.
  • information on the MVD may be signaled to the decoding device.
  • the value of the reference picture index may be configured and reference signal index information may be separately signaled to the decoding device.
  • the encoding apparatus may derive residual samples based on the prediction samples (S802).
  • the encoding apparatus may derive the residual samples by comparing the original samples of the current block with the predicted samples.
  • the encoding apparatus encodes video information including prediction information and residual information (S803).
  • the encoding device may output encoded image information in the form of a bitstream.
  • the prediction information is information related to the prediction procedure and may include prediction mode information (eg, skip flag, merge flag or mode index, etc.) and motion information.
  • the information about the motion information may include candidate selection information (ex. Merge index, mvp flag or mvp index) that is information for deriving a motion vector.
  • the information on the motion information may include information on the MVD and / or reference picture index information.
  • the information on the motion information may include information indicating whether L0 prediction, L1 prediction, or bi prediction is applied.
  • the residual information is information about the residual samples.
  • the residual information may include information about quantized transform coefficients for the residual samples.
  • the output bitstream may be stored in a (digital) storage medium and transmitted to a decoding device, or may be delivered to a decoding device through a network.
  • the encoding apparatus may generate a reconstructed picture (including reconstructed samples and reconstructed blocks) based on the reference samples and the residual samples. This is for deriving the same prediction result as that performed in the decoding device in the encoding device, because it is possible to increase coding efficiency. Accordingly, the encoding apparatus may store the reconstructed picture (or reconstructed samples, reconstructed block) in a memory and use it as a reference picture for inter prediction. The above-described in-loop filtering procedure may be further applied to the reconstructed picture.
  • FIGS. 10 and 11 are diagrams illustrating an inter prediction-based video / image decoding method according to an embodiment of the present invention and an inter prediction unit in a decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the decoding apparatus may perform an operation corresponding to an operation performed in the encoding apparatus.
  • the decoding apparatus may perform prediction on the current block based on the received prediction information and derive prediction samples.
  • S1001 to S1003 may be performed by the inter prediction unit 260 of the decoding apparatus, and residual information of S1004 may be obtained from the bitstream by the entropy decoding unit 210 of the decoding apparatus.
  • the residual processing unit of the decoding apparatus may derive residual samples for the current block based on the residual information.
  • the inverse quantization unit 220 of the residual processing unit derives transform coefficients by performing inverse quantization based on quantized transform coefficients derived based on the residual information, and inverse transform units of the residual processing unit ( 230) may perform inverse transformation on the transform coefficients to derive residual samples for the current block.
  • S1005 may be performed by the addition unit 235 or the restoration unit of the decoding device.
  • the decoding apparatus may determine a prediction mode for the current block based on the received prediction information (S1001).
  • the decoding apparatus may determine which inter prediction mode is applied to the current block based on prediction mode information in the prediction information.
  • inter prediction mode candidates may include skip mode, merge mode, and / or (A) MVP mode, or various inter prediction modes described below.
  • the decoding device derives motion information of the current block based on the determined inter prediction mode (S1002). For example, when a skip mode or a merge mode is applied to the current block, the decoding apparatus configures a merge candidate list, which will be described later, and selects one merge candidate among merge candidates included in the merge candidate list. The selection may be performed based on the selection index (merge index) described above. Motion information of the current block may be derived using motion information of the selected merge candidate. Motion information of the selected merge candidate may be used as motion information of the current block.
  • the decoding apparatus configures (A) MVP candidate list to be described later, and among mvp (motion vector predictor) candidates included in the (A) MVP candidate list
  • the motion vector of the selected mvp candidate can be used as the mvp of the current block.
  • the selection may be performed based on the selection information (mvp flag or mvp index) described above.
  • the MVD of the current block may be derived based on the information on the MVD
  • a motion vector of the current block may be derived based on the mvp of the current block and the MVD.
  • a reference picture index of the current block may be derived based on the reference picture index information.
  • a picture indicated by the reference picture index in a reference picture list for the current block may be derived as a reference picture referenced for inter prediction of the current block.
  • motion information of the current block may be derived without configuring a candidate list, and in this case, motion information of the current block may be derived according to a procedure disclosed in a prediction mode, which will be described later.
  • the candidate list configuration as described above may be omitted.
  • the decoding apparatus may generate prediction samples for the current block based on the motion information of the current block (S1003).
  • the reference picture may be derived based on the reference picture index of the current block, and prediction samples of the current block may be derived using samples of the reference block indicated by the motion vector of the current block on the reference picture.
  • a prediction sample filtering procedure for all or part of the prediction samples of the current block may be further performed, as described below.
  • the inter prediction unit 260 of the decoding apparatus may include a prediction mode determination unit 261, a motion information derivation unit 262, and a prediction sample derivation unit 263, and the prediction mode determination unit 261
  • the prediction mode for the current block is determined based on the prediction mode information received from the motion information, and the motion information (motion vector and / or motion vector) of the current block is determined based on the motion information received from the motion information deriving unit 262. Reference picture index, etc.), and the prediction sample deriving unit 263 may derive prediction samples of the current block.
  • the decoding apparatus generates residual samples for the current block based on the received residual information (S1004).
  • the decoding apparatus may generate reconstructed samples for the current block based on the predicted samples and the residual samples, and may generate a reconstructed picture based on the reconstructed pictures (S1005). As described above, an in-loop filtering procedure may be further applied to the reconstructed picture.
  • the inter prediction procedure may include a step of determining an inter prediction mode, a step of deriving motion information according to the determined prediction mode, and performing a prediction (generating a predictive sample) based on the derived motion information.
  • inter prediction modes may be used for prediction of a current block in a picture.
  • various modes such as merge mode, skip mode, MVP mode, and affine mode may be used.
  • Decoder side motion vector refinement (DMVR) mode, adaptive motion vector resolution (AMVR) mode, and the like may be further used as ancillary modes.
  • the affine mode may also be called aaffine motion prediction mode.
  • the MVP mode may also be called AMVP (advanced motion vector prediction) mode.
  • Prediction mode information indicating an inter prediction mode of a current block may be signaled from an encoding device to a decoding device.
  • the prediction mode information may be included in a bitstream and received by a decoding device.
  • the prediction mode information may include index information indicating one of a plurality of candidate modes.
  • the inter prediction mode may be indicated through hierarchical signaling of flag information. In this case, the prediction mode information may include one or more flags.
  • the skip flag is signaled to indicate whether the skip mode is applied, and when the skip mode is not applied, the merge flag is signaled to indicate whether the merge mode is applied, and if the merge mode is not applied, the MVP mode is indicated to be applied.
  • a flag for further classification may be further signaled.
  • the affine mode may be signaled in an independent mode, or may be signaled in a mode dependent on a merge mode or an MVP mode.
  • the affine mode may be configured as one candidate of the merge candidate list or the MVP candidate list, as described later.
  • Inter prediction may be performed using motion information of a current block.
  • the encoding apparatus may derive the optimal motion information for the current block through a motion estimation procedure. For example, the encoding apparatus may search similar reference blocks having high correlation by using the original blocks in the original picture for the current block in fractional pixel units within a predetermined search range in the reference picture, thereby deriving motion information. You can.
  • the similarity of the block can be derived based on the difference between phase-based sample values. For example, the similarity of a block may be calculated based on the SAD between the current block (or template of the current block) and the reference block (or template of the reference block). In this case, motion information may be derived based on a reference block having the smallest SAD in the search area.
  • the derived motion information may be signaled to the decoding apparatus according to various methods based on the inter prediction mode.
  • FIG. 12 is an embodiment to which the present invention is applied, and is a view for explaining a peripheral block used in a merge mode or a skip mode.
  • motion information of a current prediction block is not directly transmitted, and motion information of the current prediction block is derived using motion information of a neighboring prediction block. Accordingly, the motion information of the current prediction block may be indicated by transmitting flag information indicating that the merge mode is used and a merge index indicating which prediction blocks are used.
  • the encoder may search for a merge candidate block used to derive motion information of a current prediction block in order to perform a merge mode. For example, up to five merge candidate blocks may be used, but embodiments of the present specification are not limited thereto.
  • the maximum number of merge candidate blocks may be transmitted in a slice header (or tile group header), and embodiments of the present specification are not limited thereto.
  • the encoder can generate a merge candidate list, and select the merge candidate block having the smallest cost as the final merge candidate block.
  • the embodiments of the present specification provide various embodiments of merge candidate blocks constituting the merge candidate list.
  • the merge candidate list may use 5 merge candidate blocks, for example.
  • four spatial merge candidates and one temporal merge candidate can be used.
  • blocks shown in FIG. 12 may be used as a spatial merge candidate.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a method of constructing a merge candidate list according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the coding apparatus searches for spatial neighboring blocks of the current block and inserts the derived spatial merge candidates into the merge candidate list (S1301).
  • the spatial peripheral blocks may include blocks around the lower left corner of the current block, blocks around the left corner, blocks around the upper right corner, blocks around the upper corner, and blocks around the upper left corner.
  • additional peripheral blocks such as a right peripheral block, a lower peripheral block, and a lower right peripheral block may be further used as the spatial peripheral blocks.
  • the coding apparatus may detect available blocks by searching the spatial neighboring blocks based on priority, and derive motion information of the detected blocks as the spatial merge candidates.
  • the encoder and decoder may search the five blocks shown in FIG. 12 in the order of A1, B1, B0, A0, B2, and sequentially index available candidates to form a merge candidate list.
  • the coding apparatus searches for temporal neighboring blocks of the current block and inserts the derived temporal merge candidate into the merge candidate list (S1302).
  • the temporal neighboring block may be located on a reference picture that is a different picture from the current picture in which the current block is located.
  • the reference picture in which the temporal neighboring block is located may be called a collocated picture or a col picture.
  • the temporal neighboring blocks may be searched in the order of a lower right corner peripheral block and a lower right center block of a co-located block for the current block on the col picture.
  • the predetermined storage unit may be predetermined in units of 16x16 sample units, 8x8 sample units, or the like, or size information for the predetermined storage units may be signaled from an encoder to a decoder.
  • motion information of the temporal peripheral block may be replaced with representative motion information of the predetermined storage unit in which the temporal peripheral block is located.
  • the temporal merge candidate may be derived based on the motion information of the covering prediction block. For example, when the predetermined storage unit is a 2nx2n sample unit, and the coordinates of the temporal peripheral block are (xTnb, yTnb), the corrected position ((xTnb >> n) ⁇ n), (yTnb >> Motion information of the prediction block located at n) ⁇ n)) may be used for the temporal merge candidate.
  • the predetermined storage unit is a 16x16 sample unit
  • the corrected position ((xTnb >> 4) ⁇ 4), ( Motion information of a prediction block located in yTnb >> 4) ⁇ 4)
  • the predetermined storage unit is an 8x8 sample unit
  • the corrected location ((xTnb >> 3) ⁇ 3)
  • the coding apparatus may check whether the number of current merge candidates is smaller than the maximum number of merge candidates (S1303).
  • the maximum number of merge candidates may be predefined or signaled from an encoder to a decoder.
  • the encoder may generate information on the number of the maximum merge candidates, encode it, and transmit it to the decoder in the form of a bitstream. When the maximum number of merge candidates is filled, a subsequent candidate addition process may not be performed.
  • the coding apparatus inserts an additional merge candidate into the merge candidate list (S1304).
  • the additional merge candidate may include, for example, ATMVP, combined bi-predictive merge candidate (when the slice type of the current slice is B type) and / or zero vector merge candidate.
  • the coding apparatus may end the configuration of the merge candidate list.
  • the encoder may select an optimal merge candidate among merge candidates constituting the merge candidate list based on a rate-distortion (RD) cost, and signal selection information (ex. Merge index) indicating the selected merge candidate to a decoder. can do.
  • the decoder may select the optimal merge candidate based on the merge candidate list and the selection information.
  • motion information of the selected merge candidate may be used as motion information of the current block, and prediction samples of the current block may be derived based on the motion information of the current block.
  • the encoder may derive residual samples of the current block based on the predicted samples, and may signal residual information regarding the residual samples to a decoder.
  • the decoder may generate reconstruction samples based on residual samples derived based on the restrained dual information and the prediction samples, and may generate a reconstruction picture based on the residual samples.
  • motion information of the current block may be derived in the same way as when the merge mode is applied in the previous step.
  • a residual signal for a corresponding block is omitted, and thus prediction samples can be directly used as reconstructed samples.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method of constructing a merge candidate list according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the motion vector and / or the temporal neighboring block (or Col block) of the restored spatial neighboring block (for example, it may be the neighboring block described in FIG. 12)
  • a motion vector predictor (mvp) candidate list may be generated. That is, the motion vector of the reconstructed spatial neighboring block and / or the motion vector corresponding to the temporal neighboring block may be used as a motion vector predictor candidate.
  • the prediction information may include selection information (ex. MVP flag or MVP index) indicating an optimal motion vector predictor candidate selected from among motion vector predictor candidates included in the list.
  • the prediction unit may select a motion vector predictor of the current block from among motion vector predictor candidates included in the motion vector candidate list using the selection information.
  • the prediction unit of the encoding device may obtain a motion vector difference (MVD) between a motion vector and a motion vector predictor of the current block, and may encode and output the motion vector difference. That is, the MVD may be obtained by subtracting the motion vector predictor from the motion vector of the current block.
  • MVD motion vector difference
  • the prediction unit of the decoding apparatus may obtain a motion vector difference included in the information about the prediction, and derive the motion vector of the current block through addition of the motion vector difference and the motion vector predictor.
  • the prediction unit of the decoding apparatus may obtain or derive a reference picture index indicating the reference picture from the information on the prediction.
  • the motion vector predictor candidate list may be configured as illustrated in FIG. 14.
  • HEVC high efficiency video coding
  • motion vectors of 2 to 4 control points can be used to represent motion vectors in each pixel unit or sub-block unit of a block, and a prediction technique using motion vectors of a plurality of control points is affine motion prediction (affine motion) prediction), affine prediction, and the like.
  • affine motion prediction affine motion prediction
  • the affine motion model may represent four motion models as illustrated in FIG. 15.
  • the affine motion model expressing three motion (translation, scale, rotate) dmf among motions that can be expressed by the Affine motion model is referred to as a similarity (or simplified) affine motion model, and in describing embodiments of the present specification, For convenience, description is made based on a similarity (or simplified) affine motion model, but the present invention is not limited thereto.
  • FIG. 16 illustrates an example of a control point motion vector for affine motion prediction according to an embodiment of the present invention.
  • affine motion prediction can determine a motion vector of a pixel position (or sub-block) included in a block using two control point motion vectors (CPMV) pairs, v_0 and v_1. have.
  • the set of motion vectors may be referred to as an affine motion vector field (MVF).
  • the affine motion vector field may be determined using Equation 1 below.
  • w represents the width of the current block 1300.
  • the motion vector in units of sub-blocks (or pixels) may be derived using Equation 1 above. In one embodiment, motion vector precision may be rounded to 1/16 precision.
  • FIG 17 shows an example of a motion vector for each sub-block of a block to which affine motion prediction is applied according to an embodiment of the present invention.
  • an affine motion vector field may be determined in a pixel unit or a block unit in the encoding or decoding process. That is, in affine motion prediction, the motion vector of the current block may be derived in units of pixels or sub-blocks.
  • an affine motion vector field is determined in units of pixels, a motion vector is obtained based on each pixel value, and in a block unit, a motion vector of a corresponding block can be obtained based on a central pixel value of a block.
  • the affine motion vector field (MVF) is determined in 4 * 4 block units as shown in FIG. 17.
  • FIG. 17 illustrates an example in which the coding block is composed of 16 * 16 samples and the affine motion vector field (MVF) is determined in units of 4 * 4 sized blocks.
  • the affine motion prediction may include an affine merge mode (AF_MERGE) and an affine inter mode (AF_INTER).
  • the AF_INTER mode may include AF_4_INTER mode using four parameter-based motion models and AF_6_INTER mode using six parameter-based motion models.
  • AF_MERGE is an affine motion prediction and determines a control point motion vector (CPMV) according to the affine motion model of the coded neighboring block. Affine coded neighboring blocks in the search order can be used for AF_MERGE. When one or more adjacent blocks are coded as affine motion prediction, the current block can be coded as AF_MERGE.
  • CPMV control point motion vector
  • CPMVs of the current block may be derived using CPMVs of the neighboring blocks.
  • CPMVs of the neighboring blocks may be used as CPMVs of the current block, or CPMVs of the neighboring blocks may be corrected based on the size of the neighboring block and the size of the current block, etc., and used as CPMVs of the current block.
  • FIG. 18 illustrates an example of a neighboring block used for affine motion prediction in affine merge mode according to an embodiment of the present invention.
  • the encoder can perform encoding as follows.
  • Step-1 The neighboring blocks A to E (1810, 1820, 1830, 1840, 1850) of the current coding block 1800 are scanned in alphabetical order, and encoded in the first affine prediction mode based on the scanning order Determine the block as a candidate block for Affine Merge (AF_MERGE)
  • Step-2 Determine the affine motion model using the determined control point motion vector (CPMV) of the candidate block
  • Step-3 The control point motion vector (CPMV) of the current block 1800 is determined according to the affine motion model of the candidate block, and the MVF of the current block 1800 is determined
  • FIG. 19 illustrates an example of a block in which affine motion prediction is performed using a neighboring block to which affine motion prediction is applied according to an embodiment of the present invention.
  • control point motion vectors of block A 1920 after determining block A 1920 as a candidate block
  • the control point motion vector (CPMV) v0 and v1 of the current block 1900 may be determined after deriving an affine motion model using (eg, v2 and v3).
  • the affine motion vector field MVF of the current block 1900 is determined based on the control point motion vector CPMV of the current block 1900, and encoding may be performed.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining a method of generating a merge candidate list using a neighboring affine coding block according to an embodiment of the present invention.
  • a candidate as shown in FIG. 20 may be used.
  • the scan order of the candidate list is set to A, B, C, D, and E.
  • the present invention is not limited to this, and may be preset in various orders.
  • affine candidate if the candidate is encoded in the affine mode (or affine prediction) available in the neighboring blocks (ie, A, B, C, D, E) (hereinafter, referred to as affine candidate) When the number is 0, the merge mode of the current block may be skipped. If the number of available affine candidates is one (for example, A), the motion model of the candidate can be used to derive the control point motion vectors CPMV_0 and CPMV_1 of the current block. In this case, an index indicating the candidate may not be requested (or coded). If the number of available affine candidates is two or more, two candidates in the scanning order may be configured as a candidate list for AF_MERGE.
  • candidate selection information such as an index indicating a selected candidate in the candidate list may be signaled.
  • the selection information may be flag or index information, and may be referred to as AF_MERGE_flag, AF_merge_idx, and the like.
  • motion compensation for a current block may be performed based on the size of a sub-block.
  • the sub-block size of the affine block ie, the current block
  • the sub-block size of the affine block is derived. If both the width and height of the sub-block are greater than 4 luma samples, motion vectors for each sub-block are derived, and DCT-IF-based motion compensation (1/16 pel for luminance and 1/32 for chrominance) It can be performed on this sub-block. Otherwise, enhanced bi-linear interpolation filter based motion compensation can be performed for the entire affine block.
  • the affine flag at the CU level is used if the affine merge mode is used. Is signaled through a bitstream indicating.
  • the merge candidate index with the maximum value '5' is signaled to specify that the motion information candidate is used for the CU in the affine merge candidate list.
  • 21 and 22 are diagrams for explaining a method of constructing an affine merge candidate list using neighboring blocks encoded by affine prediction according to an embodiment of the present invention.
  • the affine merge candidate list is configured as the following steps.
  • the model-based affine candidate means that the candidate is derived from valid surrounding reconstructed blocks coded in affine mode. As shown in FIG. 21, the scan order for candidate blocks is left (A), top (b), top right (C), and bottom left (D) from top left (E).
  • the motion vectors (v_0, v_1, v_2) of the upper left corner on the current block are calculated according to the motion vectors (v_4, v_5, and v_6) by the 6-parameter affine model.
  • motion vectors v_4 and v_5 of the upper left corner and the upper right corner of the CU including the block A are obtained.
  • the motion vectors (v_0, v_1) of the upper left corner on the current block are calculated according to the motion vectors (v_4, v_5) by the 4-parameter affine model.
  • a control point-based candidate means that a candidate is configured by combining motion information of each control point.
  • the motion information for the control points is first derived from the designated spatial neighboring blocks and temporal neighboring blocks shown in FIG. 21.
  • the coordinates of CP_1, CP_2, CP_3 and CP_4 are (0, 0), (W, 0), (H, 0) and (W, H), respectively, where W and H are the width and height of the current block.
  • the motion information of each control point is obtained according to the next priority.
  • the checking priority is A ⁇ B ⁇ C, and A is used if A is available. Otherwise, B is used if B is available. If neither A nor B is available, C is used. If all three candidates are not available, motion information of CP1 cannot be obtained.
  • the checking priority is E ⁇ D.
  • the checking priority is G ⁇ F.
  • the motion vectors of the two control points are needed to calculate the transformation parameters in the 4-parameter affine model.
  • Two control points are selected from one of the following six combinations ( ⁇ CP_1, CP_4 ⁇ , ⁇ CP_2, CP_3 ⁇ , ⁇ CP_1, CP_2 ⁇ , ⁇ CP_2, CP_4 ⁇ , ⁇ CP_1, CP_3 ⁇ , ⁇ CP_3, CP_4 ⁇ ) Can be.
  • CP_1 and CP_2 control points to construct a 4-parameter affine motion model is denoted “Affine (CP_1, CP_2)”.
  • the motion vectors of the three control points are needed to calculate the transformation parameters in the 6-parameter affine model.
  • the three control points can be selected from one of the following four combinations ( ⁇ CP_1, CP_2, CP_4 ⁇ , ⁇ CP_1, CP_2, CP_3 ⁇ , ⁇ CP_2, CP_3, CP_4 ⁇ , ⁇ CP_1, CP_3, CP_4 ⁇ ).
  • CP_1, CP_2, and CPv3 control points to construct a 6-parameter affine motion model is denoted as “Affine (CP_1, CP_2, CP_3)”.
  • affine merge mode if an affine merge candidate exists, it can always be considered as a 6-parameter affine mode.
  • FIG. 23 shows an example of a neighboring block used for affine motion prediction in affine inter mode according to an embodiment of the present invention.
  • affine motion prediction may include affine merge mode (AF_MERGE) and affine inter mode (AF_INTER).
  • AF_INTER affine inter mode
  • CCMVP control point motion vector prediction
  • CPMVD control point motion vector difference
  • a specific process of encoding an affine inter mode (AF_INTER) may be as follows.
  • Step-1 Two CPMVP pair candidates are determined
  • Step-1.1 Up to 12 CPMVP candidate combination decisions (see Equation 2 below)
  • v_0 is the motion vector (CPMV0) at the upper left control point 2310 of the current block 2300
  • v_1 is the motion vector (CPMV1) at the upper right control point 2311 of the current block 2300
  • v_2 Is a motion vector (CPMV2) at the lower left control point 2312 of the current block 2300
  • v_A is a motion vector of the neighboring block A 2320 adjacent to the upper left side of the upper left control point 2310 of the current block 2300.
  • v_B is a motion vector of the neighboring block B 2322 adjacent to the upper left control point 2310 of the current block 2300
  • vC is a neighboring block C adjacent to the left of the upper left control point 2310 of the current block 2300
  • the motion vector of 2324, v_D is the motion vector of the neighboring block D 2326 adjacent to the upper side of the right upper control point 2311 of the current block 2300
  • v_E is the right vector control point 2311 of the current block 2300.
  • v_F is the motion vector of the neighboring block F (2330) adjacent to the left of the lower left control point (2312) of the current block (2300).
  • v_G represents the motion vector of the neighboring block G 2322 adjacent to the left side of the lower left control point 2312 of the current block 2300.
  • Step-1.2 Use the top two candidates by sorting by the difference value (DV) among the CPMVP candidate combinations (see Equation 3 below)
  • v_0x is the x-axis element of the motion vector (V0 or CPMV0) of the upper left control point 2310 of the current block 2300
  • v_1x is the motion vector (V1 or CPMV1) of the right upper control point 2311 of the current block 2300
  • v_2x is the x-axis element of the motion vector (V_2 or CPMV_2) of the lower left control point 2312 of the current block 2300
  • v_0y is the motion vector (V_0) of the upper left control point 2310 of the current block 2300
  • v_1y is the y-axis element of the motion vector (V_1 or CPMV_1) of the right upper control point 2311 of the current block 2300
  • v_2y is the lower left control point of the current block 2300 2312
  • the y-axis element of the motion vector (V_2 or CPMV_2), w is the x
  • Step-2 If the control point motion vector predictor (CPMVP) pair candidate is less than 2, the AMVP candidate list is used.
  • CPMVP control point motion vector predictor
  • Step-3 Determine a control point motion vector predictor (CPMVP) for each of the two candidates and compare the RD cost to optimally select a candidate with a small value and a CPMV
  • CPMVP control point motion vector predictor
  • Step-4 Transmission of the index and control point motion vector difference (CPMVD) corresponding to the optimal candidate
  • AF_INTER a configuration process of a CPMVP candidate is provided.
  • the number of candidates is 2, and an index indicating the position of the candidate list is signaled.
  • composition process of the CPMVP candidate list is as follows.
  • a candidate configuration process is performed.
  • a 4-parameter (2-control point) affine inter mode is used to predict the motion model and content of zoom-in / out and rotation. As shown in Fig. 16, the affine motion field of the block is described by two control point motion vectors.
  • the motion vector field (MVF) of the block is described by Equation 1 described above.
  • an advanced motion vector prediction (AMVP) mode is required to signal a motion vector prediction (MVP) index and motion vector differences (MVDs).
  • AMVP advanced motion vector prediction
  • MVP motion vector prediction index
  • MVDs motion vector differences
  • the affine_flag is signaled to indicate whether affine prediction is used.
  • the syntax of inter_dir, ref_idx, mvp_index, and two MVDs is signaled.
  • a candidate MVP pair candidate list including two MVP pairs is generated.
  • the signaled mvp_index is used to select one of them.
  • Affine MVP pairs are generated by two types of affine MVP candidates.
  • One is a spatial inherited affine candidate, and the other is a corner derived affine candidate. If the neighboring CUs are coded in the affine mode, spatial succession affine candidates can be generated.
  • the affine motion model of the surrounding affine coded block is used to generate motion vectors of a two-control-point MVP pair.
  • the MVs of the two-control point MVP pair of the candidate for spatial succession are derived by using the following equations.
  • V_B0, V_B1, and V_B2 can be replaced with the upper left MV, right upper MV, and lower left MV of any reference / peripheral CU
  • (posCurCU_X, posCurCU_Y) is the upper left of the current CU for the upper left sample of the frame.
  • the position of the sample, and (posRefCU_X, posRefCU_Y) is the position of the upper left sample of the reference / peripheral CU with respect to the upper left sample of the frame.
  • FIG. 24 illustrates an example of a neighboring block used for affine motion prediction in affine inter mode according to an embodiment of the present invention.
  • an affine candidate derived from a corner is used.
  • Peripheral motion vectors are used to derive affine MVP pairs as shown in FIG. 24.
  • the first available MV in set A (A0, A1 and A2) and the first available MV in set B (B0 and B1) are used to construct the first MVP pair .
  • the first available MV in set A and the first available MV in set C (C0 and C1) are used to calculate the MV of the upper right control point.
  • the first available MV in set A and the computed right upper control point MV are the second MVP pairs.
  • two candidate sets including two (3) candidates ⁇ mv_0, mv_1 ⁇ ( ⁇ mv_0, mv_1, mv_2) predict two (3) control points of the affine motion model Used to Given motion vector differences (mvd_0, mvd_1, mvd_2) and control points are calculated by using the following equations.
  • 25 and 26 are diagrams illustrating a method of deriving a motion vector candidate using motion information of neighboring blocks in affine inter mode according to an embodiment of the present invention.
  • the affine candidate list extends affine motion from spatial neighboring blocks (extrapolated affine candidates) and is appended by a combination of motion vectors from spatial neighboring blocks (virtual affine candidates).
  • Candidate sets are set as follows:
  • Adjacent blocks A0, A1, B0, B1, and B2 are identified as shown in FIG. 25. If the adjacent block is encoded by the affine motion model and its reference frame is the same as the reference frame of the current block, two or (for the 4-parameter affine model) of the current block (for the 6-parameter affine model) ) Three control points are derived from the affine model of adjacent blocks.
  • FIG. 29 shows adjacent blocks used to generate a virtual affine candidate set.
  • mv_0 is the first MV that refers to the same reference picture as the current block in S0.
  • mv_2 is the first MV that refers to the same reference picture as the current block in S1.
  • mv_2 can be derived by Equation 9 below.
  • Equation 9 the current block size is WxH.
  • mv_1 can be derived by Equation 10 below.
  • affine inter prediction may be performed according to the following sequence.
  • the affine flag at the CU level indicates whether the affine inter mode is to be used.
  • a model flag is signaled to indicate whether a 4-parameter or 6-parameter affine model is applied for the CU. If the model flag is true, AF_6_INTER mode (6-parameter affine model) is applied and 3 MVDs are parsed, otherwise AF_4_INTER mode (4-parameter affine model) is applied and 2 MVDs Are parsed.
  • AF_4_INTER mode similar to the affine merge mode, extrapolated motion vector pairs are generated from adjacent blocks coded by the affine affine mode and are first inserted into the candidate list.
  • v_0 is selected from motion vectors of blocks A, B, and C.
  • the motion vector from the neighboring block is scaled according to the relationship between the reference list and the POC of the reference to the current CU and the current CU of the reference to the neighboring block.
  • the approach to select v_1 from adjacent blocks D and E is similar.
  • the candidate list is greater than 4, the candidates are preferentially sorted according to the consistency of adjacent motion vectors (similar to the 2 motion vectors in the candidate pair) and the first 4 candidates are preserved.
  • the list is padded by a pair of motion vectors by duplicating each AMVP candidate.
  • AF_6_INTER mode similar to the affine merge mode, extrapolated motion vector triples are generated from adjacent blocks coded in the affine affine mode and are preferentially inserted into the candidate list.
  • v_0 is selected from motion vectors of blocks A, B, or C.
  • the motion vector from the neighboring block is scaled according to the relationship between the reference list and the POC of the reference to the neighboring block, the POC of the reference to the current CU, and the POC of the current CU.
  • the approach for selecting v_1 from adjacent blocks D and E and the selection of v_2 from F and G are similar. If the candidate list is greater than 4, the candidates are sorted according to the consistency of adjacent motion vectors (similar to 2 motion vectors in 3 candidates), and the first 4 candidates are preserved.
  • the list may be padded by motion vector triples constructed by duplicating each AMVP candidate.
  • the MVF of the current CU is generated according to Equation 11 below for the 4-parameter affine model, and below for the 6-parameter affine model. It is generated according to Equation (12).
  • the sub-block size MxN is derived from Equation 13 below, and MvPre is motion vector partial accuracy (1/16).
  • M and N After being derived by equation (12), M and N have to be adjusted down if necessary to make them the divisor of w and h. If M or N is less than 8, WIF is applied, otherwise, sub-block based affine motion compensation is applied.
  • FIG. 27 illustrates an example of a method of deriving an affine motion vector field in sub-block units according to an embodiment of the present invention.
  • the motion vector of the central sample of each sub-block as shown in FIG. 27 is calculated according to Equation 11 or Equation 12, 1 / 16 rounded with partial accuracy.
  • SHVC up-sampling interpolation filters are applied to generate prediction of each sub-block using the derived motion vector.
  • SHVC up-sampling interpolation filters with the same filter length and normalization factor as HEVC motion compensation interpolation filters can be used as motion compensation interpolation filters for additional fractional pel positions.
  • the chroma component motion vector accuracy is 1/32 sample, and additional interpolation filters of 1/32 pel part positions are derived by using means of filters of two adjacent 1/16 pel part positions.
  • the AF_MERGE mode can be selected on the encoder side in the same way that conventional merge mode selection is performed.
  • the candidate list is first generated, and the minimum RD-cost in the candidates is selected to compare with the RD-cost of other inter modes.
  • the result of the comparison is a decision as to whether AF_MERGE is applied or not.
  • RD cost checking is used to determine which motion vector pair candidate is selected as the control point motion vector prediction (CPMVP) of the current CU. After the CPMVP of the current affine CU is determined, affine motion estimation is applied and a control point motion vector (CPMV) is obtained. The difference between CPMV and CPMVP is then determined.
  • CPMVP control point motion vector prediction
  • AF_6_INTER mode is confirmed only when AF_MERGE or AF_4_INTER mode is determined as the optimal mode in the previous mode selection stage.
  • the affine inter (affine AMVP) mode may be performed as follows:
  • AFFINE_MERGE_IMPROVE Instead of searching for the first neighboring block in the affine mode, the improvement seeks to search for the neighboring block with the largest coding unit size as the affine merge candidate.
  • AFFINE_AMVL_IMPROVE Add neighbor blocks in the affine mode to the affine AMVP candidate list similar to the conventional AMVP procedure.
  • the adjacent lower left block uses an affine motion model and has the same reference index as the current reference index. If it does not exist, the left adjacent block is identified in the same way. If it does not exist, it is checked whether the lower left adjacent block uses an affine motion model and has a different reference index. If present, a scaled affine motion vector is added to the reference picture list. If it does not exist, the left adjacent block is identified in the same way.
  • the upper right adjacent block, upper adjacent block, and upper left adjacent block are identified in the same way.
  • the operation of generating the affine AMVP candidate list ends. If the two candidates are not found, the original operation in the JEM software is performed to generate awkward AMVP candidate lists.
  • AFFINE_SIX_PARAM In addition to the 4-parameter affine motion model, a 6-parameter affine motion model is added as an additional model.
  • a motion model that is a 6-parameter affine is derived through Equation 14 below.
  • the three motion vectors at the upper left position MV_0, the upper right position MV_1, and the lower left position MV_2 are required to determine the model.
  • the three motion vectors can be determined in a similar way to the two motion vectors in a 4-parameter affine motion model.
  • the affine model merge is always set up as a 6-parameter affine motion model.
  • AFFINE_CLIP_REMOVE Remove motion vector constraints for all affine motion vectors. Allow motion compensation processes to control the motion vector constraints themselves.
  • various affine motion models may be used or considered in Affine inter prediction.
  • the Affine motion model can express four motions as shown in FIG. 15 described above.
  • the affine motion model that expresses three motions (translation, scale, rotate) among the motions that can be expressed by the Affine motion model can be referred to as a similarity (or simplified) affine motion model.
  • the number of CPMVs derived and / or the method of deriving the sample / subblock unit MV of the current block may be different.
  • adaptive four and six parameter motion models are used.
  • AF_INTER a 6-parameter motion model is proposed in addition to the 4-parameter motion model present in JEM.
  • a 6-parameter motion model is described as in Equation 15 below.
  • the coefficients a, b, c, de, and f are affine motion parameters
  • (x, y) and (x ', y') are coordinates of the pixel position before and after the transformation of the affine motion model.
  • Equation 16 will be described as follows. You can.
  • Equation 16 is a motion vector field (MVF) of the block.
  • the flag is parsed at the CU level to indicate whether a 4-parameter or 6-parameter affine motion model is used when adjacent blocks are coded with affine prediction. If there are no adjacent blocks coded with affine prediction, the flag is omitted and a 4-parameter model is used for affine prediction. In other words, a 6-parameter model is considered under the condition that one or more adjacent blocks are coded as an affine motion model. With respect to the number of CPMVDs, 2 and 3 CPMVDs are signaled for the motion model, which is a 4-parameter and 6-parameter affine, respectively.
  • pattern-matched motion vector refinement may be used.
  • PMMVD pattern-matched motion vector derivation
  • the decoder uses several motion vectors (MV) to determine the starting MV candidate for CU-level search. ).
  • MV motion vectors
  • the decoder needs to evaluate these MV candidates in order to find the optimal MV, which requires a lot of memory bandwidth.
  • PMVR pattern-matched motion vector refinement
  • One PMVR_flag is signaled when the skip mode or the merge mode is selected to indicate whether the PMVR is available or not.
  • an MV candidate list is generated, and if PMVR is applied, the starting MV candidate index is explicitly signaled.
  • a candidate list is generated by using the merge candidate list generation process, but sub-CU merge candidates, for example, affine candidates and ATMVP candidates are excluded.
  • sub-CU merge candidates for example, affine candidates and ATMVP candidates are excluded.
  • For bilateral matching only uni-prediction MV candidates are included.
  • the bi-prediction MV candidate is divided into two uni-prediction MV candidates.
  • similar MV candidates (MV differences less than a predefined threshold) are also eliminated.
  • diamond search MV refinement is performed starting from the signaled MV candidate.
  • Sub-CU-level search is only available in bilateral matching merge mode.
  • the search window of the sub-CU-level search for all sub-CUs is the same as the search window of the CU-level search. Therefore, no additional bandwidth is required for sub-CU-level search.
  • Template matching is also used to refine the MVP in the mode.
  • AMVP mode two MVPs are generated by using the HEVC MVP generation process, and one MVP index is signaled to select one of them.
  • the selected MVP is further refined by using template matching in the PMVR.
  • AMVR adaptive motion vector resolution
  • PMVPR pattern-matched motion vector predictor refinement
  • the PMVR includes template matching PMVR, bidirectional matching PMVR, and PMVPR.
  • PMVR is disabled for 4x4, 4x8, and 8x4 CUs.
  • the search range of ⁇ template matching, bidirectional matching ⁇ for the same CU region as 64 may be reduced to ⁇ 2, ⁇ 4 ⁇ , and ⁇ template matching, bidirectional for CU regions larger than 64 Matching ⁇ search range can be reduced to ⁇ 6, ⁇ 8 ⁇ .
  • the motion vector may be derived based on Equation 17 below.
  • v_x represents the x component of the sample unit motion vector of the (x, y) coordinate sample in the current block
  • v_y represents the y component of the sample unit motion vector of the (x, y) coordinate sample in the current block. That is, (v_x, v_y) is the sample unit motion vector for the (x, y) coordinate sample.
  • a, b, c, d, e, f are for deriving a sample unit motion vector (motion information) of (x, y) coordinates from control points (CP) of the current block. Represents the parameters of the equation.
  • the CP may be expressed as a steering pixel.
  • the parameters may be derived from motion information of CPs of each PU transmitted in PU units.
  • the above equation for deriving the sample unit motion vector derived from the motion information of the CPs may be applied for each sample of a block, and may be derived as a position of a sample in a reference image according to the relative positions of the x and y axes of each sample. You can.
  • the sample unit motion vector may be differently derived according to the size of a block according to the QTBT (TT) block division structure, asymmetrical or symmetrical, block position, and the like. Specific embodiments thereof are illustrated through FIGS. 29 to 38 described below.
  • 29 is a diagram illustrating a method of performing motion compensation based on a motion vector of a control point according to an embodiment of the present invention.
  • the motion vector of the upper left sample in the current block may be referred to as v_0.
  • motion vectors of each CP may be set to v_1 and v_2 using samples of neighboring blocks adjacent to the current block as CPs. That is, when the width and height of the current block are S and the coordinates of the top-left sample position of the current block are (xp, yp), the coordinates of CP0 among the CPs are (xp, yp) , CP1 coordinates are (xp + S, yp), and CP2 coordinates can be (xp, yp + S).
  • the motion vector of the CP0 may be v_0
  • the motion vector of the CP1 may be v_1
  • the motion vector of the CP2 may be v_2.
  • the sample unit motion vector may be derived using the motion vectors of the CPs.
  • the sample unit motion vector may be derived based on Equation 18 below.
  • v_x and v_y denote the x component and y component of the motion vector for the sample of the (x, y) coordinates in the current block, respectively
  • v_x0 and v_y0 are the x component and the y component of the motion vector v_0 for the CP0, respectively
  • v_x1 and v_y1 denote the x component and y component of the motion vector v_1 for CP1, respectively
  • v_x2 and v_y2 denote the x component and y component of the motion vector v_2 for the CP2, respectively.
  • a motion vector may be derived for each sample in the current block based on a relative position in the current block by an equation for deriving the sample unit motion vector as in Equation 18 described above.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating a method of performing motion compensation based on a motion vector of a control point in a non-square block according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 exemplarily shows CPs of a block divided into Nx2N.
  • an equation for deriving a sample unit motion vector in the current block can be derived.
  • a width value suitable for the shape of the current block may be used.
  • Three CPs may be derived to derive the sample unit motion vector, and the positions of the CPs may be adjusted as shown in FIG. 30.
  • the width and height of the current block are S / 2 and S, respectively, and the coordinates of the top-left sample position of the current block are (xp, yp), the coordinates of CP0 among the CPs are (xp, yp), the coordinates of CP1 are (xp + S / 2, yp), and the coordinates of CP2 can be (xp, yp + S).
  • the sample unit motion vector may be derived based on Equation 19 below.
  • Equation 3 shows an equation for deriving a motion vector per sample considering the width of the current block is S / 2.
  • the motion vector may be derived based on the relative position in the current block of each sample in the current block partitioned from the CU based on the partitioning type Nx2N by the equation for deriving the sample unit motion vector as in Equation 19 described above.
  • 31 is a diagram illustrating a method of performing motion compensation based on a motion vector of a control point in a non-square block according to an embodiment of the present invention.
  • the sample unit motion vector may be derived based on Equation 20 below.
  • Equation (4) denotes an equation for deriving a sample-by-sample motion vector considering the height of the current block is S / 2.
  • a motion vector may be derived for each sample in the current block partitioned from the CU based on the partitioning type 2NxN by the equation for deriving the sample unit motion vector as in Equation 4.18.
  • 32 to 38 are diagrams illustrating a method of performing motion compensation based on a motion vector of a control point in a non-square block according to an embodiment of the present invention.
  • the width and height of the asymmetric current blocks may be referred to as W and H, respectively.
  • W and H the width and height of the asymmetric current blocks
  • three CPs for each current block may be derived, and the coordinates of the CPs may be adjusted based on the width and height according to the shape of the current block, as shown in FIG. 32.
  • the sample unit motion vector in the current block may be derived based on Equation 21 as follows.
  • Equation 21 represents an equation for deriving a sample-by-sample motion vector considering the width and height of asymmetric current blocks.
  • a motion information prediction candidate for at least one CP may be selected based on motion information of a neighboring block or a neighboring sample of the current block.
  • the motion information prediction candidate may be called an affine motion information candidate or an affine motion vector candidate.
  • the affine motion information candidates may include, for example, the contents disclosed in FIGS. 33 to 38.
  • ATMVP Advanced Temporal Motion Vector Prediction
  • the ATMVP is not limited to its name, and the ATMVP is a sub-block time merge candidate, a sub-block based time merge candidate, a sub-block time motion vector predictor, a sub-block based time motion vector predictor, etc. It may be referred to as.
  • TMVP using the motion vector of the right-bottom block of the current block or the colPB of the center of the current block as a candidate for time motion information may not reflect the motion in the screen.
  • the motion vector of the colPB at the position indicated by the motion vector of the neighboring block can be used as an ATMVP candidate.
  • the motion vector (temporal vector) of the spatial neighbor block that is available first is found while checking in the order of merge candidate configuration, and then the position indicated by the temporal vector in the reference picture is col-PB (ATMVP candidate). Can be derived.
  • the motion vector of the corresponding block can be used for each sub-block unit by using the Temporal vector. At this time, if there is no MV in a specific sub-block, the MV of the block located in the center of the corresponding block is used as the MV for the sub-block that is not available and is stored as the representative MV.
  • the use of memory may be reduced because the reference picture (designated as a slice segment header) for finding a reference block is limited to a collocated picture. For example, up to four reference pictures may be used.
  • a temporal vector can be derived from one of the spatial candidates according to the scanning order. If the current candidate has the same reference picture as the same location picture, the search process may end.
  • modifications to ATMVP and / or STMVP sub-block merge modes may be applied.
  • Signaling is added at the picture / slice-level so that various sub-block sizes can be used to derive ATMVP / STMVP-based motion information.
  • Simplified ATMVP based motion information derivation can be used by allowing one co-located picture to be used.
  • a default value of a sub-block size used to derive motion parameters for ATMVP and STMVP in a slice that refers to a sequence parameter set (SPS) may be signaled in the SPS.
  • SPS sequence parameter set
  • one flag is signaled in the slice segment header. If this flag is 0, it indicates that the default sub-block size as specified in SPS is used for ATMVP / STMVP based motion derivation in the current slice. Otherwise (i.e., if this flag is set to 1), another syntax element can be signaled in the slice segment header to specify the ATMVP / STMVP sub-block size used for the slice.
  • a simple encoder method is used to determine the ATMVP / STMVP subblock size for the current picture.
  • One of the two ATMVP / STMVP subblock sizes 4 and 8 is selected based on the average size of the ATMVP / STMVP blocks from the last coded picture in the same temporal layer.
  • the picture just coded is the i-th picture in the kth temporal layer and contains N CUs coded by ATMVP and STMVP modes.
  • the sizes of these CUs are S_0, S_1,... , S_ (N-1).
  • the average size of ATMVP / STMVP CUs Is calculated as Then, when coding the (i + 1) -th picture in the same k-th temporal layer, the corresponding ATMVP / STMVP sub-block size Can be determined according to Equation 22 below.
  • the ATMVP / STMVP sub-block size can always be set to 4.
  • ATMVP can be derived using the following two steps.
  • the encoder / decoder performs A1, B1, B0 as shown in FIG. 12 described above with respect to motion vectors from spatial neighboring CUs. , and A0.
  • the number of available spatial candidates can be expressed as N0.
  • a first MV candidate from N0 spatial candidates can be used to determine (by adding displacement according to MV) a location to fetch the motion for each subblock and the same location picture. If N0 is 0, the co-location picture signaled in the slice header and the co-location with zero motion can be used to fetch motion for each sub-block.
  • Co-located pictures of different CUs for ATMVP may not always be the same when multiple reference pictures are used.
  • having different co-located pictures for ATMVP derivation means that motion fields of multiple reference pictures need to be fetched, which is undesirable due to an increase in memory bandwidth .
  • a simplified design is proposed that uses the same co-located picture as the co-located picture for ATMVP derivation as in HEVC signaled in the slice header.
  • the MV of block A is scaled using the HEVC temporal MV scaling method, and the scaled MV of block A is assigned to ATMVP. Can be used.
  • the motion vector used to fetch the motion field in the co-located picture Rcol is denoted by MVcol.
  • the MV in the spatial candidate list used to derive the MVcol is selected in the following way in this answer. If the reference picture of the candidate MV is a co-location picture, this MV is selected and used as MVcol without any scaling. Otherwise, the MV with the reference picture closest to the co-located picture is selected to derive the MVcol with scaling.
  • MVD motion vector differences
  • A MVP mode
  • the determined MVD is encoded using entropy technology.
  • MVD coding can be used as one of methods to reduce redundancy of motion vectors and increase compression efficiency.
  • the MVD is decoded prior to decoding the motion vector of the coding unit.
  • MVD encoding reduces the redundancy between a motion vector and a predictor, thereby improving compression efficiency over encoding a motion vector as it is.
  • the input to the MVD coding stage at the decoder is the coded MVD bin parsed for decoding.
  • the input to the MVD coding step in the encoder is a flag ("imv" flag) indicating the actual MVD value and additionally the resolution for the MVD encoding.
  • the flag is used to determine whether the MVD should be expressed in 1 pixel (or integer pixel), 4 pixel or 1/4 pixel.
  • 39 shows an example of an overall coding structure for deriving a motion vector according to an embodiment of the present invention.
  • the decoder checks whether the current coding unit is in merge mode (S3901).
  • the decoder parses the affine flag and the merge index to proceed with decoding (S3902).
  • AMVP mode list information regarding whether to refer to the list 0, list 1, or bidirectional list is first parsed (S3903). Thereafter, the affine flag is parsed (S3904). The decoder checks whether the parsed affine flag is true or false (S3905).
  • the decoder processes parse_MVD_LT and parse_MVD_RT corresponding to the MVD of the upper left (LT) and upper right (RT) control points (S3906). If the affine flag is false, MVD is processed (S3907). Affine motion modeling in the special case of AMVP will be described in detail below.
  • FIG. 40 shows an example of an MVD coding structure according to an embodiment of the present invention.
  • the decoder parses a flag indicating whether MVD for a horizontal (MVDxGT0) and vertical (MVDYGT0) component is greater than 0 (S4001).
  • the decoder checks whether the parsed data for the horizontal component is greater than 0 (that is, MVDxGT0) (S4002). If the MVDxGT0 flag is true (that is, MVDxGT0 is equal to '1'), a flag (that is, MVDxGT1) indicating whether the horizontal component is greater than 1 is parsed (S4002). If MVDxGT0 is not true (ie, MVDxGT0 is '0'), MVDxGT1 data is not parsed.
  • parsed MVD data may be processed in blocks shown as MVDx_Rem_Level and MVDy_Rem_Level to obtain reconstructed MVD (S4005, S4006).
  • 41 shows an example of an MVD coding structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 41 illustrates how a decoder processes MVDx_Rem_Level data in FIG. 40 to decode MVDx components. If the flag indicating whether the MVDx component is greater than 0 (that is, MVDxGT0) is true (S4101), and if the flag indicating whether the MVDx component is greater than 1 (that is, MVDxGT1) is true (S4102), the parsed MVDx component is The bin corresponding to is decoded using an exponential gorom code of order 1 (S4103). In this case, the input to the exponential gorom code may be bins including a minimum of 2 (ie, Abs-2) MVD value and a Golomb order 1.
  • the code information is parsed by decoding the bypass bin containing the information (S4104). If the decoded bypass bin has a value of 1, a negative sign is appended to the decoded MVDx. However, if the decoded bypass bin has a value of 0, the decoded MVD is displayed as a positive value. If MVDxGR0 is true but MVDxGR1 is not true, it indicates that the absolute value of the decoded MVDx is 1. Thereafter, the code information is parsed and updated. However, if MVDxGR0 is false, MVDx can be restored to zero.
  • FIG. 42 shows an example of an MVD coding structure according to an embodiment of the present invention.
  • the MVDyGR1 flag is confirmed (S4202).
  • the parsed MVD data is EG Code using EG Codes with empty inputs containing absolute minus 2 (Abs-2) MVD and order one. Is decoded. Then, the sign information is parsed and decoded to obtain the decoded MVDy. If MVDyGR0 is true or MVDyGR1 is false, all absolute vertical values are considered as + 1 / -1. The sign information is parsed and decoded in a manner similar to that described above, thereby obtaining the decoded MVDy. If the MVDyGR0 flag is false, MVDy is 0.
  • FIG. 43 shows an example of an MVD coding structure according to an embodiment of the present invention.
  • a signed MVD value is encoded in an encoder. Similar to Fig. 41, bins greater than 0 for the x and y components, namely MVDxGR0 and MVDyGR0, are encoded by checking the absolute values of the horizontal and vertical parts (S4301, S4311). Then flags greater than 0 for the horizontal and vertical components, namely MVDxGR1 and MVDyGR1, are encoded. Then, the MVD absolute values are encoded similarly as in the decoder, and the horizontal and vertical voices are sequentially encoded.
  • Previous video coding standards considered only the translational motion model. However, the underlying motion may include effects such as zooming, rotation, panning, and other irregular motions.
  • recent video coding standards have introduced affine motion coding, where non-normal characteristics of motion information can be captured by using a 4-parameter or 6-parameter affine motion model. have.
  • FIG. 16 more clearly illustrates the concept of affine movement.
  • the current block is encoded using two control point motion vectors given by v_0 (cpmv_0) and v1 (cpmv_1).
  • a motion vector field (MVF) for each 4x4 sub-block can be described using Equation 23 below.
  • (v_0x, v_0y) is a motion vector of a top-left corner control point
  • (v_1x, v_1y) is a motion vector of a top-right corner control point.
  • the motion vector of each 4x4 sub-block is calculated by deriving the motion vector of the central sample of each sub-block, as described in Figure 27, as previously described.
  • Affine coding can be used in both merge mode and (A) MVP mode.
  • affine coding may use two control points or three control points depending on the motion model used. Therefore, there may be two or three motion vector differences (MVD) to be coded.
  • MVD motion vector differences
  • the MVD is decoded before the motion vector of the coding unit is finally determined.
  • the accuracy of affine prediction (or affine motion prediction) may depend on the accuracy of the control point motion vector, and consequently, the accuracy of affine prediction may depend on the accuracy of MVD coding.
  • MVD is only coded with 1/4 pel (or pixel, fractional) precision (or accuracy, resolution).
  • the efficiency of affine coding can be highly dependent on the high precision of the control point motion vector and then the motion vector of the central sample of each sub-block.
  • the above-described equations eg, 1, 11, 12, 16, 22, etc.
  • the value calculated in the above-described equation can be rounded to 1/16 pel precision. This is useful because a motion-compensated interpolation filter operating at 1/16 pel precision can be applied to easily generate predictive samples of each sub-block using the derived motion vector.
  • motion vectors having high precision of each sub-block may be rounded and stored with the same precision as a normal motion vector. Since MVD is calculated as the difference between the predictor and the actual motion vector, the initial calculation can be maintained with 1/16 pel accuracy. However, in the conventional image compression technique, when affine prediction is applied, the MVD precision is reduced to 1/4 pel and is coded. For more accurate decoding of the motion vector, if a higher precision is maintained even when affine prediction is applied, accuracy of affine prediction can be increased and compression efficiency can be improved.
  • normal MVDs i.e., MVDs other than affine predictions
  • 1/4 pel 1 pel
  • 4 pel precision the encoder / decoder controls this precision using precision flags (or syntax elements).
  • precision flags or syntax elements
  • the decoder parses an affine flag (S4402), and an affine merge mode or a regular merge mode in the current coding unit (CU) ) Is checked (S4403). If the current CU is an affine merge mode, an affine-merge list is constructed (S4404), otherwise a regular merge list is constructed (S4405). However, if the CU is not in merge mode, prediction list information (or reference list information) is first parsed (S4406), and then an affine flag is parsed (S4407). If the affine flag is true, the affine AMVP list is constructed, otherwise a normal AMVP list is constructed (S4408, S4409, S4410).
  • 45 is a diagram illustrating merge candidates used for affine prediction according to an embodiment of the present specification.
  • affine merge list using the affine merge common base may be configured in the following manner.
  • the inherited affine candidates are candidates derived from a valid neighbor of a reconstructed block coded in the affine mode.
  • five conventional spatial neighbors are first evaluated in the scan order of A1, B1, B0, A0, and B2.
  • a pruning check is performed for each new inherited affine candidate being added to the list, so that the new candidate may not duplicate existing candidates in the list.
  • the configured affine candidate is configured by combining motion information of neighbors of each control point. It should be noted that the configured affine candidate is not a requirement to be coded in affine mode. Up to seven spatial locations and one temporal location can be used to derive control points CP1, CP2, CP3, and CP4.
  • 6-PARAM models ⁇ CP1, CP2, CP3 ⁇ , ⁇ CP1, CP2, CP4 ⁇ , ⁇ CP1, CP3, CP4 ⁇ , ⁇ CP2, CP3, CP4 ⁇ ,
  • 46 is a diagram illustrating inherited affine candidates used for affine prediction according to an embodiment of the present specification.
  • the affine AMVP list may be configured in the following manner.
  • the configured affine candidates are inserted.
  • the inherited affine candidate may be inserted by checking spatial neighbors coded in the affine mode in the scan order of A, B, C, D, and E as shown in the figure below.
  • the configured affine candidate will be described.
  • the configured affine candidate corresponds to the control points illustrated in FIG. 26, and may be considered as a candidate even when neighboring candidates are not blocks coded in the affine mode.
  • an affine candidate constructed from neighboring blocks may be selected according to the following process.
  • -mv0 is selected from A, B, and C (first candidate with the same reference picture as the current block)
  • -mv1 is selected from D and E (first candidate with the same reference picture as the current block)
  • -mv2 is selected from F and G (first candidate with the same reference picture as the current block)
  • the encoder / decoder can derive the MV of the control point based on the availability of mv0, mv1, and mv2.
  • pruning may be performed before adding the configured candidate to the AMVP candidate list, so that only candidates not identical to the existing candidate can be added to the list.
  • a new type of affine candidate that can be used in the list construction process when a merge or AMVP mode is applied is proposed.
  • a history-based affine HMVP candidate that can be inserted into a candidate list is proposed.
  • the history-based affine candidate included in the candidate list for affine prediction indicates motion information of a coding unit (CU) previously coded in the affine mode.
  • the encoder / decoder may store a copy of motion information of a previously decoded CU in a buffer when the CU is coded using affine motion.
  • 47 illustrates an example of a lookup table that stores history-based affine candidates according to an embodiment of the present specification.
  • a lookup table may be configured by adding a plurality of history-based affine candidates.
  • the table may be managed according to FIFO (First In First Out) rules (ie, the oldest candidate is output first).
  • FIFO First In First Out
  • the use of affine HMVP candidates may be signaled through sequences, pictures, slices, CTUs and / or other data headers.
  • LUT is not limited to the name, and may be referred to as a buffer, HMVP buffer, HMVP candidate buffer, HMVP list, HMVP candidate list, and the like. LUTs can be added with new candidates as LUTs until a defined size is reached.
  • 48 is a flowchart illustrating an example of a method of constructing a candidate list according to a prediction mode according to an embodiment of the present specification.
  • the encoder / decoder acquires the coding mode (or prediction mode) of the current coding unit (or coding block, prediction unit) (S4801).
  • the coding mode of the current coding unit may be Affine Merge, Merge, AMVP, or Affine AMVP mode.
  • the encoder / decoder constructs a candidate list for motion estimation / compensation according to the coding mode obtained in step s4801 (S4802).
  • the candidate list may be configured according to the above-described embodiment according to each mode.
  • a method of adaptively changing the order of inserting (or adding) the history-based affine MVP candidates to the merge or AMVP candidate list is proposed.
  • 49 illustrates an example of a lookup table that stores history-based affine candidates according to an embodiment of the present specification.
  • HMVP candidates are stored in the LUT.
  • the present invention is not limited to this, and HMVP candidates that are stored in the LUT may be predefined in various numbers.
  • Affine HMVP LUT including six candidates may be configured as illustrated in FIG. 49.
  • the HMVP candidate that is the oldest language may be added to the frontmost field (ie, index field 0), and the HMVP candidate that is the most recent language may be added to the most recent field (ie, index field 5).
  • affine HMVP candidates may be added to the LUT in a First In First Out (FIFO) scheme.
  • FIFO First In First Out
  • the encoder / decoder may insert an affine HMVP candidate into a merge or AMVP candidate list in any one of the following sequences.
  • index 5 is the latest history, so it is likely to overlap with one of the other space candidates
  • 50 shows an example of a method of constructing a candidate list used for affine prediction by using a history-based affine candidate according to an embodiment of the present specification.
  • an encoder / decoder in constructing a candidate list (merge or AMVP candidate list) used for affine prediction, includes several other candidates (eg, space / time candidate, inherited affine candidate, configured affine) Candidates, etc.), a history-based affine candidate (affine HMVP candidate) can be used.
  • the central block shows the merge list configuration, where N is the maximum number of merge candidates.
  • affine HMVP candidates when added to the merge list, they can be added in any given order. For example, as shown in the block on the right, the newest apparel HMVP candidate can be added to the list followed by his predecessors.
  • affine HMVP candidates can also be added from the oldest candidate (ie, 0th candidate in the LUT) to the newest candidate.
  • Other configurations of affine HMVP candidates may be added to the list in various order as in the above-described embodiment.
  • 51 is a flowchart illustrating a method of constructing a candidate list in an affine merge mode according to an embodiment of the present specification.
  • the encoder / decoder initializes the affine merge list configuration (S5101).
  • the encoder / decoder adds various types of affine candidates to the affine merge list (S5102).
  • the merge candidate to be added may be, for example, a space / time candidate, an inherited affine candidate, or a configured affine candidate.
  • FIG. 52 is a flowchart illustrating a method of constructing a candidate list in affine merge mode according to an embodiment of the present specification.
  • affine HMVP candidates may be added to the merge list.
  • the encoder / decoder may acquire the number of affine HMVP candidates to be added from the LUT in the affine merge list (S5201).
  • the encoder / decoder may sequentially construct the merge list by determining the additional order of the affine HMVP candidates (S5202).
  • the order of the affine HMVP candidates to be added to the merge list may be signaled from the encoder to the decoder.
  • Various different methods can be defined to specify the order of affine HMVP candidates.
  • a syntax element indicating the specific order may be transmitted from an encoder to a decoder through High Level Syntax (HLS).
  • HLS High Level Syntax
  • the HLS may be part of a sequence parameter set, picture parameter set, slice and / or other CU / PU header.
  • set_affine_HMVP_order_flag of 1 indicates that set_affine_HMVP_order_flag is present in the slice header of a non-IDR picture in CVS.
  • a set_affine_ HMVP_order_flag of 0 indicates that set_affine_ HMVP_order_flag is not present in the slice header and the adaptive apparel HMVP is not used in CVS.
  • slice_affine_HMVP_idx indicates an index in the order of candidates to be used. For example, a slice_affine_HMVP_idx of 0 indicates a default HMVP order of 0, 1, 2, 3, and so on. Likewise, an index value of 1 can be used to indicate HMVP order of 3, 2, 1, 0.
  • affine HMVP candidates may be inserted (or added) to a merge or AMVP candidate list at various different locations.
  • the inherited affine candidate, the constructed affine candidate, and the zero motion candidate may be inserted as described in detail in the previous embodiment.
  • affine HMVP candidates can be inserted into the merge list and the AMVP list. It will be described with reference to the drawings below.
  • 53 is a diagram illustrating an example of a method of configuring an affine merge candidate list according to an embodiment of the present specification.
  • affine HMVP candidates are introduced into a merge candidate list after insertion of inherited affine candidates, after insertion of configured affine candidates, or prior to inherited affine candidates Can be.
  • FIG. 53 it is assumed on the assumption that the affine merge candidate list is constructed, but the present invention is not limited thereto, and the affine AMVP candidate list may be configured in the same manner.
  • affine HMVP candidate 53 shows three possible examples of inserting affine HMVP candidates into affine merge list.
  • the affine HMVP candidate is inserted into the list after the configured affine candidates.
  • affine HMVP candidates can be inserted into the list after the inherited candidates.
  • the affine HMVP candidate may be inserted at the top of the list.
  • the following information may be stored for affine HMVP candidates.
  • affine type for example, a 4-parameter or 6-parameter affine type (for example, if the affine type is not stored, it may be regarded as a default type)
  • a method of skipping the storage of width and height information of an affine block (ie, a block encoded in affine mode) by performing a normalization process for a control point motion vector is proposed.
  • the encoder / decoder may be set (or selected) to normalize MVs from a PU (or CU) to a fixed size.
  • this fixed size can be 16x16, 8x8, 4x4. If the affine HMVP candidate (s) are to be added to the merge list or AMVP list, MVs can be denormalized before being inserted into the list.
  • This normalization / denormalization technique aims to avoid storage of PU sizes for affine HMVPs.
  • a normalization process may be performed based on Equation 24 below.
  • Equation 24 x and y are the positions of the derived MV, w and h are the width and height of the block.
  • 54 is a diagram for explaining a method of performing normalization on a motion vector of control points according to an embodiment of the present specification.
  • the following may be considered to derive the affine control point MV for the sub-block.
  • mv0 ' may be set to mv0.
  • mv1 'and mv2' may be derived according to the 6-parameter affine model of Equation 24 described above based on the width and height.
  • the encoder / decoder can normalize / denormalize MVs of the PU using Equations 25 and 26 described above.
  • whether normalization / normalization is used can be obtained through the use of a new higher level syntax element. That is, a new syntax element may be transmitted from an encoder to a decoder in High Level Syntax (HLS) indicating whether the normalization technique is used during coding.
  • HLS High Level Syntax
  • the HLS may be part of a sequence parameter set, picture parameter set, slice and / or other CU / PU header.
  • set_affine_HMVP_norm_flag 1 indicates that set_affine_HMVP_norm_flag is present in the slice header of a non-IDR picture in CVS.
  • a set_affine_HMVP_norm_flag of 0 indicates that set_affine_HMVP_norm_flag is not present in the slice header and normalization is not used.
  • slice_affine_HMVP_norm_idx indicates an index to the block size currently used to normalize the PU size. For example, a slice_affine_HMVP_norm_idx of 0 may indicate that an 8x8 block size is being used for normalization. Likewise, an index value of 1 can be used to indicate the normalized block size as 16x16 or the like.
  • 55 and 56 are diagrams illustrating a normalization / denormalization process for a history-based affine candidate according to an embodiment of the present specification.
  • FIGS. 55 and 56 block processes for inserting affine HMVP candidates to which the normalization process is applied into the LUT are shown.
  • the encoder / decoder acquires a flag indicating whether normalization is applied (S5501).
  • the encoder / decoder acquires HMVP motion information that is affine for storing in the LUT, and motion information (or coefficients of motion information) can be normalized (S5502, S5503).
  • the encoder / decoder acquires a flag indicating whether normalization is applied (S5601).
  • the encoder / decoder acquires HMVP motion information, which is an affine stored in the LUT, and motion information (or coefficients of motion information) for inserting into a merge list may be denormalized (S5602, S5603).
  • Embodiments 1 to 4 described above may be performed independently, or may be performed in combination of one or more various embodiments.
  • 57 is a flowchart illustrating a method of processing a video signal using affine prediction according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • a decoder is mainly described, but the present invention is not limited thereto, and an inter prediction-based video signal processing method according to an embodiment of the present disclosure may be performed in the same manner in an encoder and a decoder. .
  • the decoder configures a merge candidate list of the current block based on motion information of a neighboring block (S5701).
  • the decoder acquires a merge index indicating a merge candidate applied to the current block in the merge candidate list (S5702).
  • the decoder derives a motion vector for a plurality of control points of the current block using motion information of a merge candidate indicated by the merge index (S5703).
  • the decoder derives a motion vector of each of a plurality of sub-blocks included in the current block using the motion vectors of the control points (S5704).
  • the decoder generates a prediction block of the current block using the motion vector of each of the sub-blocks (S5705).
  • the configured merge candidate list may include a history-based merge candidate (HMVP).
  • HMVP history-based merge candidate
  • constructing the merge candidate list may include adding the affine HMVP from the affine HMVP list including motion information of blocks previously coded in the affine mode. .
  • configuring the merge candidate list may include adding motion information of a neighboring block encoded in an affine mode among neighboring blocks of the current block to the merge candidate list; Adding a combination of motion information of neighboring blocks of the current block to the merge candidate list; And adding the affine HMVP from the affine HMVP list including motion information of a block coded in a previously coded affine mode.
  • the affine HMVP may be a candidate determined based on a predefined order among candidates included in the affine HMVP list.
  • the affine HMVP list includes motion information for which normalization is performed based on the width and height of the block encoded in the affine mode with respect to the motion vector of the control point of the block encoded in the affine mode. It can be characterized as.
  • the flag is a sequence (sequence), picture (picture), slice (slice), coding tree unit (coding tree unit) or It may be characterized in that it is signaled in units of coding units.
  • FIG. 58 shows an example of a block diagram of an apparatus for processing an image signal according to an embodiment of the present specification.
  • the video signal processing device of FIG. 58 may correspond to the encoding device 100 of FIG. 1 or the decoding device 200 of FIG. 2.
  • the image processing apparatus 5800 for processing an image signal includes a memory 5820 storing an image signal and a processor 5810 processing an image signal while being combined with the memory.
  • the processor 5810 may be configured with at least one processing circuit for processing an image signal, and may process an image signal by executing instructions for encoding or decoding the image signal. That is, the processor 5810 may encode the original image data or decode the encoded image signal by executing the encoding or decoding methods described above.
  • FIG. 59 shows a video coding system to which the present invention is applied.
  • the video coding system may include a source device and a receiving device.
  • the source device may deliver the encoded video / video information or data to a receiving device through a digital storage medium or network in the form of a file or streaming.
  • the source device may include a video source, an encoding apparatus, and a transmitter.
  • the receiving device may include a receiver, a decoding apparatus, and a renderer.
  • the encoding device may be called a video / video encoding device, and the decoding device may be called a video / video decoding device.
  • the transmitter can be included in the encoding device.
  • the receiver may be included in the decoding device.
  • the renderer may include a display unit, and the display unit may be configured as a separate device or an external component.
  • the video source may acquire a video / image through a capture, synthesis, or generation process of the video / image.
  • the video source may include a video / image capture device and / or a video / image generation device.
  • the video / image capture device may include, for example, one or more cameras, a video / image archive including previously captured video / images, and the like.
  • the video / image generating device may include, for example, a computer, a tablet and a smart phone, and the like (electronically) to generate the video / image.
  • a virtual video / image may be generated through a computer or the like, and in this case, the video / image capture process may be replaced by a process in which related data is generated.
  • the encoding device can encode the input video / video.
  • the encoding apparatus may perform a series of procedures such as prediction, transformation, and quantization for compression and coding efficiency.
  • the encoded data (encoded video / video information) may be output in the form of a bitstream.
  • the transmitting unit may transmit the encoded video / video information or data output in the form of a bitstream to a receiving unit of a receiving device through a digital storage medium or a network in a file or streaming format.
  • the digital storage media may include various storage media such as USB, SD, CD, DVD, Blu-ray, HDD, SSD.
  • the transmission unit may include an element for generating a media file through a predetermined file format, and may include an element for transmission through a broadcast / communication network.
  • the receiver may extract the bitstream and transmit it to a decoding device.
  • the decoding apparatus may decode a video / image by performing a series of procedures such as inverse quantization, inverse transformation, and prediction corresponding to the operation of the encoding apparatus.
  • the renderer can render the decoded video / image.
  • the rendered video / image may be displayed through the display unit.
  • 60 is an embodiment to which the present invention is applied, and shows a structure diagram of a content streaming system.
  • a content streaming system to which the present invention is applied may largely include an encoding server, a streaming server, a web server, a media storage, a user device, and a multimedia input device.
  • the encoding server serves to compress a content input from multimedia input devices such as a smartphone, a camera, and a camcorder into digital data to generate a bitstream and transmit it to the streaming server.
  • multimedia input devices such as a smart phone, a camera, and a camcorder directly generate a bitstream
  • the encoding server may be omitted.
  • the bitstream may be generated by an encoding method or a bitstream generation method to which the present invention is applied, and the streaming server may temporarily store the bitstream in the process of transmitting or receiving the bitstream.
  • the streaming server transmits multimedia data to a user device based on a user request through a web server, and the web server serves as an intermediary to inform the user of the service.
  • the web server delivers it to the streaming server, and the streaming server transmits multimedia data to the user.
  • the content streaming system may include a separate control server, in which case the control server serves to control commands / responses between devices in the content streaming system.
  • the streaming server may receive content from a media storage and / or encoding server. For example, when content is received from the encoding server, the content may be received in real time. In this case, in order to provide a smooth streaming service, the streaming server may store the bitstream for a predetermined time.
  • Examples of the user device include a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a terminal for digital broadcasting, a personal digital assistants (PDA), a portable multimedia player (PMP), navigation, a slate PC, Tablet PC, ultrabook, wearable device (e.g., smartwatch, smart glass, head mounted display (HMD)), digital TV, desktop Computers, digital signage, and the like.
  • PDA personal digital assistants
  • PMP portable multimedia player
  • slate PC slate PC
  • Tablet PC tablet
  • ultrabook ultrabook
  • wearable device e.g., smartwatch, smart glass, head mounted display (HMD)
  • digital TV desktop Computers, digital signage, and the like.
  • Each server in the content streaming system can be operated as a distributed server, and in this case, data received from each server can be distributed.
  • the embodiments described in the present invention may be implemented and implemented on a processor, microprocessor, controller, or chip.
  • the functional units illustrated in each drawing may be implemented and implemented on a computer, processor, microprocessor, controller, or chip.
  • the decoder and encoder to which the present invention is applied is a multimedia broadcast transmission / reception device, a mobile communication terminal, a home cinema video device, a digital cinema video device, a surveillance camera, a video communication device, a real-time communication device such as video communication, a mobile streaming device, Storage media, camcorders, video-on-demand (VoD) service providers, OTT video (Over the top video) devices, Internet streaming service providers, three-dimensional (3D) video devices, video telephony video devices, and medical video devices. And can be used to process video signals or data signals.
  • the OTT video (Over the top video) device may include a game console, a Blu-ray player, an Internet-connected TV, a home theater system, a smartphone, a tablet PC, and a digital video recorder (DVR).
  • the processing method to which the present invention is applied can be produced in the form of a computer-implemented program, and can be stored in a computer-readable recording medium.
  • Multimedia data having a data structure according to the present invention can also be stored in a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium includes all kinds of storage devices and distributed storage devices in which computer-readable data is stored.
  • the computer-readable recording medium includes, for example, Blu-ray Disc (BD), Universal Serial Bus (USB), ROM, PROM, EPROM, EEPROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk and optical. It may include a data storage device.
  • the computer-readable recording medium includes media implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission via the Internet).
  • the bitstream generated by the encoding method may be stored in a computer-readable recording medium or transmitted through a wired or wireless communication network.
  • an embodiment of the present invention may be implemented as a computer program product by program code, and the program code may be executed on a computer by an embodiment of the present invention.
  • the program code can be stored on a computer readable carrier.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • one embodiment of the invention includes one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code can be stored in memory and driven by a processor.
  • the memory is located inside or outside the processor, and can exchange data with the processor by various known means.

Landscapes

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

Abstract

본 발명에서는 비디오 신호를 처리하는 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 인터 예측을 기반으로 비디오 신호를 처리하는 방법에 있어서, 현재 블록의 이웃 블록의 움직임 정보를 이용하여 움직임 벡터 예측자를 유도하는 단계; 적어도 하나의 수평 및 수직 성분의 움직임 벡터 차분의 조합이 복수의 레이어들로 구분되는 기정의된 레이어 구조 내에서, 상기 현재 블록의 인터 예측에 이용되는 움직임 벡터 차분이 속한 현재 레이어를 지시하는 레이어 정보를 파싱하는 단계; 상기 현재 레이어 내에서 특정 조합을 지시하는 인덱스 정보를 파싱하는 단계; 상기 레이어 정보 및 상기 인덱스 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 움직임 벡터 차분을 유도하는 단계; 및 상기 움직임 벡터 예측자에 상기 움직임 벡터 차분을 가산함으로써 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 유도하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

어파인 예측을 이용하여 비디오 신호를 처리하기 위한 방법 및 장치
본 명세서의 실시예는 어파인 예측(affine prediction)을 사용하여 비디오 신호를 처리하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 히스토리 기반 어파인 후보(history-based affine candidate)를 이용하여 어파인 예측을 수행함으로써 비디오 신호를 처리하기 위한 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
압축 부호화란 디지털화한 정보를 통신 회선을 통해 전송하거나, 저장 매체에 적합한 형태로 저장하기 위한 일련의 신호 처리 기술을 의미한다. 영상, 이미지, 음성 등의 미디어가 압축 부호화의 대상이 될 수 있으며, 특히 영상을 대상으로 압축 부호화를 수행하는 기술을 비디오 영상 압축이라고 일컫는다.
차세대 비디오 컨텐츠는 고해상도(high spatial resolution), 고프레임율(high frame rate) 및 영상 표현의 고차원화(high dimensionality of scene representation)라는 특징을 갖게 될 것이다. 그러한 컨텐츠를 처리하기 위해서는 메모리 저장(memory storage), 메모리 액세스율(memory access rate) 및 처리 전력(processing power) 측면에서 엄청난 증가를 가져올 것이다.
따라서, 차세대 비디오 컨텐츠를 보다 효율적으로 처리하기 위한 코딩 툴을 디자인할 필요가 있다.
본 명세서의 실시예의 목적은, 어파인 예측을 수행함에 있어서, 후보 리스트에 삽입될 수 있는 히스토리 기반(history-based) 어파인(Affine HMVP) 후보를 제안한다.
본 명세서의 실시예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서의 실시예의 일 양상은, 어파인 예측(affine prediction)을 이용하여 비디오 신호를 처리하는 방법에 있어서, 현재 블록에 상기 어파인 예측이 적용되는 경우, 주변 블록의 모션 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 머지 후보 리스트를 구성하는 단계; 상기 머지 후보 리스트 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 머지 후보를 지시하는 머지 인덱스를 획득하는 단계; 상기 머지 인덱스에 의해 지시되는 머지 후보의 모션 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 복수의 제어점(control point)들에 대한 모션 벡터를 유도하는 단계; 상기 제어점들의 모션 벡터를 이용하여 상기 현재 블록에 포함된 복수의 서브 블록들 각각의 모션 벡터를 유도하는 단계; 및 상기 서브 블록들 각각의 모션 벡터를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계를 포함하되, 상기 구성된 머지 후보 리스트는 어파인 히스토리 기반 머지 후보(history-based merge candidate, HMVP)를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 머지 후보 리스트를 구성하는 단계는, 이전에 코딩된 어파인 모드로 코딩된 블록의 모션 정보를 포함하는 어파인 HMVP 리스트로부터 상기 어파인 HMVP를 추가하는 단계를 포함할 수 있.
바람직하게, 상기 머지 후보 리스트를 구성하는 단계는, 상기 현재 블록의 이웃 블록 중에서 어파인 모드로 부호화된 이웃 블록의 모션 정보를 상기 머지 후보 리스트에 추가하는 단계; 상기 현재 블록의 이웃 블록의 모션 정보의 조합을 상기 머지 후보 리스트에 추가하는 단계; 및 이전에 코딩된 어파인 모드로 코딩된 블록의 모션 정보를 포함하는 어파인 HMVP 리스트로부터 상기 어파인 HMVP를 추가하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 어파인 HMVP는 상기 어파인 HMVP 리스트에 포함된 후보들 중에서 미리 정의된 순서에 기초하여 결정되는 후보인 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게, 상기 어파인 HMVP 리스트는 어파인 모드로 부호화된 블록의 제어점의 모션 벡터에 대하여 상기 어파인 모드로 부호화된 블록의 너비 및 높이를 기반으로 정규화가 수행된 모션 정보를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게, 상기 정규화의 적용 여부를 지시하는 플래그를 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 플래그는 시퀀스(sequence), 픽쳐(picture), 슬라이스(slice), 코딩 트리 유닛(coding tree unit) 또는 코딩 유닛(coding unit) 단위로 시그널링되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 명세서의 실시예의 다른 일 양상은, 어파인 예측(affine prediction)을 이용하여 비디오 신호를 처리하는 장치에 있어서, 상기 비디오 신호를 저장하는 메모리; 및 상기 메모리와 결합된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 현재 블록에 상기 어파인 예측이 적용되는 경우, 주변 블록의 모션 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 머지 후보 리스트를 구성하고, 상기 머지 후보 리스트 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 머지 후보를 지시하는 머지 인덱스를 획득하고, 상기 머지 인덱스에 의해 지시되는 머지 후보의 모션 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 복수의 제어점(control point)들에 대한 모션 벡터를 유도하고, 상기 제어점들의 모션 벡터를 이용하여 상기 현재 블록에 포함된 복수의 서브 블록들 각각의 모션 벡터를 유도하고, 그리고, 상기 서브 블록들 각각의 모션 벡터를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하되, 상기 구성된 머지 후보 리스트는 어파인 히스토리 기반 머지 후보(history-based merge candidate, HMVP)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 히스토리 기반(history-based) 어파인(Affine HMVP) 후보를 이용하여 어파인 예측을 위한 머지 또는 AMVP 후보 리스트를 구성함으로써, 예측의 정확도를 높이고 압축 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 명세서의 실시예의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비디오 신호 처리 장치의 일 예로서 인코더의 기능적 구성의 예를 도시한다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오/이미지 신호의 디코딩이 수행되는 디코딩 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 멀티타입 트리 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 멀티타입 트리를 수반하는 쿼드트리(quadtree with nested multi-type tree) 구조의 파티션 분할 정보의 시그널링 메커니즘을 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 쿼드트리 및 수반되는 멀티타입 트리(quadtree and nested multi-type tree) 구조를 기반으로 CTU를 다중 CU들로 분할하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 터너리 트리(ternary-tree) 분할을 제한하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 바이너리 트리 분할 및 터너리 트리 분할에서 발생할 수 있는 리던던트 분할 패턴들을 예시하는 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 인터 예측 기반 비디오/영상 인코딩 방법 및 본 발명의 실시예에 따른 인코딩 장치 내 인터 예측부를 예시하는 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 인터 예측 기반 비디오/영상 디코딩 방법 및 본 발명의 실시예에 따른 디코딩 장치 내 인터 예측부를 예시하는 도면이다.
도 12는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 머지 모드 또는 스킵 모드에서 이용되는 주변 블록을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명이 적용되는 일 실시예에 따른 머지 후보 리스트 구성 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 14는 본 발명이 적용되는 일 실시예에 따른 머지 후보 리스트 구성 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 모션 모델들(motion models)의 예를 도시한다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 어파인 모션 예측을 위한 제어점 모션 벡터의 예를 도시한다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 어파인 모션 예측이 적용된 블록의 각 서브 블록 별 모션 벡터의 예를 도시한다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 어파인 머지 모드(affine merge mode)에서 어파인 모션 예측에 사용되는 주변 블록의 예를 도시한다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 어파인 모션 예측이 적용된 주변 블록을 사용하여 어파인 모션 예측이 수행되는 블록의 예를 도시한다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 주변 어파인 부호화 블록을 이용하여 머지 후보 리스트를 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21 및 도 22는 본 발명의 실시예에 따른 어파인 예측으로 부호화된 주변 블록을 사용하여 어파인 머지 후보 리스트를 구성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 본 발명이 실시예에 따른 어파인 인터 모드(affine inter mode)에서 어파인 모션 예측에 사용되는 주변 블록의 예를 도시한다.
도 24는 본 발명이 실시예에 따른 어파인 인터 모드(affine inter mode)에서 어파인 모션 예측에 사용되는 주변 블록의 예를 도시한다.
도 25 및 도 26은 본 발명이 실시예에 따른 어파인 인터 모드(affine inter mode)에서 주변 블록의 모션 정보를 이용하여 모션 벡터 후보를 유도하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 서브 블록 단위의 어파인 모션 벡터 필드를 유도하는 방법의 일 예를 도시한다.
도 28은 본 발명의 실시예에 따른 어파인 모션 모델을 적용한 인터 예측에서 예측 블록이 생성되는 방법 및 모션 벡터를 예시적으로 나타낸다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 제어점의 움직임 벡터를 기반으로 움직임 보상을 수행하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 비정방형 블록에서 제어점의 움직임 벡터를 기반으로 움직임 보상을 수행하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 31은 본 발명의 실시예에 따른 비정방형 블록에서 제어점의 움직임 벡터를 기반으로 움직임 보상을 수행하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 32 내지 도 38은 본 발명의 실시예에 따른 비정방형 블록에서 제어점의 움직임 벡터를 기반으로 움직임 보상을 수행하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 39는 본 발명의 실시예에 따른 움직임 벡터를 유도하기 위한 전반적인 코딩 구조를 예시한다.
도 40은 본 발명의 실시예에 따른 MVD 코딩 구조의 일 예를 도시한다.
도 41은 본 발명의 실시예에 따른 MVD 코딩 구조의 일 예를 도시한다.
도 42은 본 발명의 실시예에 따른 MVD 코딩 구조의 일 예를 도시한다.
도 43은 본 발명의 실시예에 따른 MVD 코딩 구조의 일 예를 도시한다.
도 44는 본 명세서의 실시예에 따른 움직임 벡터 예측에 대한 디코딩 구조를 도시한다.
도 45는 본 명세서의 실시예에 따른 어파인 예측에 이용되는 머지 후보들을 예시하는 도면이다.
도 46은 본 명세서의 실시예에 따른 어파인 예측에 이용되는 상속된 어파인 후보들을 예시하는 도면이다.
도 47은 본 명세서의 실시예에 따른 히스토리 기반 어파인 후보를 저장하는 룩업 테이블의 일 예를 도시한다.
도 48은 본 명세서의 실시예에 따른 예측 모드에 따른 후보 리스트 구성 방법의 일 예를 나타내는 흐름도이다.
도 49는 본 명세서의 실시예에 따른 히스토리 기반 어파인 후보를 저장하는 룩업 테이블의 일 예를 도시한다.
도 50은 본 명세서의 실시예에 따른 히스토리 기반 어파인 후보를 이용하여 어파인 예측에 이용되는 후보 리스트를 구성하는 방법의 일 예를 도시한다.
도 51은 본 명세서의 실시예에 따른 어파인 머지 모드에서 후보 리스트를 구성하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 52는 본 명세서의 실시예에 따른 어파인 머지 모드에서 후보 리스트를 구성하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 53은 본 명세서의 실시예에 따른 어파인 머지 후보 리스트를 구성하는 방법의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 54는 본 명세서의 실시예에 따른 제어점들의 움직임 벡터에 대한 정규화를 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 55 및 도 56은 본 명세서의 실시예에 따른 히스토리 기반 어파인 후보에 대한 정규화/비정규화 프로세스를 예시하는 도면이다.
도 57은 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 어파인 예측(affine prediction)을 이용하여 비디오 신호를 처리하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 58은 본 명세서의 실시예에 따른 영상 신호를 처리하기 위한 장치의 블록도의 예를 도시한다.
도 59는 본 발명이 적용되는 비디오 코딩 시스템을 나타낸다.
도 60은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 나타낸다.
이하, 본 명세서의 실시예에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 명세서의 실시예의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서의 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 명세서의 실시예의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용하여 설명한다. 그러한 경우에는 해당 부분의 상세 설명에서 그 의미를 명확히 기재하므로, 본 명세서의 실시예의 설명에서 사용된 용어의 명칭만으로 단순 해석되어서는 안 될 것이며 그 해당 용어의 의미까지 파악하여 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 명세서의 실시예의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 명세서의 실시예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다. 예를 들어, 신호, 데이터, 샘플, 픽쳐, 프레임, 블록 등의 경우 각 코딩 과정에서 적절하게 대체되어 해석될 수 있을 것이다.
이하 본 명세서에서 '처리 유닛'은 예측, 변환 및/또는 양자화 등과 같은 인코딩/디코딩의 처리 과정이 수행되는 단위를 의미한다. 이하, 설명의 편의를 위해 처리 유닛은 '처리 블록' 또는 '블록'으로 지칭될 수도 있다.
처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위와 색차(chroma) 성분에 대한 단위를 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, 처리 유닛은 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit), 코딩 유닛(CU: Coding Unit), 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)에 해당될 수 있다.
또한, 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위 또는 색차(chroma) 성분에 대한 단위로 해석될 수 있다. 예를 들어, 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block), 코딩 블록(CB: Coding Block), 예측 블록(PU: Prediction Block) 또는 변환 블록(TB: Transform Block)에 해당될 수 있다. 또는, 색차(chroma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB), 코딩 블록(CB), 예측 블록(PU) 또는 변환 블록(TB)에 해당될 수 있다. 또한, 이에 한정되는 것은 아니며 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위와 색차(chroma) 성분에 대한 단위를 포함하는 의미로 해석될 수도 있다.
또한, 처리 유닛은 반드시 정사각형의 블록으로 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 꼭지점을 가지는 다각형 형태로 구성될 수도 있다.
또한, 이하 본 명세서에서 픽셀 또는 화소 등을 샘플로 통칭한다. 그리고, 샘플을 이용한다는 것은 픽셀 값 또는 화소 값 등을 이용한다는 것을 의미할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오/이미지 신호의 인코딩이 수행되는 인코딩 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 인코딩 장치(100)는 영상 분할부(110), 감산부(115), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 가산부(155), 필터링부(160), 메모리(170), 인터 예측부(180), 인트라 예측부(185) 및 엔트로피 인코딩부(190)를 포함하여 구성될 수 있다. 인터 예측부(180) 및 인트라 예측부(185)는 예측부로 통칭될 수 있다. 다시 말해, 예측부는 인터 예측부(180) 및 인트라 예측부(185)를 포함할 수 있다. 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150)는 레지듀얼(residual) 처리부에 포함될 수 있다. 레지듀얼 처리부는 감산부(115)를 더 포함할 수도 있다. 일 실시예로서, 상술한 영상 분할부(110), 감산부(115), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 가산부(155), 필터링부(160), 인터 예측부(180), 인트라 예측부(185) 및 엔트로피 인코딩부(190)는 하나의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어, 인코더 또는 프로세서)에 의하여 구성될 수 있다. 또한, 메모리(170)는 DPB(decoded picture buffer)를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구성될 수도 있다.
영상 분할부(110)는 인코딩 장치(100)에 입력된 입력 영상(또는, 픽쳐, 프레임)를 하나 이상의 처리 유닛(processing unit)으로 분할할 수 있다. 일 예로, 상기 처리 유닛은 코딩 유닛(coding unit, CU)이라고 불릴 수 있다. 이 경우 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛(coding tree unit, CTU) 또는 최대 코딩 유닛(largest coding unit, LCU)으로부터 QTBT (Quad-tree binary-tree) 구조에 따라 재귀적으로(recursively) 분할될 수 있다. 예를 들어, 하나의 코딩 유닛은 쿼드 트리 구조 및/또는 바이너리 트리 구조를 기반으로 하위(deeper) 뎁스의 복수의 코딩 유닛들로 분할될 수 있다. 이 경우 예를 들어 쿼드 트리 구조가 먼저 적용되고 바이너리 트리 구조가 나중에 적용될 수 있다. 또는 바이너리 트리 구조가 먼저 적용될 수도 있다. 더 이상 분할되지 않는 최종 코딩 유닛을 기반으로 본 발명에 따른 코딩 절차가 수행될 수 있다. 이 경우 영상 특성에 따른 코딩 효율 등을 기반으로, 최대 코딩 유닛이 바로 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있고, 또는 필요에 따라 코딩 유닛은 재귀적으로(recursively) 보다 하위 뎁스의 코딩 유닛들로 분할되어 최적의 사이즈의 코딩 유닛이 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있다. 여기서 코딩 절차라 함은 후술하는 예측, 변환, 및 복원 등의 절차를 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 처리 유닛은 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)을 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 예측 유닛 및 상기 변환 유닛은 각각 상술한 최종 코딩 유닛으로부터 분할 또는 파티셔닝될 수 있다. 상기 예측 유닛은 샘플 예측의 단위일 수 있고, 상기 변환 유닛은 변환 계수를 유도하는 단위 및/또는 변환 계수로부터 레지듀얼 신호(residual signal)를 유도하는 단위일 수 있다.
유닛은 경우에 따라서 블록(block) 또는 영역(area) 등의 용어와 혼용하여 사용될 수 있다. 일반적인 경우, MxN 블록은 M개의 열과 N개의 행으로 이루어진 샘플들 또는 변환 계수(transform coefficient)들의 집합을 나타낼 수 있다. 샘플은 일반적으로 픽셀 또는 픽셀의 값을 나타낼 수 있으며, 휘도(luma) 성분의 픽셀/픽셀값만을 나타낼 수도 있고, 채도(chroma) 성분의 픽셀/픽셀 값만을 나타낼 수도 있다. 샘플은 하나의 픽처(또는 영상)을 픽셀(pixel) 또는 펠(pel)에 대응하는 용어로서 사용될 수 있다.
인코딩 장치(100)는 입력 영상 신호(원본 블록, 원본 샘플 어레이)에서 인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185)로부터 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플 어레이)를 감산하여 레지듀얼 신호(residual signal, 잔여 블록, 잔여 샘플 어레이)를 생성할 수 있고, 생성된 레지듀얼 신호는 변환부(120)로 전송된다. 이 경우 도시된 바와 같이 인코더(100) 내에서 입력 영상 신호(원본 블록, 원본 샘플 어레이)에서 예측 신호(예측 블록, 예측 샘플 어레이)를 감산하는 유닛은 감산부(115)라고 불릴 수 있다. 예측부는 처리 대상 블록(이하, 현재 블록이라 함)에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부는 현재 블록 또는 CU 단위로 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있다. 예측부는 각 예측모드에 대한 설명에서 후술하는 바와 같이 예측 모드 정보 등 예측에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전달할 수 있다. 예측에 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(190)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
인트라 예측부(185)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 상기 참조되는 샘플들은 예측 모드에 따라 상기 현재 블록의 주변(neighbor)에 위치할 수 있고, 또는 떨어져서 위치할 수도 있다. 인트라 예측에서 예측 모드들은 복수의 비방향성 모드와 복수의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 비방향성 모드는 예를 들어 DC 모드 및 플래너 모드(Planar 모드)를 포함할 수 있다. 방향성 모드는 예측 방향의 세밀한 정도에 따라 예를 들어 33개의 방향성 예측 모드 또는 65개의 방향성 예측 모드를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시로서 설정에 따라 그 이상 또는 그 이하의 개수의 방향성 예측 모드들이 사용될 수 있다. 인트라 예측부(185)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측부(180)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록을 유도할 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기초하여 움직임 정보를 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측할 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 방향(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다. 인터 예측의 경우에, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 상기 참조 블록을 포함하는 참조 픽처와 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. 상기 시간적 주변 블록은 동일 위치 참조 블록(collocated reference block), 동일 위치 CU(colCU) 등의 이름으로 불릴 수 있으며, 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일 위치 픽처(collocated picture, colPic)라고 불릴 수도 있다. 예를 들어, 인터 예측부(180)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출하기 위하여 어떤 후보가 사용되는지를 지시하는 정보를 생성할 수 있다. 다양한 예측 모드를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 예를 들어 스킵 모드와 머지 모드의 경우에, 인터 예측부(180)는 주변 블록의 움직임 정보를 현재 블록의 움직임 정보로 이용할 수 있다. 스킵 모드의 경우, 머지 모드와 달리 레지듀얼 신호가 전송되지 않을 수 있다. 움직임 정보 예측(motion vector prediction, MVP) 모드의 경우, 주변 블록의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor)로 이용하고, 움직임 벡터 차분(motion vector difference)을 시그널링함으로써 현재 블록의 움직임 벡터를 지시할 수 있다.
상기 인터 예측부(180) 또는 상기 인트라 예측부(185)를 통해 생성된 예측 신호는 복원 신호를 생성하기 위해 이용되거나 레지듀얼 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다.
변환부(120)는 레지듀얼 신호에 변환 기법을 적용하여 변환 계수들(transform coefficients)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 변환 기법은 DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), KLT(Karhunen-Loeve Transform), GBT(Graph-Based Transform), 또는 CNT(Conditionally Non-linear Transform) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, GBT는 픽셀 간의 관계 정보를 그래프로 표현한다고 할 때 이 그래프로부터 얻어진 변환을 의미한다. CNT는 이전에 복원된 모든 픽셀(all previously reconstructed pixel)를 이용하여 예측 신호를 생성하고 그에 기초하여 획득되는 변환을 의미한다. 또한, 변환 과정은 정사각형의 동일한 크기를 갖는 픽셀 블록에 적용될 수도 있고, 정사각형이 아닌 가변 크기의 블록에도 적용될 수 있다.
양자화부(130)는 변환 계수들을 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송되고, 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(양자화된 변환 계수들에 관한 정보)를 인코딩하여 비트스트림으로 출력할 수 있다. 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보는 레지듀얼 정보라고 불릴 수 있다. 양자화부(130)는 계수 스캔 순서(scan order)를 기반으로 블록 형태의 양자화된 변환 계수들을 1차원 벡터 형태로 재정렬할 수 있고, 상기 1차원 벡터 형태의 양자화된 변환 계수들을 기반으로 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 생성할 수도 있다. 엔트로피 인코딩부(190)는 예를 들어 지수 골롬(exponential Golomb), CAVLC(context-adaptive variable length coding), CABAC(context-adaptive binary arithmetic coding) 등과 같은 다양한 인코딩 방법을 수행할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 변환 계수들 외 비디오/이미지 복원에 필요한 정보들(예컨대 신택스 요소들(syntax elements)의 값 등)을 함께 또는 별도로 인코딩할 수도 있다. 인코딩된 정보(ex. 인코딩된 비디오/영상 정보)는 비트스트림 형태로 NAL(network abstraction layer) 유닛 단위로 전송 또는 저장될 수 있다. 상기 비트스트림은 네트워크를 통하여 전송될 수 있고, 또는 디지털 저장매체에 저장될 수 있다. 여기서 네트워크는 방송망 및/또는 통신망 등을 포함할 수 있고, 디지털 저장매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장매체를 포함할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(190)로부터 출력된 신호는 전송하는 전송부(미도시) 및/또는 저장하는 저장부(미도시)가 인코딩 장치(100)의 내/외부 엘리먼트로서 구성될 수 있고, 또는 전송부는 엔트로피 인코딩부(190)의 구성요소일 수도 있다.
양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 변환 계수들은 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 변환 계수들은에 루프 내의 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 레지듀얼 신호를 복원할 수 있다. 가산부(155)는 복원된 레지듀얼 신호를 인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185)로부터 출력된 예측 신호에 더함으로써 복원(reconstructed) 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플 어레이)가 생성될 수 있다. 스킵 모드가 적용된 경우와 같이 처리 대상 블록에 대한 레지듀얼이 없는 경우, 예측된 블록이 복원 블록으로 사용될 수 있다. 가산부(155)는 복원부 또는 복원 블록 생성부라고 불릴 수 있다. 생성된 복원 신호는 현재 픽처 내 다음 처리 대상 블록의 인트라 예측을 위하여 사용될 수 있고, 후술하는 바와 같이 필터링을 거쳐서 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(160)은 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(170), 구체적으로 메모리(170)의 DPB에 저장할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다. 필터링부(160)은 각 필터링 방법에 대한 설명에서 후술하는 바와 같이 필터링에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전달할 수 있다. 필터링 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(190)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
메모리(170)에 전송된 수정된 복원 픽처는 인터 예측부(180)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 인코딩 장치는 이를 통하여 인터 예측이 적용되는 경우, 인코딩 장치(100)와 디코딩 장치에서의 예측 미스매치를 피할 수 있고, 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
메모리(170) DPB는 수정된 복원 픽처를 인터 예측부(180)에서의 참조 픽처로 사용하기 위해 저장할 수 있다. 메모리(170)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 인코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(180)에 전달할 수 있다. 메모리(170)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(185)에 전달할 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오/이미지 신호의 디코딩이 수행되는 디코딩 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 디코딩 장치(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산부(235), 필터링부(240), 메모리(250), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)를 포함하여 구성될 수 있다. 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)를 합쳐서 예측부라고 불릴 수 있다. 즉, 예측부는 인터 예측부(180) 및 인트라 예측부(185)를 포함할 수 있다. 역양자화부(220), 역변환부(230)를 합쳐서 레지듀얼 처리부라고 불릴 수 있다. 즉, 레지듀얼 처리부는 역양자화부(220), 역변환부(230)을 포함할 수 있다. 상술한 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산부(235), 필터링부(240), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)는 실시예에 따라 하나의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어 디코더 또는 프로세서)에 의하여 구성될 수 있다. 또한 메모리(170)는 DPB(decoded picture buffer)를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구성될 수도 있다.
비디오/이미지 정보를 포함하는 비트스트림이 입력되면, 디코딩 장치(200)는 도 1의 인코딩 장치에서 비디오/이미지 정보가 처리된 프로세스에 대응하여 영상을 복원할 수 있다. 예를 들어, 디코딩 장치(200)는 인코딩 장치에서 적용된 처리 유닛을 이용하여 디코딩을 수행할 수 있다. 따라서 디코딩의 처리 유닛은 예를 들어 코딩 유닛일 수 있고, 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛 또는 최대 코딩 유닛으로부터 쿼드 트리 구조 및/또는 바이너리 트리 구조를 따라서 분할될 수 있다. 그리고, 디코딩 장치(200)를 통해 디코딩 및 출력된 복원 영상 신호는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.
디코딩 장치(200)는 도 1의 인코딩 장치로부터 출력된 신호를 비트스트림 형태로 수신할 수 있고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 디코딩될 수 있다. 예를 들어, 엔트로피 디코딩부(210)는 상기 비트스트림을 파싱하여 영상 복원(또는 픽처 복원)에 필요한 정보(ex. 비디오/영상 정보)를 도출할 수 있다. 예컨대, 엔트로피 디코딩부(210)는 지수 골롬 부호화, CAVLC 또는 CABAC 등의 코딩 방법을 기초로 비트스트림 내 정보를 디코딩하고, 영상 복원에 필요한 신택스 엘리먼트의 값, 레지듀얼에 관한 변환 계수의 양자화된 값 들을 출력할 수 있다. 보다 상세하게, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은, 비트스트림에서 각 구문 요소에 해당하는 빈을 수신하고, 디코딩 대상 구문 요소 정보와 주변 및 디코딩 대상 블록의 디코딩 정보 혹은 이전 단계에서 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥(context) 모델을 결정하고, 결정된 문맥 모델에 따라 빈(bin)의 발생 확률을 예측하여 빈의 산술 디코딩(arithmetic decoding)를 수행하여 각 구문 요소의 값에 해당하는 심볼을 생성할 수 있다. 이때, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은 문맥 모델 결정 후 다음 심볼/빈의 문맥 모델을 위해 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥 모델을 업데이트할 수 있다. 엔트로피 디코딩부(2110)에서 디코딩된 정보 중 예측에 관한 정보는 예측부(인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265))로 제공되고, 엔트로피 디코딩부(210)에서 엔트로피 디코딩이 수행된 레지듀얼 값, 즉 양자화된 변환 계수들 및 관련 파라미터 정보는 역양자화부(220)로 입력될 수 있다. 또한, 엔트로피 디코딩부(210)에서 디코딩된 정보 중 필터링에 관한 정보는 필터링부(240)으로 제공될 수 있다. 한편, 인코딩 장치로부터 출력된 신호를 수신하는 수신부(미도시)가 디코딩 장치(200)의 내/외부 엘리먼트로서 더 구성될 수 있고, 또는 수신부는 엔트로피 디코딩부(210)의 구성요소일 수도 있다.
역양자화부(220)에서는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 출력할 수 있다. 역양자화부(220)는 양자화된 변환 계수들을 2차원의 블록 형태로 재정렬할 수 있다. 이 경우 상기 재정렬은 인코딩 장치에서 수행된 계수 스캔 순서를 기반하여 재정렬을 수행할 수 있다. 역양자화부(220)는 양자화 파라미터(예를 들어 양자화 스텝 사이즈 정보)를 이용하여 양자화된 변환 계수들에 대한 역양자화를 수행하고, 변환 계수들(transform coefficient)를 획득할 수 있다.
역변환부(230)에서는 변환 계수들를 역변환하여 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록, 레지듀얼 샘플 어레이)를 획득하게 된다.
예측부는 현재 블록에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부는 엔트로피 디코딩부(210)로부터 출력된 상기 예측에 관한 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있고, 구체적인 인트라/인터 예측 모드를 결정할 수 있다.
인트라 예측부(265)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 상기 참조되는 샘플들은 예측 모드에 따라 상기 현재 블록의 주변(neighbor)에 위치할 수 있고, 또는 떨어져서 위치할 수도 있다. 인트라 예측에서 예측 모드들은 복수의 비방향성 모드와 복수의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 인트라 예측부(265)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측부(260)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록을 유도할 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기초하여 움직임 정보를 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측할 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 방향(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다. 인터 예측의 경우에, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(260)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 수신한 후보 선택 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출할 수 있다. 다양한 예측 모드를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 상기 예측에 관한 정보는 상기 현재 블록에 대한 인터 예측의 모드를 지시하는 정보를 포함할 수 있다.
가산부(235)는 획득된 레지듀얼 신호를 인터 예측부(260) 또는 인트라 예측부(265)로부터 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플 어레이)에 더함으로써 복원 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플 어레이)를 생성할 수 있다. 스킵 모드가 적용된 경우와 같이 처리 대상 블록에 대한 레지듀얼이 없는 경우, 예측된 블록이 복원 블록으로 사용될 수 있다.
가산부(235)는 복원부 또는 복원 블록 생성부라고 불릴 수 있다. 생성된 복원 신호는 현재 픽처 내 다음 처리 대상 블록의 인트라 예측을 위하여 사용될 수 있고, 후술하는 바와 같이 필터링을 거쳐서 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
*필터링부(240)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(240)는 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(250), 구체적으로 메모리(250)의 DPB에 전송할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다.
메모리(250)의 DPB에 저장된 (수정된) 복원 픽처는 인터 예측부(260)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 메모리(250)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 디코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(260)에 전달할 수 있다. 메모리(170)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(265)에 전달할 수 있다.
본 명세서에서, 인코딩 장치(100)의 필터링부(160), 인터 예측부(180) 및 인트라 예측부(185)에서 설명된 실시예들은 각각 디코딩 장치(200)의 필터링부(240), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)에도 동일 또는 대응되도록 적용될 수 있다.
Block Partitioning
본 문서에 따른 비디오/영상 코딩 방법은 다양한 세부 기술들에 기반하여 수행될 수 있으며, 각각의 세부 기술들을 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 이하 설명되는 기술들은 상술한 및/또는 후술되는 비디오/영상 인코딩/디코딩 절차에서의 예측, 레지듀얼 처리((역)변환, (역)양자화 등), 신텍스 요소 코딩, 필터링, 파티셔닝/분할 등의 관련 절차에 연관될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
본 문서에 따른 블록 파티셔닝 절차는 상술한 인코딩 장치의 영상 분할부(110)에서 수행되어, 파티셔닝 관련 정보가 엔트로피 인코딩부(190)에서 (인코딩) 처리되어 비트스트림 형태로 디코딩 장치로 전달될 수 있다. 디코딩 장치의 엔트로피 디코딩부(210)는 상기 비트스트림으로부터 획득한 상기 파티셔닝 관련 정보를 기반으로 현재 픽처의 블록 파티셔닝 구조를 도출하고, 이를 기반으로 영상 디코딩을 위한 일련의 절차(ex. 예측, 레지듀얼 처리, 블록 복원, 인루프 필터링 등)을 수행할 수 있다.
Partitioning of picture into CTUs
픽처들은 코딩 트리 유닛들 (CTUs)의 시퀀스로 분할될(divided into a sequence) 수 있다. CTU는 코딩 트리 블록(CTB)에 대응될 수 있다. 혹은 CTU는 루마 샘플들의 코딩 트리 블록과, 대응하는 크로마 샘플들의 두개의 코딩 트리 블록들을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 세가지 샘플 어레이를 포함하는 픽처에 대하여, CTU는 루마 샘플들의 NxN 블록과 크로마 샘플들의 두개의 대응 블록들을 포함할 수 있다.
코딩 및 예측 등을 위한 CTU의 최대 허용 사이즈는 변환을 위한 CTU의 최대 허용 사이즈와 다를 수 있다. 예를 들어, CTU 내 루마 블록의 최대 허용 사이즈는 128x128일 수 있다.
Partitionig of the CTUs using a tree structure
CTU는 쿼드트리(quad-tree, QT) 구조를 기반으로 CU들로 분할될 수 있다. 쿼드트리 구조는 쿼터너리(quaternary) 트리 구조라고 불릴 수 있다. 이는 다양한 국지적 특징(local characteristic)을 반영하기 위함이다. 한편, 본 문서에서는 CTU는 쿼드트리 뿐 아니라 바이너리 트리(binary-tree, BT) 및 터너리 트리(ternary-tree, TT)을 포함하는 멀티타입 트리 구조 분할을 기반하여 분할될 수 있다. 이하, QTBT 구조라 함은 쿼드트리 및 바이너리 트리 기반 분할 구조를 포함할 수 있고, QTBTTT라 함은 쿼드트리, 바이너리 트리 및 터너리 트리 기반 분할 구조를 포함할 수 있다. 또는, QTBT 구조는 쿼드트리, 바이너리 트리 및 터너리 트리 기반 분할 구조를 포함할 수도 있다. 코딩 트리 구조에서, CU는 정사각형 또는 직사각형 모양을 가질 수 있다. CTU는 먼저 쿼드트리 구조로 분할될 수 있다. 이후 쿼드트리 구조의 리프 노드들은 멀티타입 트리 구조에 의하여 추가적으로 분할될 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 멀티타입 트리 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
본 명세서의 일 실시예에서, 멀티타입 트리 구조는 도 3에 도시된 바와 같은 4개의 분할 타입을 포함할 수 있다. 상기 4개의 분할 타입은 수직 바이너리 분할(vertical binary splitting, SPLIT_BT_VER), 수평 바이너리 분할(horizontal binary splitting, SPLIT_BT_HOR), 수직 터너리 분할(vertical ternary splitting, SPLIT_TT_VER), 수평 터너리 분할(horizontal ternary splitting, SPLIT_TT_HOR)을 포함할 수 있다. 상기 멀티타입 트리 구조의 리프 노드들은 CU들이라고 불리 수 있다. 이러한 CU들은 예측 및 변환 절차를 위하여 사용될 수 있다. 본 문서에서 일반적으로 CU, PU, TU는 동일한 블록 사이즈를 가질 수 있다. 다만, 최대 허용 변환 길이(maximum supported transform length )가 CU의 컬러 성분(colour component)의 너비 도는 높이보다 작은 경우에는 CU와 TU가 서로 다른 블록 사이즈를 가질 수 있다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 멀티타입 트리를 수반하는 쿼드트리(quadtree with nested multi-type tree) 구조의 파티션 분할 정보의 시그널링 메커니즘을 예시하는 도면이다.
여기서, CTU는 쿼드트리의 루트(root)로 취급되며, 쿼드트리 구조로 처음으로 파티셔닝된다. 각 쿼드트리 리프 노드는 이후 멀티타입 트리 구조로 더 파티셔닝될 수 있다. 멀티타입 트리 구조에서, 제1 플래그(a first flag, ex. mtt_split_cu_flag)가 해당 노드가 추가적으로 파티셔닝되는지를 지시하기 위하여 시그널링된다. 만약 해당 노드가 추가적으로 파티셔닝되는 경우, 제2 플래그(a second flag, ex. mtt_split_cu_verticla_flag)가 분할 방향(splitting direction)을 지시하기 위하여 시그널링될 수 있다. 그 후 제3 플래그(a third flag, ex. mtt_split_cu_binary_flag)가 분할 타입이 바이너리 분할인지 터너리 분할인지 여부를 지시하기 위하여 시그널링될 수 있다. 예를 들어, 상기 mtt_split_cu_vertical_flag 및 상기 mtt_split_cu_binary_flag를 기반으로, CU의 멀티타입 트리 분할 모드(multi-type tree splitting mode, MttSplitMode)가 다음 표 1과 같이 도출될 수 있다.
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도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 쿼드트리 및 수반되는 멀티타입 트리(quadtree and nested multi-type tree) 구조를 기반으로 CTU를 다중 CU들로 분할하는 방법을 예시하는 도면이다.
여기서, 볼드 블록 엣지들(bold block edges)는 쿼드트리 파티셔닝을, 나머지 엣지들은 멀티타입 트리 파티셔닝을 나타낸다. 멀티타입 트리를 수반한 쿼드트리 파티션은 컨텐츠-어댑티드 코딩 트리 구조를 제공할 수 있다. CU는 코딩 블록(CB)에 대응될 수 있다. 혹은 CU는 루마 샘플들의 코딩 블록과, 대응하는 크로마 샘플들의 두개의 코딩 블록들을 포함할 수 있다. CU의 사이즈는 CTU만큼 클 수도 있고, 또는 루마 샘플 단위에서 4x4 만큼 잘을 수도 있다. 예를 들어, 4:2:0 컬러 포멧(or 크로마 포멧)인 경우, 최대 크로마 CB 사이즈는 64x64이고 최소 크로마 CB 사이즈는 2x2일 수 있다.
본 문서에서 예를 들어, 최대 허용 루마 TB 사이즈는 64x64이고, 최대 허용 크로마 TB 사이즈는 32x32일 수 있다. 만약 상기 트리 구조에 따라 분할된 CB의 너비 또는 높이가 최대 변환 너비 또는 높이보다 큰 경우, 해당 CB는 자동적으로(또는 묵시적으로) 수평 및 수직 방향의 TB 사이즈 제한을 만족할 때까지 분할될 수 있다.
한편, 멀티타입 트리를 수반한 쿼드트리 코딩 트리 스킴을 위하여, 다음 파라미터들이 SPS 신텍스 요소로 정의 및 식별될 수 있다.
- CTU size: the root node size of a quaternary tree
- MinQTSize: the minimum allowed quaternary tree leaf node size
- MaxBtSize: the maximum allowed binary tree root node size
- MaxTtSize: the maximum allowed ternary tree root node size
- MaxMttDepth: the maximum allowed hierarchy depth of multi-type tree splitting from a quadtree leaf
- MinBtSize: the minimum allowed binary tree leaf node size
- MinTtSize: the minimum allowed ternary tree leaf node size
멀티타입 트리를 수반한 쿼드트리 코딩 트리 구조의 일 예로, CTU 사이즈는 128x128 루마 샘플들 및 두개의 대응하는 크로마 샘플들의 64x64 블록들로 설정될 수 있다(4:2:0 크로마 포멧에서). 이 경우, MinOTSize는 16x16으로 설정되고, MaxBtSize는 128x128로 설정되고, MaxTtSzie는 64x64로 설정되고, MinBtSize 및 MinTtSize (for both width and height)는 4x4로, 그리고 MaxMttDepth는 4로 설정될 수 있다. 쿼트트리 파티셔닝은 CTU에 적용되어 쿼드트리 리프 노드들을 생성할 수 있다. 쿼드트리 리프 노드는 리프 QT 노드라고 불릴 수 있다. 쿼드트리 리프 노드들은 16x16 사이즈 (i.e. the MinOTSize)로부터 128x128 사이즈(i.e. the CTU size)를 가질 수 있다. 만약 리프 QT 노드가 128x128인 경우, 추가적으로 바이너리 트리/터너리 트리로 분할되지 않을 수 있다. 이는 이 경우 분할되더라도 MaxBtsize 및 MaxTtszie (i.e. 64x64)를 초과하기 때문이다. 이 외의 경우, 리프 QT 노드는 멀티타입 트리로 추가적으로 분할될 수 있다. 그러므로, 리프 QT 노드는 멀티타입 트리에 대한 루트 노드(root node)이고, 리프 QT 노드는 멀티타입 트리 뎁스(mttDepth) 0 값을 가질 수 있다. 만약, 멀티타입 트리 뎁스가 MaxMttdepth (ex. 4)에 도달한 경우, 더 이상 추가 분할은 고려되지 않을 수 있다. 만약, 멀티타입 트리 노드의 너비가 MinBtSize와 같고, 2xMinTtSize보다 작거나 같을 때, 더 이상 추가적인 수평 분할은 고려되지 않을 수 있다. 만약, 멀티타입 트리 노드의 높이가 MinBtSize와 같고, 2xMinTtSize보다 작거나 같을 때, 더 이상 추가적인 수직 분할은 고려되지 않을 수 있다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 터너리 트리(ternary-tree) 분할을 제한하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 하드웨어 디코더에서의 64x64 루마 블록 및 32x32 크로마 파이프라인 디자인을 허용하기 위하여, TT 분할은 특정 경우 제한될 수 있다. 예를 들어, 루마 코딩 블록의 너비 또는 높이가 기 설정된 특정 값(예컨대, 32, 64)보다 큰 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, TT 분할이 제한될 수 있다.
본 문서에서, 코딩 트리 스킴은 루마 및 크로마 블록이 개별적(separate) 블록 트리 구조를 가지는 것을 지원할 수 있다. P 및 B 슬라이스들에 대하여, 하나의 CTU 내 루마 및 크로마 CTB들은 동일한 코딩 트리 구조를 갖도록 제한될 수 있다. 그러나, I 슬라이스들에 대하여, 루마 및 크로마 블록들은 서로 개별적 블록 트리 구조를 가질 수 있다. 만약 개별적 블록 트리 모드가 적용되는 경우, 루마 CTB는 특정 코딩 트리 구조를 기반으로 CU들로 분할되고, 크로마 CTB는 다른 코딩 트리 구조를 기반으로 크로마 CU들로 분할될 수 있다. 이는, I 슬라이스 내 CU는 루마 성분의 코딩 블록 또는 두 크로마 성분들의 코딩 블록들로 구성되고, P 또는 B 슬라이스의 CU는 세가지 컬러 성분의 블록들로 구성될 수 있음을 의미할 수 있다.
상술한 “Partitionig of the CTUs using a tree structure”에서 멀티타입 트리를 수반한 쿼드트리 코딩 트리 구조에 대하여 설명하였으나, CU가 분할되는 구조는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, BT 구조 및 TT 구조는 다수 분할 트리 (Multiple Partitioning Tree, MPT) 구조에 포함되는 개념으로 해석될 수 있고, CU는 QT 구조 및 MPT 구조를 통해 분할된다고 해석할 수 있다. QT 구조 및 MPT 구조를 통해 CU가 분할되는 일 예에서, QT 구조의 리프 노드가 몇 개의 블록으로 분할되는지에 관한 정보를 포함하는 신택스 요소(예를 들어, MPT_split_type) 및 QT 구조의 리프 노드가 수직과 수평 중 어느 방향으로 분할되는지에 관한 정보를 포함하는 신택스 요소(예를 들어, MPT_split_mode)가 시그널링 됨으로써 분할 구조가 결정될 수 있다.
또 다른 예에서, CU는 QT 구조, BT 구조 또는 TT 구조와 다른 방법으로 분할될 수 있다. 즉, QT 구조에 따라 하위 뎁스의 CU가 상위 뎁스의 CU의 1/4 크기로 분할되거나, BT 구조에 따라 하위 뎁스의 CU가 상위 뎁스의 CU의 1/2 크기로 분할되거나, TT 구조에 따라 하위 뎁스의 CU가 상위 뎁스의 CU의 1/4 또는 1/2 크기로 분할되는 것과 달리, 하위 뎁스의 CU는 경우에 따라 상위 뎁스의 CU의 1/5, 1/3, 3/8, 3/5, 2/3 또는 5/8 크기로 분할될 수 있으며, CU가 분할되는 방법은 이에 한정되지 않는다.
만약 트리 노드 블록의 부분(a portion)이 하단(bottom) 또는 오른쪽(right) 픽처 바운더리를 초과하는(exceeds) 경우, 해당 트리 노드 블록은 모든 코딩된 CU의 모든 샘플들이 상기 픽처 바운더리들 내에 위치하도록 제한될 수 있다. 이 경우 예를 들어 다음과 같은 분할 규칙이 적용될 수 있다.
- If a portion of a tree node block exceeds both the bottom and the right picture boundaries,
- If the block is a QT node and the size of the block is larger than the minimum QT size, the block is forced to be split with QT split mode.
- Otherwise, the block is forced to be split with SPLIT_BT_HOR mode
- Otherwise if a portion of a tree node block exceeds the bottom picture boundaries,
- If the block is a QT node, and the size of the block is larger than the minimum QT size, and the size of the block is larger than the maximum BT size, the block is forced to be split with QT split mode.
- Otherwise, if the block is a QT node, and the size of the block is larger than the minimum QT size and the size of the block is smaller than or equal to the maximum BT size, the block is forced to be split with QT split mode or SPLIT_BT_HOR mode.
- Otherwise (the block is a BTT node or the size of the block is smaller than or equal to the minimum QT size), the block is forced to be split with SPLIT_BT_HOR mode.
- Otherwise if a portion of a tree node block exceeds the right picture boundaries,
- If the block is a QT node, and the size of the block is larger than the minimum QT size, and the size of the block is larger than the maximum BT size, the block is forced to be split with QT split mode.
- Otherwise, if the block is a QT node, and the size of the block is larger than the minimum QT size and the size of the block is smaller than or equal to the maximum BT size, the block is forced to be split with QT split mode or SPLIT_BT_VER mode.
- Otherwise (the block is a BTT node or the size of the block is smaller than or equal to the minimum QT size), the block is forced to be split with SPLIT_BT_VER mode.
한편, 상술한 멀티타입 트리를 수반한 쿼드트리 코딩 블록 구조는 매우 유연한 블록 파티셔닝 구조를 제공할 수 있다. 멀티타입 트리에 지원되는 분할 타입들 때문에, 다른 분할 패턴들이 경우에 따라서 잠재적으로 동일한 코딩 블록 구조 결과를 가져올 수 잇다. 이러한 리던던트(redundant)한 분할 패턴들의 발생을 제한함으로써 파티셔닝 정보의 데이터량을 줄일 수 있다. 아래의 도면을 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 바이너리 트리 분할 및 터너리 트리 분할에서 발생할 수 있는 리던던트 분할 패턴들을 예시하는 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 2단계 레벨의 한 방향에 대한 연속적인 바이너리 분할(two levels of consecutive binary splits in one direction)은, 터너리 분할 이후 센터 파티션에 대한 바이너리 분할과 동일한 코딩 블록 구조를 갖는다. 이러한 경우, 터너리 트리 분할의 센터 파티션에 대한 바이너리 트리 분할 (in the given direction)은 제한될 수 있다. 이러한 제한는 모든 픽처들의 CU들에 대하여 적용될 수 있다. 이러한 특정 분할이 제한되는 경우, 대응하는 신택스 요소들의 시그널링은 이러한 제한되는 경우를 반영하여 수정될 수 있고, 이를 통하여 파티셔닝을 위하여 시그널링되는 비트수를 줄일 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 예와 같이, CU의 센터 파티션에 대한 바이너리 트리 분할이 제한되는 경우, 분할이 바이너리 분할인지 테너리 분할인지 여부를 가리키는 mtt_split_cu_binary_flag 신택스 요소는 시그널링되지 않고, 그 값은 0으로 디코더에 의하여 추론될 수 있다.
예측(prediction)
디코딩이 수행되는 현재 처리 유닛을 복원하기 위해서 현재 처리 유닛이 포함된 현재 픽쳐 또는 다른 픽쳐들의 디코딩된 부분을 이용할 수 있다.
복원에 현재 픽쳐만을 이용하는, 즉 화면내 예측만을 수행하는 픽쳐(슬라이스)를 인트라 픽쳐 또는 I 픽쳐(슬라이스), 각 유닛을 예측하기 위하여 최대 하나의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 예측 픽쳐(predictive picture) 또는 P 픽쳐(슬라이스), 최대 두 개의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 쌍예측 픽쳐(Bi-predictive picture) 또는 B 픽쳐(슬라이스)라고 지칭할 수 있다.
인트라 예측은 동일한 디코딩된 픽쳐(또는 슬라이스)의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 등)으로부터 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽쳐 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다.
이하, 인터 예측에 대하여 보다 상세히 살펴본다.
인터 예측(Inter prediction)(또는 화면 간 예측)
인터 예측은 현재 픽쳐 이외의 픽쳐의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 또는 움직임 벡터 등)의 기반하여 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽쳐 이외의 복원된 다른 픽쳐 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다.
인터 예측(또는 픽처간 예측)은 픽처들 사이에 존재하는 중복성을 제거하는 기술로 대부분 움직임 추정(motion estimation) 및 움직임 보상(motion compensation)을 통해 이루어진다.
본 명세서의 실시예는 앞서 도 1 및 도 2에서 설명한 인터 예측 방법의 세부 기술을 설명하는 것으로 디코더의 경우 후술하는 도 10의 인터 예측 기반 비디오/영상 디코딩 방법 및 도 11의 디코딩 장치 내 인터 예측부로 나타낼 수 있다. 더불어 인코더의 경우, 후술하는 도 8의 인터 예측 기반 비디오/영상 인코딩 방법 및 도 9의 인코딩 장치 내 인터 예측부로 나타낼 수 있다. 더하여, 도 8 및 도 9에 의해 인코딩된 데이터는 비트스트림의 형태로 저장될 수 있다.
인코딩 장치/디코딩 장치의 예측부는 블록 단위로 인터 예측을 수행하여 예측 샘플을 도출할 수 있다. 인터 예측은 현재 픽처 이외의 픽처(들)의 데이터 요소들(e.g. 샘플값들, 또는 움직임 정보 등)에 의존적인 방법으로 도출되는 예측을 나타낼 수 있다. 현재 블록에 인터 예측이 적용되는 경우, 참조 픽처 인덱스가 가리키는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록(예측 샘플 어레이)을 유도할 수 있다.
이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기초하여 현재 블록의 움직임 정보를 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측할 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 타입(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다.
인터 예측이 적용되는 경우, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 상기 참조 블록을 포함하는 참조 픽처와 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. 상기 시간적 주변 블록은 동일 위치 참조 블록(collocated reference block), 동일 위치 CU(colCU) 등의 이름으로 불릴 수 있으며, 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일 위치 픽처(collocated picture, colPic)라고 불릴 수도 있다. 예를 들어, 현재 블록의 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트가 구성될 수 있고, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출하기 위하여 어떤 후보가 선택(사용)되는지를 지시하는 플래그 또는 인덱스 정보가 시그널링될 수 있다.
다양한 예측 모드를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 예를 들어 스킵 모드와 머지 모드의 경우에, 현재 블록의 움직임 정보는 선택된 주변 블록의 움직임 정보와 같을 수 있다. 스킵 모드의 경우, 머지 모드와 달리 레지듀얼 신호가 전송되지 않을 수 있다. 움직임 정보 예측(motion vector prediction, MVP) 모드의 경우, 선택된 주변 블록의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor)로 이용하고, 움직임 벡터 차분(motion vector difference)은 시그널링될 수 있다. 이 경우 상기 움직임 벡터 예측자 및 움직임 벡터 차분의 합을 이용하여 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 인터 예측 기반 비디오/영상 인코딩 방법 및 본 발명의 실시예에 따른 인코딩 장치 내 인터 예측부를 예시하는 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, S801은 인코딩 장치의 인터 예측부(180)에 의하여 수행될 수 있고, S802는 인코딩 장치의 레지듀얼 처리부에 의하여 수행될 수 있다. 구체적으로, S802은 인코딩 장치의 감산부(115)에 의하여 수행될 수 있다. S803에서 예측 정보는 인터 예측부(180)에 의하여 도출되고, 엔트로피 인코딩부(190)에 의하여 인코딩될 수 있다. S803에서 레지듀얼 정보는 레지듀얼 처리부에 의하여 도출되고, 엔트로피 인코딩부(190)에 의하여 인코딩될 수 있다. 상기 레지듀얼 정보는 상기 레지듀얼 샘플들에 관한 정보이다. 상기 레지듀얼 정보는 상기 레지듀얼 샘플들에 대한 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 레지듀얼 샘플들은 인코딩 장치의 변환부(120)를 통하여 변환 계수들로 도출되고, 상기 변환 계수들은 양자화부(130)를 통하여 양자화된 변환 계수들로 도출될 수 있다. 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보가 레지듀얼 코딩 절차를 통하여 엔트로피 인코딩부(190)에서 인코딩될 수 있다.
인코딩 장치는 현재 블록에 대한 인터 예측을 수행한다(S801). 인코딩 장치는 현재 블록의 인터 예측 모드 및 움직임 정보를 도출하고, 상기 현재 블록의 예측 샘플들을 생성할 수 있다. 여기서 인터 예측 모드 결정, 움직임 정보 도출 및 예측 샘플들 생성 절차는 동시에 수행될 수도 있고, 어느 한 절차가 다른 절차보다 먼저 수행될 수도 있다. 예를 들어, 인코딩 장치의 인터 예측부(180)는 예측 모드 결정부(181), 움직임 정보 도출부(182), 예측 샘플 도출부(183)를 포함할 수 있으며, 예측 모드 결정부(181)에서 상기 현재 블록에 대한 예측 모드를 결정하고, 움직임 정보 도출부(182)에서 상기 현재 블록의 움직임 정보를 도출하고, 예측 샘플 도출부(183)에서 상기 현재 블록의 움직임 샘플들을 도출할 수 있다.
예를 들어, 인코딩 장치의 인터 예측부(180)는 움직임 추정(motion estimation)을 통하여 참조 픽처들의 일정 영역(서치 영역) 내에서 상기 현재 블록과 유사한 블록을 서치하고, 상기 현재 블록과의 차이가 최소 또는 일정 기준 이하인 참조 블록을 도출할 수 있다. 이를 기반으로 상기 참조 블록이 위치하는 참조 픽처를 가리키는 참조 픽처 인덱스를 도출하고, 상기 참조 블록과 상기 현재 블록의 위치 차이를 기반으로 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 인코딩 장치는 다양한 예측 모드들 중 상기 현재 블록에 대하여 적용되는 모드를 결정할 수 있다. 인코딩 장치는 상기 다양한 예측 모드들에 대한 RD cost를 비교하고 상기 현재 블록에 대한 최적의 예측 모드를 결정할 수 있다.
예를 들어, 인코딩 장치는 상기 현재 블록에 스킵 모드 또는 머지 모드가 적용되는 경우, 후술하는 머지 후보 리스트를 구성하고, 상기 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보들이 가리키는 참조 블록들 중 상기 현재 블록과 중 상기 현재 블록과의 차이가 최소 또는 일정 기준 이하인 참조 블록을 도출할 수 있다. 이 경우 상기 도출된 참조 블록과 연관된 머지 후보가 선택되며, 상기 선택된 머지 후보를 가리키는 머지 인덱스 정보가 생성되어 디코딩 장치로 시그널링될 수 있다. 상기 선택된 머지 후보의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 움직임 정보가 도출할 수 있다.
다른 예로, 인코딩 장치는 상기 현재 블록에 (A)MVP 모드가 적용되는 경우, 후술하는 (A)MVP 후보 리스트를 구성하고, 상기 (A)MVP 후보 리스트에 포함된 mvp (motion vector predictor) 후보들 중 선택된 mvp 후보의 움직임 벡터를 상기 현재 블록의 mvp로 이용할 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 상술한 움직임 추정에 의하여 도출된 참조 블록을 가리키는 움직임 벡터가 상기 현재 블록의 움직임 벡터로 이용될 수 있으며, 상기 mvp 후보들 중 상기 현재 블록의 움직임 벡터와의 차이가 가장 작은 움직임 벡터를 갖는 mvp 후보가 상기 선택된 mvp 후보가 될 있다. 상기 현재 블록의 움직임 벡터에서 상기 mvp를 뺀 차분인 MVD(motion vector difference)가 도출될 수 있다. 이 경우 상기 MVD에 관한 정보가 디코딩 장치로 시그널링될 수 있다. 또한, (A)MVP 모드가 적용되는 경우, 상기 참조 픽처 인덱스의 값은 참조 픽처 인덱스 정보 구성되어 별도로 상기 디코딩 장치로 시그널링될 수 있다.
인코딩 장치는 상기 예측 샘플들을 기반으로 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다(S802). 인코딩 장치는 상기 현재 블록의 원본 샘플들과 상기 예측 샘플들의 비교를 통하여 상기 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다.
인코딩 장치는 예측 정보 및 레지듀얼 정보를 포함하는 영상 정보를 인코딩한다(S803). 인코딩 장치는 인코딩된 영상 정보를 비트스트림 형태로 출력할 수 있다. 상기 예측 정보는 상기 예측 절차에 관련된 정보들로 예측 모드 정보(ex. skip flag, merge flag or mode index 등) 및 움직임 정보에 관한 정보를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보에 관한 정보는 움직임 벡터를 도출하기 위한 정보인 후보 선택 정보(ex. merge index, mvp flag or mvp index)를 포함할 수 있다. 또한 상기 움직임 정보에 관한 정보는 상술한 MVD에 관한 정보 및/또는 참조 픽처 인덱스 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 움직임 정보에 관한 정보는 L0 예측, L1 예측, 또는 쌍(bi) 예측이 적용되는지 여부를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 상기 레지듀얼 정보는 상기 레지듀얼 샘플들에 관한 정보이다. 상기 레지듀얼 정보는 상기 레지듀얼 샘플들에 대한 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 포함할 수 있다.
출력된 비트스트림은 (디지털) 저장매체에 저장되어 디코딩 장치로 전달될 수 있고, 또는 네트워크를 통하여 디코딩 장치로 전달될 수도 있다.
한편, 상술한 바와 같이 인코딩 장치는 상기 참조 샘플들 및 상기 레지듀얼 샘플들을 기반으로 복원 픽처(복원 샘플들 및 복원 블록 포함)를 생성할 수 있다. 이는 디코딩 장치에서 수행되는 것과 동일한 예측 결과를 인코딩 장치에서 도출하기 위함이며, 이를 통하여 코딩 효율을 높일 수 있기 때문이다. 따라서, 인코딩 장치는 복원 픽처(또는 복원 샘플들, 복원 블록)을 메모리에 저장하고, 인터 예측을 위한 참조 픽처로 활용할 수 있다. 상기 복원 픽처에 인루프 필터링 절차 등이 더 적용될 수 있음은 상술한 바와 같다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 인터 예측 기반 비디오/영상 디코딩 방법 및 본 발명의 실시예에 따른 디코딩 장치 내 인터 예측부를 예시하는 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 디코딩 장치는 상기 인코딩 장치에서 수행된 동작과 대응되는 동작을 수행할 수 있다. 디코딩 장치는 수신된 예측 정보를 기반으로 현재 블록에 예측을 수행하고 예측 샘플들을 도출할 수 있다.
S1001 내지 S1003은 디코딩 장치의 인터 예측부(260)에 의하여 수행될 수 있고, S1004의 레지듀얼 정보는 디코딩 장치의 엔트로피 디코딩부(210)에 의하여 비트스트림으로부터 획득될 수 있다. 디코딩 장치의 레지듀얼 처리부는 상기 레지듀얼 정보를 기반으로 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다. 구체적으로 상기 레지듀얼 처리부의 역양자화부(220)는 상기 레지듀얼 정보를 기반으로 도출된 양자화된 변환 계수들을 기반으로, 역양자화를 수행하여 변환 계수들을 도출하고, 상기 레지듀얼 처리부의 역변환부(230)은 상기 변환 계수들에 대한 역변환을 수행하여 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다. S1005은 디코딩 장치의 가산부(235) 또는 복원부에 의하여 수행될 수 있다.
구체적으로 디코딩 장치는 수신된 예측 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 모드를 결정할 수 있다(S1001). 디코딩 장치는 상기 예측 정보 내의 예측 모드 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 어떤 인터 예측 모드가 적용되는지 결정할 수 있다.
예를 들어, 상기 merge flag를 기반으로 상기 현재 블록에 상기 머지 모드가 적용되지 또는 (A)MVP 모드가 결정되는지 여부를 결정할 수 있다. 또는 상기 mode index를 기반으로 다양한 인터 예측 모드 후보들 중 하나를 선택할 수 있다. 상기 인터 예측 모드 후보들은 스킵 모드, 머지 모드 및/또는 (A)MVP 모드를 포함할 수 있고, 또는 후술하는 다양한 인터 예측 모드들을 포함할 수 있다.
디코딩 장치는 상기 결정된 인터 예측 모드를 기반으로 상기 현재 블록의 움직임 정보를 도출한다(S1002). 예를 들어, 디코딩 장치는 상기 현재 블록에 스킵 모드 또는 머지 모드가 적용되는 경우, 후술하는 머지 후보 리스트를 구성하고, 상기 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보들이 중 하나의 머지 후보를 선택할 수 있다. 상기 선택은 상술한 선택 정보(merge index)를 기반으로 수행될 수 있다. 상기 선택된 머지 후보의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 움직임 정보가 도출할 수 있다. 상기 선택된 머지 후보의 움직임 정보가 상기 현재 블록의 움직임 정보로 이용될 수 있다.
다른 예로, 디코딩 장치는 상기 현재 블록에 (A)MVP 모드가 적용되는 경우, 후술하는 (A)MVP 후보 리스트를 구성하고, 상기 (A)MVP 후보 리스트에 포함된 mvp (motion vector predictor) 후보들 중 선택된 mvp 후보의 움직임 벡터를 상기 현재 블록의 mvp로 이용할 수 있다. 상기 선택은 상술한 선택 정보(mvp flag or mvp index)를 기반으로 수행될 수 있다. 이 경우 상기 MVD에 관한 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 MVD를 도출할 수 있으며, 상기 현재 블록의 mvp와 상기 MVD를 기반으로 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 또한, 상기 참조 픽처 인덱스 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 참조 픽처 인덱스를 도출할 수 있다. 상기 현재 블록에 관한 참조 픽처 리스트 내에서 상기 참조 픽처 인덱스가 가리키는 픽처가 상기 현재 블록의 인터 예측을 위하여 참조되는 참조 픽처로 도출될 수 있다.
한편, 후술하는 바와 같이 후보 리스트 구성 없이 상기 현재 블록의 움직임 정보가 도출될 수 있으며, 이 경우 후술하는 예측 모드에서 개시된 절차에 따라 상기 현재 블록의 움직임 정보가 도출될 수 있다. 이 경우 상술한 바와 같은 후보 리스트 구성은 생략될 수 있다.
디코딩 장치는 상기 현재 블록의 움직임 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 생성할 수 있다(S1003). 이 경우 상기 현재 블록의 참조 픽처 인덱스를 기반으로 상기 참조 픽처를 도출하고, 상기 현재 블록의 움직임 벡터가 상기 참조 픽처 상에서 가리키는 참조 블록의 샘플들을 이용하여 상기 현재 블록의 예측 샘플들을 도출할 수 있다. 이 경우 후술하는 바와 같이 경우에 따라 상기 현재 블록의 예측 샘플들 중 전부 또는 일부에 대한 예측 샘플 필터링 절차가 더 수행될 수 있다.
예를 들어, 디코딩 장치의 인터 예측부(260)는 예측 모드 결정부(261), 움직임 정보 도출부(262), 예측 샘플 도출부(263)를 포함할 수 있으며, 예측 모드 결정부(261)에서 수신된 예측 모드 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 모드를 결정하고, 움직임 정보 도출부(262)에서 수신된 움직임 정보에 관한 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 움직임 정보(움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스 등)를 도출하고, 예측 샘플 도출부(263)에서 상기 현재 블록의 예측 샘플들을 도출할 수 있다.
디코딩 장치는 수신된 레지듀얼 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 생성한다(S1004). 디코딩 장치는 상기 예측 샘플들 및 상기 레지듀얼 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 복원 샘플들을 생성하고, 이를 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다(S1005). 이후 상기 복원 픽처에 인루프 필터링 절차 등이 더 적용될 수 있음은 상술한 바와 같다.
상술한 바와 같이 인터 예측 절차는 인터 예측 모드 결정 단계, 결정된 예측 모드에 따른 움직임 정보 도출 단계, 도출된 움직임 정보에 기반한 예측 수행(예측 샘플 생성) 단계를 포함할 수 있다.
인터 예측 모드 결정 (Determination of inter prediction mode)
픽처 내 현재 블록의 예측을 위하여 다양한 인터 예측 모드가 사용될 수 있다. 예를 들어, 머지 모드, 스킵 모드, MVP 모드, 어파인(Affine) 모드 등 다양한 모드가 사용될 수 있다. DMVR (Decoder side motion vector refinement) 모드, AMVR(adaptive motion vector resolution) 모드 등이 부수적인 모드로 더 사용될 수 있다. 어파인 모드는 어파인 움직임 예측(affine motion prediction) 모드라고 불릴 수도 있다. MVP 모드는 AMVP(advanced motion vector prediction) 모드라고 불릴 수도 있다.
현재 블록의 인터 예측 모드를 가리키는 예측 모드 정보가 인코딩 장치로부터 디코딩 장치로 시그널링될 수 있다. 상기 예측 모드 정보는 비트스트림에 포함되어 디코딩 장치에 수신될 수 있다. 상기 예측 모드 정보는 다수의 후보 모드들 중 하나를 지시하는 인덱스 정보를 포함할 수 있다. 또는, 플래그 정보의 계층적 시그널링을 통하여 인터 예측 모드를 지시할 수도 있다. 이 경우 상기 예측 모드 정보는 하나 이상의 플래그들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 스킵 플래그를 시그널링하여 스킵 모드 적용 여부를 지시하고, 스킵 모드가 적용 안되는 경우에 머지 플래그를 시그널링하여 머지 모드 적용 여부를 지시하고, 머지 모드가 적용 안되는 경우에 MVP 모드 적용되는 것으로 지시하거나 추가적인 구분을 위한 플래그를 더 시그널링할 수도 있다. 어파인 모드는 독립적인 모드로 시그널링될 수도 있고, 또는 머지 모드 또는 MVP 모드 등에 종속적인 모드로 시그널링될 수도 있다. 예를 들어, 어파인 모드는 후술하는 바와 같이 머지 후보 리스트 또는 MVP 후보 리스트의 하나의 후보로 구성될 수도 있다.
움직임 정보 도출 (Derivation of motion information according to inter prediction mode)
현재 블록의 움직임 정보를 이용하여 인터 예측을 수행할 수 있다. 인코딩 장치는 움직임 추정(motion estimation) 절차를 통하여 현재 블록에 대한 최적의 움직임 정보를 도출할 수 있다. 예를 들어, 인코딩 장치는 현재 블록에 대한 원본 픽처 내 원본 블록을 이용하여 상관성이 높은 유사한 참조 블록을 참조 픽처 내의 정해진 탐색 범위 내에서 분수 픽셀 단위로 탐색할 수 있고, 이를 통하여 움직임 정보를 도출할 수 있다. 블록의 유사성은 위상(phase) 기반 샘플 값들의 차를 기반으로 도출할 수 있다. 예를 들어, 블록의 유사성은 현재 블록(또는 현재 블록의 템플릿)과 참조 블록(또는 참조 블록의 템플릿) 간 SAD를 기반으로 계산될 수 있다. 이 경우 탐색 영역 내 SAD가 가장 작은 참조 블록을 기반으로 움직임 정보를 도출할 수 있다. 도출된 움직임 정보는 인터 예측 모드 기반으로 여러 방법에 따라 디코딩 장치로 시그널링될 수 있다.
머지 모드 및 스킵 모드
도 12는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 머지 모드 또는 스킵 모드에서 이용되는 주변 블록을 설명하기 위한 도면이다.
머지 모드(merge mode)가 적용되는 경우, 현재 예측 블록의 움직임 정보가 직접적으로 전송되지 않고, 주변 예측 블록의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 예측 블록의 움직임 정보를 유도하게 된다. 따라서, 머지 모드를 이용하였음을 알려주는 플래그 정보 및 주변의 어떤 예측 블록을 이용하였는지를 알려주는 머지 인덱스를 전송함으로써 현재 예측 블록의 움직임 정보를 지시할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에서,
본 명세서의 실시예는 인코더는 머지 모드를 수행하기 위해서 현재 예측 블록의 움직임 정보를 유도하기 위해 이용되는 머지 후보 블록(merge candidate block)을 탐색할 수 있다. 예를 들어, 상기 머지 후보 블록은 최대 5개까지 이용될 수 있으나, 본 명세서의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 그리고, 상기 머지 후보 블록의 최대 개수는 슬라이스 헤더(또는 타일 그룹 헤더)에서 전송될 수 있으며, 본 명세서의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 상기 머지 후보 블록들을 찾은 후, 인코더는 머지 후보 리스트를 생성할 수 있고, 이들 중 가장 작은 비용을 갖는 머지 후보 블록을 최종 머지 후보 블록으로 선택할 수 있다.
본 명세서의 실시예는 상기 머지 후보 리스트를 구성하는 머지 후보 블록에 대한 다양한 실시예를 제공한다.
상기 머지 후보 리스트는 예를 들어 5개의 머지 후보 블록을 이용할 수 있다. 예를 들어, 4개의 공간적 머지 후보(spatial merge candidate)와 1개의 시간적 머지 후보(temporal merge candidate)를 이용할 수 있다. 구체적 예로, 공간적 머지 후보의 경우 도 12에 도시된 블록들을 공간적 머지 후보로 이용할 수 있다.
도 13은 본 발명이 적용되는 일 실시예에 따른 머지 후보 리스트 구성 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 13을 참조하면, 코딩 장치(인코더/디코더)는 현재 블록의 공간적 주변 블록들을 탐색하여 도출된 공간적 머지 후보들을 머지 후보 리스트에 삽입한다(S1301). 예를 들어, 상기 공간적 주변 블록들은 상기 현재 블록의 좌하측 코너 주변 블록, 좌측 주변 블록, 우상측 코너 주변 블록, 상측 주변 블록, 좌상측 코너 주변 블록들을 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시로서 상술한 공간적 주변 블록들 이외에도 우측 주변 블록, 하측 주변 블록, 우하측 주변 블록 등 추가적인 주변 블록들이 더 상기 공간적 주변 블록들로 사용될 수 있다. 코딩 장치는 상기 공간적 주변 블록들을 우선순위를 기반으로 탐색하여 가용한 블록들을 검출하고, 검출된 블록들의 움직임 정보를 상기 공간적 머지 후보들로 도출할 수 있다. 예를 들어, 인코더 및 디코더는 도 12에 도시된 5개의 블록들을 A1, B1, B0, A0, B2의 순서대로 탐색하여, 가용한 후보들을 순차적으로 인덱싱하여 머지 후보 리스트로 구성할 수 있다.
코딩 장치는 상기 현재 블록의 시간적 주변 블록을 탐색하여 도출된 시간적 머지 후보를 상기 머지 후보 리스트에 삽입한다(S1302). 상기 시간적 주변 블록은 상기 현재 블록이 위치하는 현재 픽처와 다른 픽처인 참조 픽처 상에 위치할 수 있다. 상기 시간적 주변 블록이 위치하는 참조 픽처는 collocated 픽처 또는 col 픽처라고 불릴 수 있다. 상기 시간적 주변 블록은 상기 col 픽처 상에서의 상기 현재 블록에 대한 동일 위치 블록(co-located block)의 우하측 코너 주변 블록 및 우하측 센터 블록의 순서로 탐색될 수 있다.
한편, motion data compression이 적용되는 경우, 상기 col 픽처에 일정 저장 단위마다 특정 움직임 정보를 대표 움직임 정보로 저장할 수 있다. 이 경우 상기 일정 저장 단위 내의 모든 블록에 대한 움직임 정보를 저장할 필요가 없으며 이를 통하여 motion data compression 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 일정 저장 단위는 예를 들어 16x16 샘플 단위, 또는 8x8 샘플 단위 등으로 미리 정해질 수도 있고, 또는 인코더에서 디코더로 상기 일정 저장 단위에 대한 사이즈 정보가 시그널링될 수도 있다. 상기 motion data compression이 적용되는 경우 상기 시간적 주변 블록의 움직임 정보는 상기 시간적 주변 블록이 위치하는 상기 일정 저장 단위의 대표 움직임 정보로 대체될 수 있다.
즉, 이 경우 구현 측면에서 보면, 상기 시간적 주변 블록의 좌표에 위치하는 예측 블록이 아닌, 상기 시간적 주변 블록의 좌표(좌상단 샘플 포지션)를 기반으로 일정 값만큼 산술적 오른쪽 쉬프트 후 산술적 왼쪽 쉬프트 한 위치를 커버하는 예측 블록의 움직임 정보를 기반으로 상기 시간적 머지 후보가 도출될 수 있다. 예를 들어, 상기 일정 저장 단위가 2nx2n 샘플 단위인 경우, 상기 시간적 주변 블록의 좌표가 (xTnb, yTnb)라 하면, 수정된 위치인 ((xTnb>>n)<<n), (yTnb>>n)<<n))에 위치하는 예측 블록의 움직임 정보가 상기 시간적 머지 후보를 위하여 사용될 수 있다.
구체적으로, 예를 들어, 상기 일정 저장 단위가 16x16 샘플 단위인 경우, 상기 시간적 주변 블록의 좌표가 (xTnb, yTnb)라 하면, 수정된 위치인 ((xTnb>>4)<<4), (yTnb>>4)<<4))에 위치하는 예측 블록의 움직임 정보가 상기 시간적 머지 후보를 위하여 사용될 수 있다. 또는 예를 들어, 상기 일정 저장 단위가 8x8 샘플 단위인 경우, 상기 시간적 주변 블록의 좌표가 (xTnb, yTnb)라 하면, 수정된 위치인 ((xTnb>>3)<<3), (yTnb>>3)<<3))에 위치하는 예측 블록의 움직임 정보가 상기 시간적 머지 후보를 위하여 사용될 수 있다.
코딩 장치는 현재 머지 후보들의 개수가 최대 머지 후보들의 개수보다 작은지 여부를 확인할 수 있다(S1303). 상기 최대 머지 후보들의 개수는 미리 정의되거나 인코더에서 디코더로 시그널링될 수 있다. 예를 들어, 인코더는 상기 최대 머지 후보들의 개수에 관한 정보를 생성하고, 인코딩하여 비트스트림 형태로 상기 디코더로 전달할 수 있다. 상기 최대 머지 후보들의 개수가 다 채워지면 이후의 후보 추가 과정은 진행하지 않을 수 있다.
상기 확인 결과 상기 현재 머지 후보들의 개수가 상기 최대 머지 후보들의 개수보다 작은 경우, 코딩 장치는 추가 머지 후보를 상기 머지 후보 리스트에 삽입한다(S1304). 상기 추가 머지 후보는 예를 들어 ATMVP, combined bi-predictive 머지 후보 (현재 슬라이스의 슬라이스 타입이 B 타입인 경우) 및/또는 영벡터 머지 후보를 포함할 수 있다.
상기 확인 결과 상기 현재 머지 후보들의 개수가 상기 최대 머지 후보들의 개수보다 작지 않은 경우, 코딩 장치는 상기 머지 후보 리스트의 구성을 종료할 수 있다. 이 경우 인코더는 RD(rate-distortion) cost 기반으로 상기 머지 후보 리스트를 구성하는 머지 후보들 중 최적의 머지 후보를 선택할 수 있으며, 상기 선택된 머지 후보를 가리키는 선택 정보(ex. merge index)를 디코더로 시그널링할 수 있다. 디코더는 상기 머지 후보 리스트 및 상기 선택 정보를 기반으로 상기 최적의 머지 후보를 선택할 수 있다.
상기 선택된 머지 후보의 움직임 정보가 상기 현재 블록의 움직임 정보로 사용될 수 있으며, 상기 현재 블록의 움직임 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 예측 샘플들을 도출할 수 있음을 상술한 바와 같다. 인코더는 상기 예측 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록의 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있으며, 상기 레지듀얼 샘플들에 관한 레지듀얼 정보를 디코더로 시그널링할 수 있다. 디코더는 상기 제지듀얼 정보를 기반으로 도출된 레지듀얼 샘플들 및 상기 예측 샘플들을 기반으로 복원 샘플들을 생성하고, 이를 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있음은 상술한 바와 같다.
스킵 모드(skip mode)가 적용되는 경우, 앞에서 머지 모드가 적용되는 경우와 동일한 방법으로 상기 현재 블록의 움직임 정보를 도출할 수 있다. 다만, 스킵 모드가 적용되는 경우 해당 블록에 대한 레지듀얼 신호가 생략되며 따라서 예측 샘플들이 바로 복원 샘플들로 이용될 수 있다.
MVP 모드
도 14는 본 발명이 적용되는 일 실시예에 따른 머지 후보 리스트 구성 방법을 예시하는 흐름도이다.
MVP(Motion Vector Prediction) 모드가 적용되는 경우, 복원된 공간적 주변 블록(예를 들어, 앞서 도 12에서 설명한 주변 블록일 수 있다)의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록(또는 Col 블록)에 대응하는 움직임 벡터를 이용하여, 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, mvp) 후보 리스트가 생성될 수 있다. 즉, 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록에 대응하는 움직임 벡터는 움직임 벡터 예측자 후보로 사용될 수 있다.
상기 예측에 관한 정보는 상기 리스트에 포함된 움직임 벡터 예측자 후보들 중에서 선택된 최적의 움직임 벡터 예측자 후보를 지시하는 선택 정보(ex. MVP 플래그 또는 MVP 인덱스)를 포함할 수 있다. 이 때, 예측부는 상기 선택 정보를 이용하여, 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터 예측자 후보들 중에서, 현재 블록의 움직임 벡터 예측자를 선택할 수 있다. 인코딩 장치의 예측부는 현재 블록의 움직임 벡터와 움직임 벡터 예측자 간의 움직임 벡터 차분(MVD)을 구할 수 있고, 이를 인코딩하여 비트스트림 형태로 출력할 수 있다. 즉, MVD는 현재 블록의 움직임 벡터에서 상기 움직임 벡터 예측자를 뺀 값으로 구해질 수 있다. 이 때, 디코딩 장치의 예측부는 상기 예측에 관한 정보에 포함된 움직임 벡터 차분을 획득하고, 상기 움직임 벡터 차분과 상기 움직임 벡터 예측자의 가산을 통해 현재 블록의 상기 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 디코딩 장치의 예측부는 참조 픽처를 지시하는 참조 픽처 인덱스 등을 상기 예측에 관한 정보로부터 획득 또는 유도할 수 있다. 예를 들어, 움직임 벡터 예측자 후보 리스트는 도 14에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.
어파인 모션 예측(Affine motion prediction)
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 모션 모델들(motion models)의 예를 도시한다.
종래의 영상 압축 기술(예컨대, HEVC(high efficiency video coding))은 부호화 블록의 모션(motion)을 표현하기 위해 하나의 모션 벡터(motion vector)를 사용한다. 비록 블록 마다 하나의 모션 벡터를 사용하는 방식이 블록 단위의 최적 모션을 표현했을 수 있지만, 실제 각 화소의 최적의 모션은 아닐 수 있다. 따라서, 화소 단위에서 최적의 모션 벡터를 결정할 수 있다면 부호화 효율을 높일 수 있을 것이다. 그리하여, 본 명세서의 실시예는 다수의 모션 모델(multi motion model)을 사용하여 비디오 신호를 부호화 또는 복호화하는 모션 예측(motion prediction) 방법에 대하여 설명한다. 특히, 2개 내지 4개의 제어점의 모션 벡터를 이용하여 블록의 각 화소 단위 또는 서브 블록 단위에서 모션 벡터를 표현할 수 있으며, 이러한 복수의 제어점의 모션 벡터를 사용한 예측 기법은 어파인 모션 예측(affine motion prediction), 어파인 예측(affine prediction) 등으로 지칭될 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 어파인 모션 모델(affine motion model)은 도 15에 도시된 바와 같은 4개의 모션 모델을 표현할 수 있다. Affine motion model이 표현할 수 있는 motion 중 3가지 motion(translation, scale, rotate)dmf 표현하는 affine motion model을 similarity(or simplified) affine motion model이라고 지칭하며, 본 명세서의 실시예들을 설명함에 있어서, 설명의 편의를 위해 similarity(or simplified) affine motion model을 기준으로 설명하나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 어파인 모션 예측을 위한 제어점 모션 벡터의 예를 도시한다.
도 16과 같이 어파인 모션 예측은 2개의 제어점 모션 벡터(control point motion vector, CPMV) 쌍(pair), v_0 및 v_1을 이용하여 블록이 포함하는 화소 위치(또는 서브 블록)의 모션 벡터를 결정할 수 있다. 이때 모션 벡터들의 집합은 어파인 모션 벡터 필드(motion vector field, MVF)로 지칭될 수 있다. 이때, 어파인 모션 벡터 필드는 아래의 수학식 1이 이용하여 결정될 수 있다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000002
수학식 1에서, v_0(v_0={v_0x,v_0y})는 현재 블록(1300)의 좌상측 위치의 제1 제어점의 모션 벡터(CPMV0)를 나타내고, v_1(v_1={v_1x,v_1y})은 현재 블록(1300)의 우상측 위치의 제2 제어점의 모션 벡터(CPMV1)를 나타낸다. 그리고, w는 현재 블록(1300)의 너비(width)를 나타낸다. v(v={v_x,v_y})는 {x,y} 위치에서의 모션 벡터를 나타낸다. 서브 블록(또는 화소) 단위의 모션 벡터는 상기 수학식 1을 이용하여 유도될 수 있다. 일 실시예에서 모션 벡터 정밀도는 1/16 정밀도로 라운딩될 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 어파인 모션 예측이 적용된 블록의 각 서브 블록 별 모션 벡터의 예를 도시한다.
도 17을 참조하면, 부호화 또는 복호화 과정에서 어파인 모션 벡터 필드(MVF)는 화소 단위 혹은 블록 단위에서 결정될 수 있다. 즉, 어파인 움직임 예측에서 현재 블록의 움직임 벡터는 화소 단위 또는 서브 블록 단위로 유도될 수 있다.
화소 단위로 어파인 모션 벡터 필드가 결정되는 경우 각 화소값을 기준으로 모션 벡터가 얻어지고, 블록 단위의 경우 블록의 중앙 화소값을 기준으로 해당 블록의 모션 벡터가 얻어질 수 있다. 본 문서에서, 도 17과 같이 어파인 모션 벡터 필드(MVF)가 4*4 블록 단위에서 결정되는 경우가 가정된다. 다만, 이것은 설명의 편의를 위한 것이지 본 명세서의 실시예가 한정되는 것은 아니다. 도 17은 부호화 블록이 16*16개의 샘플로 구성되고, 4*4 사이즈의 블록 단위로 어파인 모션 벡터 필드(MVF)가 결정되는 경우의 예를 도시한다.
어파인 모션 예측(affine motion prediction)은 어파인 머지 모드(affine merge mode 또는 AF_MERGE)와 어파인 인터 모드(affine inter mode 또는 AF_INTER)를 포함할 수 있다. AF_INTER 모드는 4개의 파라미터 기반 모션 모델을 이용하는 AF_4_INTER 모드와 6개의 파라미터 기반 모션 모델을 이용하는 AF_6_INTER 모드를 포함할 수 있다.
어파인 머지 모드(Affine merge mode)
AF_MERGE는 어파인 움직임 예측으로서 코딩된 주변 블록의 어파인 움직임 모델에 따라 제어점 모션 벡터 (Control Point Motion Vector: CPMV)를 결정한다. 검색 순서에서 어파인 코딩된 주변 블록은 AF_MERGE를 위해 사용될 수 있다. 하나 이상의 인접 블록이 어파인 움직임 예측으로서 코딩될 때, 현재 블록은 AF_MERGE로서 코딩될 수 있다.
즉, 어파인 머지 모드가 적용되는 경우, 주변 블록의 CPMV들을 이용하여 현재 블록의 CPMV들을 도출될 수 있다. 이 경우 주변 블록의 CPMV들이 그대로 현재 블록의 CPMV들로 사용될 수도 있고, 주변 블록의 CPMV들이 상기 주변 블록의 사이즈 및 상기 현재 블록의 사이즈 등을 기반으로 수정되어 현재 블록의 CPMV들로 사용될 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 어파인 머지 모드(affine merge mode)에서 어파인 모션 예측에 사용되는 주변 블록의 예를 도시한다.
어파인 머지(AF_MERGE) 모드에서, 인코더는 아래와 같은 과정과 같이 부호화를 수행할 수 있다.
스텝-1: 현재 부호화 블록(1800)의 주변 블록 A 내지 E(1810, 1820, 1830, 1840, 1850)를 알파벳 순서대로 스캐닝(scanning)하고, 스캐닝 순서 기준 첫 번째로 어파인 예측 모드로 부호화된 블록을 어파인 머지(AF_MERGE)의 후보 블록으로 결정
스텝-2: 결정된 후보 블록의 제어점 모션 벡터(CPMV)를 이용하여 어파인 모션 모델을 결정
스텝-3: 후보 블록의 어파인 모션 모델에 따라 현재 블록(1800)의 제어점 모션 벡터(CPMV)가 결정되고, 현재 블록(1800)의 MVF 결정
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 어파인 모션 예측이 적용된 주변 블록을 사용하여 어파인 모션 예측이 수행되는 블록의 예를 도시한다.
예를 들어, 도 19와 같이 블록 A(1920)가 어파인 모드(affine mode)로 부호화된 경우, 블록 A(1920)을 후보 블록으로 결정한 후 블록 A(1920)의 제어점 모션 벡터(CPMV)들(예컨대, v2 및 v3)를 이용하여 어파인 모션 모델(affine motion model)을 유도한 후 현재 블록(1900)의 제어점 모션 벡터(CPMV) v0 및 v1을 결정할 수 있다. 현재 블록(1900)의 제어점 모션 벡터(CPMV)를 기반으로 하여 현재 블록(1900)의 어파인 모션 벡터 필드(MVF)가 결정되고, 부호화가 수행될 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 주변 어파인 부호화 블록을 이용하여 머지 후보 리스트를 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 20을 참조하면, 어파인 머지 후보를 이용하여 CPMV 쌍을 결정하는 경우, 도 20에 도시된 바와 같은 후보가 사용될 수 있다. 도 20에서, 후보리스트의 스캔 순서는 A, B, C, D, E로 설정된 경우를 가정한다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 순서로 미리 설정될 수 있다.
실시예로서, 만약, 주변 블록(즉, A, B, C, D, E)에서 이용 가능한 어파인 모드(또는 어파인 예측)로 부호화된 후보(이하, 어파인 후보로 지칭될 수 있다)의 수가 0일 때, 현재 블록의 어파인 머지 모드는 스킵될 수 있다. 만약, 이용 가능한 어파인 후보의 수가 하나인 경우(예를 들어, A), 해당 후보의 움직임 모델이 현재 블록의 제어점 모션 벡터(CPMV_0 및 CPMV_1)를 유도하는데 이용될 수 있다. 이 경우, 해당 후보를 지시하는 인덱스가 요구(또는 코딩)되지 않을 수 있다. 만약, 이용 가능한 어파인 후보의 수가 둘 이상인 경우, 스캐닝 순서 상 2개의 후보가 AF_MERGE에 대한 후보 리스트로 구성될 수 있다. 이 경우, 후보 리스트 내에서 선택된 후보를 지시하는 인덱스와 같은 후보 선택 정보가 시그널링될 수 있다. 상기 선택 정보는 플래그 또는 인덱스 정보일 수 있으며, AF_MERGE_flag, AF_merge_idx 등으로 지칭될 수 있다.
본 명세서의 실시예에서, 현재 블록에 대한 움직임 보상은 서브 블록의 크기를 기반으로 수행될 수 있다. 이 경우, 어파인 블록(즉, 현재 블록)의 서브 블록 크기가 유도된다. 만약 서브 블록의 폭과 높이가 모두 4개의 루마 샘플들보다 크면, 각 서브 블록에 대한 움직임 벡터가 도출되고, DCT-IF 기반 움직임 보상(휘도에 대한 1/16 펠 및 색차에 대한 1/32)이 서브 블록에 대해서 수행될 수 있다. 그렇지 않으면, 향상된 이중 선형 보간 필터 기반 움직임 보상(enhanced bi-linear interpolation filter based motion compensation)이 전체 어파인 블록에 대해서 수행될 수 있다.
본 명세서의 실시예에서, 머지/스킵 플래그(merge/skip flag)가 참이고 CU에 대한 폭과 높이 둘다가 8보다 크거나 동일할 때, CU 레벨에서 어파인 플래그는 어파인 머지 모드가 사용되는지를 지시하는 비트스트림(bitstream)을 통해 시그널링된다. CU가 AF_MERGE 로서 코딩될 때, 최대값 ‘5’를 갖는 머지 후보 인덱스는 어파인 머지 후보 리스트에서 움직임 정보 후보가 CU를 위해서 사용되는 것을 지정하기 위해서 시그널링된다.
도 21 및 도 22는 본 발명의 실시예에 따른 어파인 예측으로 부호화된 주변 블록을 사용하여 어파인 머지 후보 리스트를 구성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21을 참조하면, 어파인 머지 후보 리스트는 다음의 단계들로서 구성된다.
1) 모델 기반 어파인 후보들 삽입
모델 기반 어파인 후보는 후보가 어파인 모드로 코딩된 유효한 주변 재구성된 블록으로부터 도출된다는 것을 의미한다. 도 21에 도시된 바와 같이, 후보 블록에 대한 스캔 순서는 좌측(A), 상측(b), 우상측(C) 및 좌하측(D)으로부터 좌상측(E)이다.
주변 좌하측 블록(A)가 6-파라미터 어파인 모드에서 코딩되면, 블록(A)를 포함하는 CU의 좌상측 코너, 우상측 코너, 및 좌하측 코너의 움직임 벡터들(v_4, v_5, v_6)을 얻게 된다. 현재 블록 상의 좌상측 코너의 움직임 벡터들(v_0, v_1, v_2)은 6-파라미터 어파인 모델에 의한 움직임 벡터들(v_4, v_5, and v_6)에 따라서 계산된다.
주변 좌하측 블록(A)가 4-파라미터 어파인 모드에서 코딩되면, 블록(A)를 포함하는 CU의 좌상측 코너와 우상측 코너의 움직임 벡터들(v_4, v_5)을 얻게 된다. 현재 블록 상의 좌상측 코너의 움직임 벡터들(v_0, v_1)은 4-파라미터 어파인 모델에 의한 움직임 벡터들(v_4, v_5)에 따라서 계산된다.
2) 제어점 기반 어파인 후보들 삽입
도 21을 참조하면, 제어점 기반 후보는 각 제어점의 주변 움직임 정보를 결합하여 후보가 구성되는 것을 의미한다.
제어점들에 대한 움직임 정보는 먼저 도 21에 도시된 지정된 공간 이웃 블록들과 시간 이웃 블록으로부터 도출된다. CP_k (k=1, 2, 3, 4)는 k번째 제어점을 나타낸다. 또한, A, B, C, D, E, F 및 G는 CP_k (k=1, 2, 3)를 예측하기 위한 공간 위치이고, H는 CP4를 예측하기 위한 시간 위치이다.
CP_1, CP_2, CP_3 및 CP_4의 좌표들은 각각 (0, 0), (W, 0), (H, 0) 및 (W, H)이고, 여기에서 W 및 H는 현재 블록의 폭과 높이이다.
각 제어점의 움직임 정보는 다음 우선 순위에 따라서 얻어진다.
CP_1에 대해서, 체킹 우선 순위는 A→B→C 이고, A가 이용가능하면 A가 사용된다. 그렇지 않고, B가 이용가능하면 B가 사용된다. A와 B 둘다 이용가능하지 않으면, C가 사용된다. 만약에 3개의 후보들 모두가 이용가능하지 않으면, CP1의 움직임 정보는 얻을 수 없다.
CP_2 에 대해서, 체킹 우선 순위는 E→D 이다.
CP_3에 대해서, 체킹 우선 순위는 G→F 이다.
CP_4에 대해서, H가 사용된다.
두 번째로, 제어점의 조합들이 움직임 모델을 구성하는데 사용된다.
개의 제어점의 움직임 벡터들은 4-파라미터 어파인 모델에서 변환 파라미터들을 산출하는데 필요하다. 2개의 제어점은 다음 6개의 조합들({CP_1, CP_4}, {CP_2, CP_3}, {CP_1, CP_2}, {CP_2, CP_4}, {CP_1, CP_3}, {CP_3, CP_4}) 중의 하나로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 4-파라미터 어파인 움직임 모델을 구성하는데 CP_1 및 CP_2 제어점들을 사용하는 것은 “Affine (CP_1, CP_2)”으로 표기된다.
3개의 제어점의 움직임 벡터들은 6-파라미터 어파인 모델에서 변환 파라미터들을 산출하는데 필요하다. 3개의 제어점은 다음 4개의 조합들({CP_1, CP_2, CP_4}, {CP_1, CP_2, CP_3}, {CP_2, CP_3, CP_4}, {CP_1, CP_3, CP_4}) 중의 하나로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 6-파라미터 어파인 움직임 모델을 구성하는데 CP_1, CP_2 및 CPv3 제어점들을 사용하는 것은 “Affine (CP_1, CP_2, CP_3)”으로 표기된다.
또한, 본 명세서의 실시예에서, 어파인 머지 모드에서, 어파인 머지 후보가 존재하면, 그것은 언제나 6-파라미터 어파인 모드로서 고려될 수 있다.
어파인 인터 모드(affine inter mode)
도 23은 본 발명이 실시예에 따른 어파인 인터 모드(affine inter mode)에서 어파인 모션 예측에 사용되는 주변 블록의 예를 도시한다.
도 23을 참조하면, 어파인 모션 예측(affine motion prediction)은 어파인 머지 모드(affine merge mode 또는 AF_MERGE)와 어파인 인터 모드(affine inter mode 또는 AF_INTER)를 포함할 수 있다. 어파인 인터 모드(AF_INTER)에서, 2개의 제어점 모션 벡터 예측(control point motion vector prediction, CPMVP)와 CPMV를 결정한 후 차이에 해당하는 제어점 모션 벡터 차분 값(control point motion vector difference, CPMVD)이 인코더로부터 디코더로 전송될 수 있다. 구체적인 어파인 인터 모드(AF_INTER)의 부호화 과정은 아래와 같을 수 있다.
스텝-1: 2개의 CPMVP 쌍(pair) 후보(candidate) 결정
스텝-1.1: 최대 12개의 CPMVP 후보 조합 결정 (아래의 수학식 2 참조)
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000003
수학식 2에서, v_0는 현재 블록(2300)의 좌상측 제어점(2310)에서의 모션 벡터(CPMV0), v_1은 현재 블록(2300)의 우상측 제어점(2311)에서의 모션 벡터(CPMV1), v_2는 현재 블록(2300)의 좌하측 제어점(2312)에서의 모션 벡터(CPMV2)이고, v_A는 현재 블록(2300)의 좌상측 제어점(2310)의 좌상측에 인접한 주변 블록 A(2320)의 모션 벡터, v_B는 현재 블록(2300)의 좌상측 제어점(2310)의 상측에 인접한 주변 블록 B(2322)의 모션 벡터, vC는 현재 블록(2300)의 좌상측 제어점(2310)의 좌측에 인접한 주변 블록 C(2324)의 모션 벡터, v_D는 현재 블록(2300)의 우상측 제어점(2311)의 상측에 인접한 주변 블록 D(2326)의 모션 벡터, v_E는 현재 블록(2300)의 우상측 제어점(2311)의 우상측에 인접한 주변 블록 E(2328)의 모션 벡터, v_F는 현재 블록(2300)의 좌하측 제어점(2312)의 좌측에 인접한 주변 블록 F(2330)의 모션 벡터, v_G는 현재 블록(2300)의 좌하측 제어점(2312)의 좌측에 인접한 주변 블록 G(2332)의 모션 벡터를 나타낸다.
스텝-1.2: CPMVP 후보 조합 중 차이값(difference value, DV)이 작은 값 기준으로 정렬(sorting)하여 상위 2개의 후보 사용 (아래의 수학식 3 참조)
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000004
v_0x는 현재 블록(2300)의 좌상측 제어점(2310)의 모션 벡터(V0 또는 CPMV0)의 x축 엘레먼트, v_1x는 현재 블록(2300)의 우상측 제어점(2311)의 모션 벡터(V1 또는 CPMV1)의 x축 엘레먼트, v_2x는 현재 블록(2300)의 좌하측 제어점(2312)의 모션 벡터(V_2 또는 CPMV_2)의 x축 엘레먼트, v_0y는 현재 블록(2300)의 좌상측 제어점(2310)의 모션 벡터(V_0 또는 CPMV_0)의 y축 엘레먼트, v_1y는 현재 블록(2300)의 우상측 제어점(2311)의 모션 벡터(V_1 또는 CPMV_1)의 y축 엘레먼트, v_2y는 현재 블록(2300)의 좌하측 제어점(2312)의 모션 벡터(V_2 또는 CPMV_2)의 y축 엘레먼트, w는 현재 블록(2300)의 폭(width), h는 현재 블록(2300)의 높이(height)를 나타낸다.
스텝-2: 제어점 모션 벡터 예측자(CPMVP) 쌍 후보가 2 보다 작은 경우 AMVP 후보 리스트를 사용
스텝-3: 2개의 후보들 각각에 대해 제어점 모션 벡터 예측자(CPMVP)를 결정하고 RD cost를 비교하여 작은 값을 갖는 후보와 CPMV를 최적으로 선택
스텝-4: 최적의 후보에 해당하는 인덱스와 제어점 모션 벡터 차분값(control point motion vector difference, CPMVD) 전송
본 명세서의 실시예에서, AF_INTER에서, CPMVP 후보의 구성 과정이 제공된다. AMVP와 동일하게, 후보 개수는 2이고, 후보 리스트의 위치를 지시하는 인덱스가 시그널링된다.
CPMVP 후보 리스트의 구성 과정은 다음과 같다.
1) 주변 블록들을 스캔하여 이것이 어파인 움직임 예측으로서 코딩되는지를 체크한다. 스캔된 블록이 어파인 예측으로서 코딩되면, 후보 개수가 2가 될 때까지 스캔된 주변 블록의 어파인 움직임 모델로부터 현재 블록의 움직임 벡터쌍을 도출한다.
2) 후보 개수가 2보다 작으면, 후보 구성 과정을 수행한다. 또한, 본 명세서의 실시예에서, 4-파라미터(2-제어점) 어파인 인터 모드가 줌-인/아웃(zoom-in/out) 및 회전의 움직임 모델과 콘텐츠를 예측하는데 사용된다. 도 16에 도시된 바와 같이, 블록의 어파인 움직임 필드(field)는 2개의 제어점 움직임 벡터들에 의해 기술된다.
블록의 모션 벡터 필드(motion vector field: MVF)는 앞에서 기술된 식 1에 의해 기술된다.
종래 기술에서, AMVP(advanced motion vector prediction) 모드는 MVP (motion vector prediction) 인덱스와 MVDs (motion vector differences)를 시그널링하는데 필요하다. AMVP 모드가 본 발명에 적용될 때, 어파인_플래그(affine_flag)는 어파인 예측이 사용되는지를 지시하도록 시그널링된다. 어파인 예측이 적용되면, inter_dir, ref_idx, mvp_index, 및 2개의 MVDs (mvd_x 및 mvd_y)의 신택스가 시그널링된다. 2개의 어파인 MVP 쌍을 포함하는 어파인 MVP 쌍 후보 리스트가 생성된다. 시그널링된 mvp_index는 이들 중 하나를 선택하는데 사용된다. 어파인 MVP 쌍은 두 종류의 어파인 MVP 후보들에 의해 생성된다. 하나는 공간적 계승 어파인 후보(spatial inherited affine candidate)이고, 다른 하나는 코너 도출된 어파인 후보(corner derived affine candidate)이다. 주변 CU들이 어파인 모드로 코딩되면, 공간적 계승 어파인 후보들이 생성될 수 있다. 주변 어파인 코딩된 블록의 어파인 움직임 모델은 2-제어점 MVP 쌍(two-control-point MVP pair)의 움직임 벡터들을 생성하기 사용된다. 공간적 계승 어파인 후보의 2-제어점 MVP 쌍의 MV들은 다음의 식들을 사용함으로써 도출된다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000005
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000006
V_B0, V_B1, 및 V_B2가 어떤 참조/주변 CU의 좌상측 MV, 우상측 MV, 및 좌하측 MV로 대체될 수 있는 경우, (posCurCU_X, posCurCU_Y)는 프레임의 좌상측 샘플에 대한 현재 CU의 좌상측 샘플의 위치이고, (posRefCU_X, posRefCU_Y)는 프레임의 좌상측 샘플에 대한 참조/주변 CU의 좌상측 샘플의 위치이다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000007
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000008
도 24는 본 발명이 실시예에 따른 어파인 인터 모드(affine inter mode)에서 어파인 모션 예측에 사용되는 주변 블록의 예를 도시한다.
도 24를 참조하면, MVP 쌍의 개수가 2보다 작으면, 코너 도출된 어파인 후보가 사용된다. 주변 움직임 백터들은 도 24에 도시된 바와 같이 어파인 MVP 쌍을 도출하는데 사용된다. 제 1 코너 도출된 어파인 후보에 대해서, 세트 A (A0, A1 및 A2)에서 제 1 이용가능한 MV와 세트 B (B0 및 B1)에서 제 1 이용가능한 MV는 제 1 MVP 쌍을 구성하는데 사용된다. 제 2 코너 도출된 어파인 후보에 대해서, 세트 A에서 제 1 이용가능한 MV와 세트 C (C0 및 C1)에서 제 1 이용가능한 MV는 우상측 제어점의 MV를 계산하는데 사용된다. 세트 A에서 제 1 이용가능한 MV와 계산된 우상측 제어점 MV는 제 2 MVP 쌍이다.
본 명세서의 실시예에서, 2개(3개)의 후보들{mv_0, mv_1} ({mv_0, mv_1, mv_2) 을 포함하는 2개의 후보 세트는 어파인 움직임 모델의 2개(3개) 제어점을 예측하는데 사용된다. 주어진 모션 벡터 차분들(mvd_0, mvd_1, mvd_2)과 제어점들은 다음 식들을 사용함으로써 계산된다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000009
도 25 및 도 26은 본 발명이 실시예에 따른 어파인 인터 모드(affine inter mode)에서 주변 블록의 모션 정보를 이용하여 모션 벡터 후보를 유도하는 방법을 예시하는 도면이다.
상기 어파인 후보 리스트는 어파인 움직임을 공간적 이웃 블록들(외삽된 어파인 후보들)로로부터 연장하고 공간적 이웃 블록들(가상의 어파인 후보들)로부터의 모션 벡터들의 조합에 의해 첨부된다(appended). 후보 집합들은 아래와 같이 설정된다:
1. 최대 2개의 다른 어파인 MV 예측자 집합들이 인접 블록들의 어파인 움직임으로부터 유도된다. 인접 블록들 A0, A1, B0, B1, 및 B2가 도 25에 도시된 것처럼 확인된다. 만약 인접 블록이 어파인 움직임 모델에 의해 부호화되고 그 참조 프레임이 현재 블록의 참조 프레임과 동일하면, 현재 블록의 (4-파라미터 어파인 모델에 대한) 2개 또는 (6-파라미터 어파인 모델에 대한) 3개의 제어점들이 인접 블록들의 어파인 모델로부터 유도된다.
2. 도 29는 가상의 어파인 후보 집합을 생성하기 위해 사용되는 인접 블록들을 도시한다. 인접 MV들은 3개의 그룹들로 분할된다: S_0={mv_A, mv_B, mv_C}, S_1={mv_D, mv_E}, S_2={mv_F, mv_G}. mv_0는 S0에서 현재 블록과 동일한 참조 픽처를 참조하는 첫번째 MV이다. mv_2는 S1에서 현재 블록과 동일한 참조 픽처를 참조하는 첫번째 MV이다.
만약 mv_0와 mv_1이 주어지면, mv_2는 아래의 수학식 9에 의해 유도될 수 있다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000010
수학식 9에서, 현재 블록 사이즈는 WxH이다.
만약 mv_0과 mv_2만이 주어지면, mv_1은 아래의 수학식 10에 의해 유도될 수 있다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000011
본 명세서의 일 실시예에서, 어파인 인터 예측은 아래의 시퀀스(sequence)에 따라 수행될 수 있다.
입력: 어파인 움직임 파라미터들, 참조 픽처 샘플들
출력: CU의 예측 블록
프로세스
- 어파인 블록의 서브-블록 사이즈를 유도
- 서브-블록의 폭과 너비 모드 4 루마 샘플들(luma samples)보다 크면,
- 각각의 서브 블록에 대해
- 서브-블록의 움직임 벡터를 유도
- DCT-IF 기반의 움직임 보상(루마에 대해 1/16 pel, 색차에 대해 1/32 pel)이 서브-블록들에 대해 수행(invoked)
- 그렇지 않으면, 향상된 바이-리니어 보간 필터(enhenced bi-linear interpolation filter) 기반의 보상이 전체 어파인 블록에 대해 수행됨(invoked)
또한, 본 명세서의 일 실시예에서, 머지/스킵 플래그가 거짓(false)이고 CU에 대한 폭과 너비가 8보다 크거나 같으면, CU 레벨에서 어파인 플래그가 어파인 인터 모드가 사용될 지 여부를 지시하기 위해 시그널링 된다. CU가 어파인 인터 모드로서 코딩되면, 모델 플래그가 4-파라미터 또는 6-파라미터 어파인 모델이 상기 CU에 대해 적용되는지 여부를 지시하기 위해 시그널링된다. 만약 모델 플래그가 참(true)인 경우, AF_6_INTER mode(6-파라미터 어파인 모델)이 적용되고 3개의 MVD들이 파싱되고, 그렇지 않으면, AF_4_INTER mode(4-파라미터 어파인 모델)이 적용되고 2개의 MVD들이 파싱된다.
AF_4_INTER 모드에서, 어파인 머지 모드와 유사하게, 어파인 어파인 모드에 의해 코딩된 인접 블록들로부터 외삽된 움직임 벡터 쌍들이 생성되고 첫번째로 후보 리스트에 삽입된다.
이후, 만약 후보 리스트의 사이즈가 4보다 작으면, 움직임 벡터 쌍 {(v_0,v_1)|v0={v_A,v_B,v_c},v_1={v_D, v_E}}을 갖는 후보들이 인접 블록들을 사용함으로써 생성된다. 도 22에 도시된 것과 같이, v_0가 블록 A, B, C의 움직임 벡터들로부터 선택된다. 인접 블록으로부터의 움직임 벡터는 참조 리스트와 인접 블록에 대한 참조의 POC 현재 CU에 대한 참조의 POC 및 현재 CU의 사이의 관계에 따라 스케일된다. 그리고 인접 블록 D와 E로부터 v_1을 선택하는 접근 방식은 유사하다. 후보 리스트가 4보다 크면, 후보들은 (후보 쌍에서 2개의 모션 벡터들과 유사하게) 인접 움직임 벡터들의 일관성(consistency)에 따라 우선적으로 정렬되고 첫번째 4개의 후보들이 보존된다.
만약 후보 리스트의 개수가 4보다 작은 경우, 리스트는 각 AMVP 후보들을 복제함으로써 모션 벡터 쌍에 의해 패딩된다(padded).
AF_6_INTER 모드에서, 어파인 머지 모드와 유사하게, 어파인 어파인 모드로 코딩된 인접 블록들로부터 외삽된 움직임 벡터 트리플들(affine motion vector triples)이 생성되고 후보 리스트에 우선적으로 삽입된다.
이후, 후보 리스트의 사이즈가 4보다 작으면, 모션 벡터 트리플들 {(v_0, v_1, v_2)| v0={v_A, v_B, v_c}, v1={v_D, v_E}, v2={v_G, v_H}}을 포함하는 후보들이 인접 블록들을 사용하여 생성된다. 도 22에서 도시된 것과 같이, v_0가 블록들 A, B, 또는, C의 움직임 벡터들로부터 선택된다. 인접 블록으로부터의 움직임 벡터는 참조 리스트와 인접 블록에 대한 참조의 POC, 현재 CU에 대한 참조의 POC, 그리고 현재 CU의 POC의 관계에 따라 스케일된다. 그리고 인접 블록 D와 E로부터 v_1을 선택하기 위한 접근과 F와 G로부터 v_2를 선택은 유사하다. 후보 리스트가 4보다 크면, 후보들은 (3개의 후보에서 2개의 움직임 벡터들과 유사하게 )인접 움직임 벡터들의 일관성에 따라 정렬되고, 첫번째 4개의 후보들이 보존된다.
후보 리스트의 개수가 4보다 작으면, 리스트는 각 AMVP 후보들을 복제함으로써(duplicating) 구성되는 움직임 벡터 트리플에 의해 패딩될 수 있다.
현재 CU의 CPMV가 유도된 이후, 어파인 파라미터들의 개수에 따라, 현재 CU의 MVF가 4-파라미터 어파인 모델에 대한 아래의 수학식 11에 따라 생성되고, 6-파라미터 어파인 모델에 대한 아래의 수학식 12에 따라 생성된다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000012
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000013
여기서, 서브-블록 사이즈 MxN은 아래의 수학식 13에서 유도되고, MvPre는 움직임 벡터 부분 정확도 (1/16)이다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000014
수학식 12에 의해 유도된 이후, M과 N은 w와 h의 분모(divisor)로 만들기 위해 필요하다면 하향조정되어야 한다. M 또는 N이 8보다 작으면, WIF가 적용되고, 그렇지 않으면, 서브-블록 기반의 어파인 움직임 보상이 적용된다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 서브 블록 단위의 어파인 모션 벡터 필드를 유도하는 방법의 일 예를 도시한다.
도 27을 참조하면, 각 MxN 서브-블록의 움직임 벡터를 유도하기 위하여, 도 27에 도시된 것과 같은 각 서브-블록의 중앙 샘플의 움직임 벡터는 수학식 11 또는 수학식 12에 따라 계산되고, 1/16 부분 정확도로 라운딩된다(rounded). SHVC 상향 샘플링 보간 필터들이 유도된 움직임 벡터를 사용하여 각 서브-블록의 예측을 생성하기 위해 적용된다.
HEVC 움직임 보상 보간 필터들과 동일한 필터 길이 및 정규화 인자를 갖는 SHVC 상향 샘플링 보간 필터들은 추가적인 부분 펠 위치들(additional fractional pel positions)에 대한 움직임 보상 보간 필터들로서 사용될 수 있다. 크로마 성분 움직임 벡터 정확도는 1/32 샘플이고, 1/32 펠 부분 위치들의 추가적인 보간 필터들은 2개의 인접한 1/16 펠 부분 위치들의 필터들의 평균들 사용함으로써 유도된다.
AF_MERGE 모드는 통상적인 머지 모드 선택이 수행되는 것과 동일한 방식으로 인코더 측에서 선택될 수 있다. 후보 리스트가 우선적으로 생성되고, 후보들에서 최소의 RD-비용이 다른 인터 모드들의 RD-비용과 비교하기 위해 선택된다. 비교의 결과는 AF_MERGE가 적용되느냐 아니냐에 대한 결정이다.
AF_4_INTER 모드를 위하여, RD 비용 확인은 어느 움직임 벡터 쌍 후보가 현재 CU의 제어점 움직임 벡터 예측 (control point motion vector prediction, CPMVP)로서 선택되는지를 결정하기 위해 사용된다. 현재 어파인 CU의 CPMVP가 결정된 이후, 어파인 움직임 추정이 적용되고 제어점 움직임 벡터(control point motion vector, CPMV)가 획득된다. 그러면 CPMV와 CPMVP의 차이가 결정된다.
인코더 측에서, AF_MERGE 또는 AF_4_INTER 모드가 이전의 모드 선택 스테이지에서 최적의 모드로서 결정될 때만 AF_6_INTER 모드가 확인된다.
본 명세서의 일 실시예에서, 어파인 인터(어파인 AMVP) 모드는 아래와 같이 수행될 수 있다:
1) AFFINE_MERGE_IMPROVE: 어파인 모드인 첫번째 이웃 블록을 탐색하는 대신, 개선점(improvement)은 최대의 코딩 유닛 사이즈를 갖는 이웃 블록을 어파인 머지 후보로서 탐색하고자 한다.
2) AFFINE_AMVL_IMPROVE: 어파인 모드인 이웃 블록들을 통상적인 AMVP 절차와 유사하게 어파인 AMVP 후보 리스트에 추가한다.
상세한 어파인 AMVP 후보 리스트 생성 과정은 아래와 같다.
첫째로, 좌측 아래의 인접 블록이 어파인 움직임 모델을 사용하고 현재 참조 인덱스와 동일한 참조 인덱스를 갖는지 여부가 확인된다. 만약 존재하지 않으면, 좌측 인접 블록이 동일한 방법으로 확인된다. 만약 존재하지 않으면, 좌측 아래 인접 블록이 어파인 움직임 모델을 사용하고 상이한 참조 인덱스를 갖는지 여부가 확인된다. 만약 존재하면, 스케일된 어파인 움직임 벡터가 참조 픽처 리스트에 추가된다. 만약 존재하지 않으면, 좌측 인접 블록이 동일한 방식으로 확인된다.
둘째로, 우측 상부 인접 블록, 상부 인접 블록, 그리고 좌측 상부 인접 블록이 동일한 방식으로 확인된다.
상술한 과정들 이후 2개의 후보들을 탐색하면, 어파인 AMVP 후보 리스트를 생성하는 동작을 종료한다. 2개의 후보들을 탐색하지 못하면, JEM 소프트웨어 내 원래의 동작이 어파인 AMVP 후보 리스트들을 생성하기 위해 수행된다.
3) AFFINE_SIX_PARAM: 4-파라미터 어파인 움직임 모델 이외에, 6-파라미터 어파인 움직임 모딜이 추가적인 모델로서 추가된다.
6-파라미터 어파인 움직임 모델이 아래의 수학식 14를 통해 유도된다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000015
상술한 움직임 모델에 6-파라미터들이 존재하므로, 좌측 상부 위치 MV_0, 우측 상부 위치 MV_1, 그리고 좌측 하부 위치 MV_2에서의 3개의 움직임 벡터들이 모델을 결정하기 위해 요구된다. 3개의 움직임 벡터들이 4-파라미터 어파인 움직임 모델에서 2개의 모션 벡터와 유사한 방식으로 결정될 수 있다. 어파인 모델 머지는 언제나 6-파라미터 어파인 움직임 모델로서 설정된다.
4) AFFINE_CLIP_REMOVE: 모든 어파인 움직임 벡터들에 대한 움직임 벡터 제약들(constraints)을 제거한다. 움직임 보상 과정들이 움직임 벡터 제약들 자체를 제어하도록 한다.
Affine motion model
상술한 바와 같이 Affine inter prediction에서 다양한 affine motion model이 사용 또는 고려될 수 있다. 예를 들어, Affine motion model 은 상술한 도 15와 같이 4가지 motion 을 표현할 수 있다. Affine motion model 이 표현할 수 있는 motion 중 3가지 motion (translation, scale, rotate) 를 표현하는 affine motion model 을 similarity (or simplified) affine motion model 이라고 할 수 있다. 상기 affine motion model들 중 어떤 모델을 사용하는지에 따라 도출되는 CPMV들의 개수 및/또는 현재 블록의 샘플/서브블록 단위 MV 도출 방법이 달라질 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에서, 적응적인 4개 및 6개 파라미터 움직임 모델이 사용된다. AF_INTER에서, 6-파라미터 움직임 모델이 JEM에서 존재하는 4-파라미터 움직임 모델에 더하여 제안된다. 6-파라미터 어파인 움직임 모델이 아래의 수학식 15와 같이 설명된다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000016
여기서, 계수들 a, b, c, d e, 및 f는 어파인 움직임 파라미터들이고, (x,y)와 (x',y')는 어파인 움직임 모델의 변환 이전과 이후의 픽셀 위치의 좌표들이다. 비디오 코딩에서 어파인 움직임 모델을 사용하기 위해, 만약 CPMV0, CPMV1, 그리고 CPMV2가 CP0(좌상측), CP1(우상측), 그리고 CP2(좌하측)에 대한 MV라면 수학식 16이 아래와 같이 설명될 수 있다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000017
여기서 CPMV_0={v_0x,v_0y}, CPMV_1={v_1x,v_1y}, CPMV_2={v_2x,v_2y}, 그리고 w와 h는 각각 코딩 블록의 폭(width)와 높이(height)이다. 수학식 16은 블록의 움직임 벡터 필드(motion vector field, MVF)이다.
플래그가 인접 블록들이 어파인 예측으로 코딩되었을때 4-파라미터 또는 6-파라미터 어파인 움직임 모델이 사용되는지 여부를 지시하기 위해 CU 레벨에서 파싱된다. 어파인 예측으로 코딩된 인접 블록이 없으면, 플래그는 생략되고 4-파라미터 모델이 어파인 예측을 위해 사용된다. 다시 말해, 6-파라미터 모델이 하나 또는 그 이상의 인접 블록들이 어파인 움직임 모델로 코딩되는 조건에서 고려된다. CPMVD의 개수와 관련하여, 2개 및 3개의 CPMVD들이 4-파라미터 및 6-파라미터 어파인 움직임 모델에 대하여 각각 시그널링된다.
또한, 본 명세서의 일 실시예에서, 패턴-매칭된 움직임 벡터 가공(pattern-matched motion vector refinement)이 사용될 수 있다. JEM의 패턴-매칭된 움직임 벡터 유도(JEM 인코더 설명에서 이름하여 PMMVD, 이하 PMVD로 약칭됨)에 있어서, 디코더는 CU-레벨 탐색을 위해 시작 MV 후보를 결정하기 위해 몇몇 움직임 벡터(motion vector, MV)를 평가할 필요가 있다. 서브-CU-레벨 탐색에서, 최적의 CU-레벨 MV에 더하여, 몇몇 MV 후보들이 추가된다. 디코더는 최적의 MV를 탐색하기 위하여 이러한 MV 후보들을 평가할 필요가 있으며, 이는 많은 메모리 대역을 요구한다. 제안된 패턴-캐칭된 움직임 벡터 정제(pattern-matched motion vector refinement, PMVR)에서, JEM에서 PMVD에서의 템플릿 매칭(template matching)과 양쪽 매칭(bilateral matching)의 컨셉들이 채택된다. PMVR이 사용가능한지 아닌지를 지시하기 위해 스킵 모드 또는 머지 모드가 선택되었을 때 하나의 PMVR_flag가 시그널링된다. PMVD와 비교하여 의미있게 메모리 대역폭 요구를 감소시키기 위하여, MV 후보 리스트가 생성되고, 만약 PMVR이 적용되면 시작 MV 후보 인덱스가 명시적으로 시그널링된다.
머지 후보 리스트 생성 프로세스를 사용함으로써 후보 리스트가 생성되지만, 서브-CU 머지 후보들, 예를 들어, 어파인 후보들과 ATMVP 후보들은 제외된다. 양방향 매칭(bilateral matching)을 위해, 오직 단방향-예측(uni-prediction) MV 후보만이 포함된다. 양방향-예측(bu-prediction) MV 후보는 2개의 단방향-예측 MV 후보들로 분할된다. 또한, (MV 차이들이 미리 정의된 임계치보다 적은) 유사한 MV 후보들이 또한 제거된다. CU-레벨 탐색을 위하여, 다이아몬드 탐색 MV 정제(diamond search MV refinement)가 시그널링된 MV 후보로부터 시작하여 수행된다.
서브-CU-레벨 탐색은 오직 양쪽 매칭 머지 모드(bilateral matching merge mode)에서만 사용 가능하다. 모든 서브-CU들에 대한 서브-CU-레벨 탐색의 탐색 윈도우는 CU-레벨 탐색의 탐색 윈도우와 동일하다. 따라서, 추가적인 대역폭이 서브-CU-레벨 탐색에 있어 요구되지 않는다.
모드에서 MVP를 정제하기 위하여 템플릿 매칭도 사용된다. AMVP 모드에서, 2개의 MVP들이 HEVC MVP 생성 프로세스를 사용함으로써 생성된고, 하나의 MVP 인덱스가 그들 중 하나를 선택하기 위해 시그널링된다. 선택된 MVP는 PMVR에서 템플릿 매칭을 사용함으로써 더 정제된다. 적응적 움직임 벡터 해상도(adaptive motion vector resolution, AMVR)이 적용되면, 템플릿 매칭 정제 이전에 MVP는 해당하는 정확도로 라운딩된다(rounded). 이러한 정제 과정은 매턴-매칭된 움직임 벡터 예측자 정제(pattern-matched motion vector predictor refinement, PMVPR)로 명명된다. 본 문서의 나머지에서, 특별히 정의하지 않는다면, PMVR은 템플릿 매칭 PMVR, 양방향 매칭 PMVR, 그리고 PMVPR을 포함한다.
메모리 대역폭 요구를 감소시키기 위하여, PMVR은 4x4, 4x8, 그리고 8x4 CU들에 대해 사용 불가능하게 된다. 추가적인 메모리 대역폭 요구량 감소를 위하여, 64와 동일한 CU 영역에 대한 {템플릿 매칭, 양방향 매칭}의 탐색 범위가 {±2, ±4}로 축소될수 있고, 64보다 큰 CU 영역에 대한 {템플릿 매칭, 양방향 매칭}의 탐색 범위가 {±6, ±8}로 축소될수 있다. 본 문서의 PMVR 섹션에서 설명된 상술한 모든 방법들을 사용함으로써, HEVC에서의 최악의 경우와 비교하여 요구되는 메모리 대역폭이 JEM-7.0의 PMVD에서 45.9x로부터 PMVR에서 3.1x로 감소되었다.
non-QT 블록에서 Affine 사용시 적용 기술
도 28은 본 발명의 실시예에 따른 어파인 모션 모델을 적용한 인터 예측에서 예측 블록이 생성되는 방법 및 모션 벡터를 예시적으로 나타낸다.
도 28을 참조하면, 어파인 움직임 모델이 적용되는 경우의 모션 벡터를 도출하는 수식을 볼 수 있다. 상기 모션 벡터는 다음과 같은 수학식 17을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000018
여기서 v_x는 현재 블록 내 (x, y)좌표 샘플의 샘플 단위 움직임 벡터의 x성분, v_y는 현재 블록 내 상기 (x, y)좌표 샘플의 상기 샘플 단위 움직임 벡터의 y성분을 나타낸다. 즉, (v_x, v_y)는 상기 (x, y)좌표 샘플에 대한 상기 샘플 단위 움직임 벡터가 된다. 여기서, a, b, c, d, e, f는 상기 현재 블록의 컨트롤 포인트(제어점)(control point, CP)들로부터 (x, y)좌표의 샘플 단위 움직임 벡터(움직임 정보)를 도출하기 위한 수학식의 파라미터(parameter)들을 나타낸다. 상기 CP는 조종 화소라고 표현될 수도 있다. 상기 파라미터들은 PU단위로 전송되는 각 PU의 CP들의 움직임 정보로부터 도출할 수 있다. 상술한 상기 CP들의 움직임 정보로부터 유도된 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 도출하는 수학식은 블록의 샘플마다 적용될 수 있고, 상기 각 샘플의 x축 및 y축 상대 위치에 따라 참조 영상 내 샘플의 위치로 도출될 수 있다. 상기 샘플 단위 움직임 벡터는 QTBT(TT) 블록 분할 구조에 따른 블록의 사이즈, 비대칭형 또는 대칭형, 블록 위치 등에 따라 다르게 도출될 수 있다. 이에 대한 구체적인 실시예는 후술하는 도 29 내지 도 38을 통해 나타낸다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 제어점의 움직임 벡터를 기반으로 움직임 보상을 수행하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 29를 참조하면 현재 블록이 2Nx2N 블록인 경우를 가정하여 설명한다. 예를 들어, 상기 현재 블록 내 좌상단 샘플의 움직임 벡터를 v_0이라고 할 수 있다. 또한, 상기 현재 블록과 인접한 주변 블록들의 샘플들을 CP들로 이용하여 각 CP의 움직임 벡터를 v_1 및 v_2로 할 수 있다. 즉, 상기 현재 블록의 너비와 높이를 S이고, 상기 현재 블록의 좌상단(top-left) 샘플 포지션의 좌표를 (xp, yp)라 할 때, 상기 CP들 중 CP0의 좌표는 (xp, yp)이고, CP1의 좌표는 (xp+S, yp)이고, CP2의 좌표는 (xp, yp+S)로 할 수 있다. 상기 CP0의 움직임 벡터는 v_0, 상기 CP1의 움직임 벡터는 v_1, 상기 CP2의 움직임 벡터는 v_2로 할 수 있다. 상기 CP들의 움직임 벡터를 이용하여 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 상기 샘플 단위 움직임 벡터는 다음과 같은 수학식 18을 기반으로 도출할 수 있다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000019
여기서, v_x, v_y는 각각 상기 현재 블록 내 (x, y)좌표의 샘플에 대한 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타내고, v_x0, v_y0는 각각 상기 CP0에 대한 움직임 벡터 v_0의 x성분, y성분을 나타내고, v_x1, v_y1은 각각 상기 CP1에 대한 움직임 벡터 v_1의 x성분, y성분을 나타내고, v_x2, v_y2는 각각 상기 CP2에 대한 움직임 벡터 v_2의 x성분, y성분을 나타낸다. 상술한 수학식 18과 같은 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 도출하는 수식에 의하여 현재 블록 내 각 샘플들은 현재 블록내 상대적인 위치를 기반으로 움직임 벡터가 도출될 수 있다.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 비정방형 블록에서 제어점의 움직임 벡터를 기반으로 움직임 보상을 수행하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 30은 Nx2N으로 분할된 블록의 CP들을 예시적으로 나타낸다. 상술한 파티셔닝 타입 2Nx2N의 경우와 동일한 방법을 통해 현재 블록 내 샘플 단위 움직임 벡터를 도출하기 위한 수학식을 유도할 수 있다. 상기 수학식을 유도하는 과정에서 상기 현재 블록의 모양에 맞는 너비값을 이용할 수 있다. 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 유도하기 위하여 3개의 CP들을 도출할 수 있고, 상기 CP들의 위치를 도 30과 같이 조정할 수 있다. 즉, 상기 현재 블록의 너비와 높이를 각각 S/2와 S이고, 상기 현재 블록의 좌상단(top-left) 샘플 포지션의 좌표를 (xp, yp)라 할 때, 상기 CP들 중 CP0의 좌표는 (xp, yp)이고, CP1의 좌표는 (xp+S/2, yp)이고, CP2의 좌표는 (xp, yp+S)로 할 수 있다. 상기 샘플 단위 움직임 벡터는 다음과 같은 수학식 19를 기반으로 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000020
여기서, vx, vy는 각각 상기 현재 블록 내 (x, y)좌표의 샘플에 대한 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타내고, v_x0, v_y0는 각각 상기 CP0에 대한 움직임 벡터 v_0의 x성분, y성분을 나타내고, v_x1, v_y1은 각각 상기 CP1에 대한 움직임 벡터 v_1의 x성분, y성분을 나타내고, v_x2, v_y2는 각각 상기 CP2에 대한 움직임 벡터 v_2의 x성분, y성분을 나타낸다. 수학식 3은 상기 현재 블록의 너비가 S/2임을 고려한 샘플 단위 움직임 벡터를 유도하는 수학식을 나타낸다. 상술한 수학식 19와 같은 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 도출하는 수식에 의하여 파티셔닝 타입 Nx2N을 기반으로 CU로부터 파티셔닝된 현재 블록 내 각 샘플들은 현재 블록 내 상대 위치를 기반으로 움직임 벡터가 도출될 수 있다.
도 31은 본 발명의 실시예에 따른 비정방형 블록에서 제어점의 움직임 벡터를 기반으로 움직임 보상을 수행하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 31은 파티셔닝 타입 2NxN을 기반으로 분할된 블록들을 예시적으로 나타낸다. 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 유도하기 위하여 3개의 CP들을 도출할 수 있고, 상기 CP들의 위치를 도 31과 같이 조정하여 도 31에 나타난 현재 블록의 모양에 따라 높이를 S/2로 조정할 수 있다. 즉, 상기 현재 블록의 너비와 높이를 각각 S와 S/2이고, 상기 현재 블록의 좌상단(top-left) 샘플 포지션의 좌표를 (xp, yp)라 할 때, 상기 CP들 중 CP0의 좌표는 (xp, yp)이고, CP1의 좌표는 (xp+S, yp)이고, CP2의 좌표는 (xp, yp+S/2)로 할 수 있다. 상기 샘플 단위 움직임 벡터는 다음과 같은 수학식 20을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000021
여기서, v_x, v_y는 각각 상기 현재 블록 내 (x, y)좌표의 샘플에 대한 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타내고, v_x0, v_y0는 각각 상기 CP0에 대한 움직임 벡터 v_0의 x성분, y성분을 나타내고, v_x1, v_y1은 각각 상기 CP1에 대한 움직임 벡터 v_1의 x성분, y성분을 나타내고, v_x2, v_y2는 각각 상기 CP2에 대한 움직임 벡터 v_2의 x성분, y성분을 나타낸다. 수학식 4는 상기 현재 블록의 높이가 S/2임을 고려한 샘플 단위 움직임 벡터를 유도하는 수학식을 나타낸다. 상술한 수학식 4.18와 같은 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 도출하는 수식에 의하여 파티셔닝 타입 2NxN을 기반으로 CU로부터 파티셔닝된 현재 블록 내 각 샘플들은 현재 블록 내 상대 위치를 기반으로 움직임 벡터가 도출될 수 있다.
도 32 내지 도 38은 본 발명의 실시예에 따른 비정방형 블록에서 제어점의 움직임 벡터를 기반으로 움직임 보상을 수행하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 32는 비대칭형 현재 블록들의 CP들을 예시적으로 나타낸다. 도 32에서 나타나듯이 상기 비대칭형 현재 블록들의 너비와 높이를 각각 W와 H라고 할 수 있다. 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 유도하기 위하여 각 현재 블록에 대한 3개의 CP들을 도출할 수 있고, 상기 CP들의 좌표는 도 32와 같이 현재 블록의 모양에 따른 너비와 높이를 기반으로 조정될 수 있다. 즉, 상기 현재 블록의 너비와 높이를 W와 H이고, 각 현재 블록의 좌상단(top-left) 샘플 포지션의 좌표를 (xp, yp)라 할 때, 상기 CP들 중 CP0의 좌표는 (xp, yp)이고, CP1의 좌표는 (xp+W, yp)이고, CP2의 좌표는 (xp, yp+H)로 설정될 수 있다. 이 경우 상기 현재 블록 내 상기 샘플 단위 움직임 벡터는 다음과 같은 수학식 21을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000022
여기서, v_x, v_y는 각각 상기 현재 블록 내 (x, y)좌표의 샘플에 대한 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타내고, v_x0, v_y0는 각각 상기 CP0에 대한 움직임 벡터 v_0의 x성분, y성분을 나타내고, v_x1, v_y1은 각각 상기 CP1에 대한 움직임 벡터 v_1의 x성분, y성분을 나타내고, v_x2, v_y2는 각각 상기 CP2에 대한 움직임 벡터 v_2의 x성분, y성분을 나타낸다. 수학식 21은 비대칭형 현재 블록들의 너비와 높이를 고려한 샘플 단위 움직임 벡터를 유도하는 수학식을 나타낸다.
한편, 본 발명에 따르면 블록 단위로 지시되는 CP들의 움직임 정보에 대한 데이터량을 줄이기 위해 현재 블록의 주변 블록 또는 주변 샘플의 움직임 정보를 기반으로 적어도 하나의 CP에 대한 움직임 정보 예측 후보를 선정할 수 있다. 상기 움직임 정보 예측 후보는 어파인 움직임 정보 후보 또는 어파인 움직임 벡터 후보로 불릴 수 있다. 상기 어파인 움직임 정보 후보들은 예를 들어 도 33 내지 도 38에 개시된 내용을 포함할 수 있다.
ATMVP simplification
ATMVP(Advanced Temporal Motion Vector Prediction)는 시간 움직임 정보 후보를 이용한 인터 예측이되, 기존의 TMVP 를 개선하기 위하여 제안된 움직임 정보 후보를 사용한 인터 예측을 나타낼 수 있다. 본 명세서의 실시예에서, 상기 ATMVP는 그 명칭에 제한되지 않으며, 상기 ATMVP는 서브 블록 시간 머지 후보, 서브 블록 기반 시간 머지 후보, 서브 블록 시간 모션 벡터 예측자, 서브 블록 기반 시간 모션 벡터 예측자 등으로 지칭될 수 있다.
구체적으로, 시간 움직임 정보 후보로 현재 블록의 right-bottom 블록 또는 현재 블록의 center 위치의 colPB의 움직임 벡터를 사용하는 TMVP는 화면 내 움직임을 반영하지 못할 수 있다. 반면에, 상기 ATMVP가 적용되는 경우, 주변 블록의 움직임 벡터가 가리키는 위치의 colPB의 움직임 벡터를 ATMVP 후보로 사용할 수 있다.
상기 ATMVP 가 적용되는 일 예로, 머지 후보 구성 순서대로 체크하면서 제일 먼저 available한 spatial neighbor block의 움직임 벡터(temporal vector)를 찾은 후, reference picture에서 temporal vector가 가리키는 위치를 col-PB(ATMVP candidate)로 도출할 수 있다. 또한, Temporal vector를 이용하여 각 sub-block단위로 corresponding block의 움직임 벡터를 사용할 수 있다. 이 때 특정 sub-block에 MV가 존재하지 않는 경우, corresponding block의 center에 위치한 블록의 MV를 available 하지 않은 sub-block을 위한 MV로 사용하며 대표 MV로 저장한다.
또한, 상기 ATMVP 를 사용하되 보다 메모리 사용량을 줄일 수 있도록 하는 다양한 ATMVP simplification 방안이 제안될 수도 있다.
일 실시예에서, 참조 블록을 찾기 위한 참조 픽쳐(슬라이스 세그먼트 헤더로 지정된)가 동일 위치 픽쳐(collocated picture)로 제한되기 때문에 메모리의 사용이 감소될 수 있다. 일 예로, 최대 4개의 참조 픽쳐가 사용될 수 있다. 참조 블록을 찾기 위해서, 시간 벡터(temporal vector)는 공간 후보들 중의 하나로부터 스캐닝 순서에 따라 유도될 수 있다. 현재 후보가 동일 위치 픽쳐와 동일한 참조 픽쳐를 가지고 있다면, 탐색 프로세스가 종료될 수 있다.
일 실시예에서, ATMVP 및/또는 STMVP 서브 블록 머지 모드들(sub-block merge modes)에 대한 수정이 적용될 수 있다.
1. 시그널링은 픽쳐/슬라이스-레벨에서 추가되어 다양한 서브 블록 사이즈가 ATMVP/STMVP 기반 움직임(motion) 정보 도출을 위해 사용될 수 있다.
2. 하나의 동일 위치 픽쳐가 사용되게 함으로써 단순화된 ATMVP 기반 움직임 정보 유도가 사용될 수 있다.
일 실시예에서, ATMVP 및 STMVP 모드들에 의해 도출된 모션 필드의 세분성(granularity)의 픽쳐/슬라이스-레벨 적응을 지원하는 것이 제안된다. 구체적으로, 시퀀스 파라미터 세트(sequence parameter set: SPS)를 지칭하는 슬라이스에서 ATMVP 및 STMVP에 대한 모션 파라미터를 도출하는데 사용되는 서브 블록 사이즈의 디폴트 값을 SPS에서 시그널링될 수 있다. 부가적으로, 하나의 플래그(flag)는 슬라이스 세그먼트 헤더에서 시그널링된다. 이 플래그가 0이면, 그것은 SPS에서 명시된 바와 같은 디폴트 서브 블록 사이즈가 현재 슬라이스에서 ATMVP/STMVP 기반 움직임 도출을 위해 사용된다는 것을 나타낸다. 그렇지 않으면 (즉, 이 플래그가 1로 설정되면), 다른 신택스 요소(syntax element)가 슬라이스 세그먼트 헤더에서 시그널링되어 슬라이스를 위해 사용되는 ATMVP/STMVP 서브 블록 사이즈를 명시할 수 있다.
일 실시예에서, 간단한 인코더(encoder) 방법은 현재 픽쳐에 대한 ATMVP/STMVP 서브블록 사이즈를 결정하는데 사용된다. 2개의 ATMVP/STMVP 서브블록 사이즈들 4 및 8 중의 하나가 동일한 시간적 레이어(temporal layer)에서 마지막으로 코딩된 픽쳐로부터 ATMVP/STMVP 블록들의 평균 사이즈를 토대로 선택된다. 방금 코딩된 픽쳐가 k번째 시간적 레이어에서 i번째 픽쳐이고 ATMVP 및 STMVP 모드들에 의해 코딩된 N개의 CU를 포함한다고 가정한다. 또한, 이 CU들의 사이즈가 S_0, S_1, …, S_(N-1) 이라고 가정한다. ATMVP/STMVP CU들의 평균 사이즈는
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000023
로서 계산된다. 그러면, 동일한 k번째 시간적 레이어에서 (i+1) 번째 픽쳐를 코딩할 때, 해당 ATMVP/STMVP 서브 블록 사이즈
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000024
은 다음의 수학식 22에 따라 결정될 수 있다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000025
일 실시예에서, 각 시간적 레이어에서 제 1 픽쳐에 대해서, ATMVP/STMVP 서브 블록 사이즈는 언제나 4로 설정될 수 있다.
일 실시예에서, ATMVP는 다음 2개의 단계를 사용하여 유도될 수 있다.
(1) 주변 CU가 이용가능하고 이 CU의 MV가 기존 후보 리스트에서의 MV들과 다르면, 인코더/디코더는 공간적 주변 CU들로부터 움직임 벡터를 앞서 설명한 도 12에 도시된 바와 같이 A1, B1, B0, and A0의 순서로 추가할 수 있다. 이용 가능한 공간적 후보들의 개수는 N0로 표현될 수 있다.
(2) N0개의 공간적 후보들로부터의 제 1 MV 후보는 동일 위치 픽쳐와 각 서브블록에 대한 움직임을 페치(fetch)할 위치를 (MV에 따른 변위를 추가함으로써) 결정하는데 사용될 수 있다. N0가 0이면, 슬라이스 헤더에서 시그널링된 동일 위치 픽쳐와 제로 모션(zero motion)을 갖는 동일 위치가 각 서브 블록에 대한 움직임을 페치하는데 사용될 수 있다.
ATMVP에 대한 서로 다른 CU들의 동일 위치 픽쳐는 다수의 참조 픽쳐들이 사용되면 항상 동일하지 않을 수 있다. 현재 픽쳐에서 서로 다른 CU들에 대해서, ATMVP 도출에 대한 서로 다른 동일 위치 픽쳐들을 갖는다는 것은 다수의 참조 픽쳐들의 모션 필드들이 페치될 필요가 있다는 것을 의미하며, 이는 메모리 대역폭의 증가로 인해 바람직하지 않다. 따라서, 일 실시예에서, 슬라이스 헤더에서 시그널링된 HEVC에서처럼 ATMVP 도출에 대한 동일 위치 픽쳐로서 동일한 동일 위치 픽쳐를 사용하는 단순화된 디자인이 제안된다. 블록 레벨에서, 주변 블록 A의 참조 픽쳐가 이 동일 위치 픽쳐와 다르면, 블록 A의 MV는 HEVC 시간적 MV 스케일링 방법(HEVC temporal MV scaling method)을 사용하여 스케일되고, 블록 A의 스케일된 MV는 ATMVP에 사용될 수 있다.
동일 위치 픽쳐 Rcol에서 모션 필드를 페치하는데 사용되는 움직임 벡터는 MVcol로 표기한다. MV 스케일링으로 인한 충격을 최소화하기 위해서, MVcol을 도출하는데 사용되는 공간적 후보 리스트에서의 MV는 이 답변에서 다음의 방식으로 선택된다. 후보 MV의 참조 픽쳐가 동일 위치 픽쳐이면, 이 MV는 어떠한 스케일링없이 MVcol로서 선택되어 사용된다. 그렇지 않으면, 동일 위치 픽쳐에 가장 근접한 참조 픽쳐를 가진 MV가 스케일링을 가진 MVcol를 도출하기 위해 선택된다.
MVD 코딩(coding)
현재의 비디오 압축 표준은 모션 벡터 및 모션 벡터 예측자를 사용하여 모션 벡터 차분(MVD, motion vector differences)을 생성한다. MVD는 모션 벡터와 모션 벡터 예측자 사이의 차이로 정의된다. 모션 벡터와 마찬가지로, MVD는 x (수평) 및 y (수직) 방향의 움직임에 해당하는 수평 및 수직 성분을 갖는다. MVD는 전술한 (A)MVP 모드를 사용하여 코딩 유닛(코딩 블록)를 인코딩한 경우에만 사용되는 속성에 해당한다.
MVD가 결정되면 결정된 MVD는 엔트로피 기술을 사용하여 인코딩됩니다. MVD 코딩은 모션 벡터의 리던던시를 줄이고 압축 효율을 높이는 방법 중 하나로 사용될 수 있다. 디코더 측에서 MVD는 코딩 유닛의 모션 벡터를 디코딩하기에 앞서 디코딩된다. MVD 인코딩은 모션 벡터와 예측자간 리던던시를 줄임으로써 모션 벡터를 그대로 인코딩하는 것 이상의 압축 효율 향상을 가져온다.
디코더에서의 MVD 코딩 단계로의 입력은 디코딩을 위해 파싱된 코딩 된 MVD 빈이다. 인코더에서의 MVD 코딩 단계로의 입력은 실제 MVD 값 및 추가로 MVD 인코딩을 위한 해상도를 나타내는 플래그("imv"플래그)이다. 상기 플래그는 MVD가 1 픽셀(또는 정수 픽셀), 4 픽셀 또는 1/4 픽셀로 표현되어야하는지 여부를 결정하는 데 사용된다.
도 39는 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 벡터를 도출하 기위한 전반적인 코딩 구조의 일 예를 도시한다.
도 39를 참조하면, 디코더는 현재 코딩 유닛이 머지 모드인지 여부를 확인한다(S3901).
만약, 현재 코딩 유닛이 머지 모드에 있는 경우, 디코더는 디코딩을 진행하기 위하여 어파인 플래그 및 머지 인덱스를 파싱한다(S3902).
만약, 현재 코딩 유닛이 머지 모드에 있지 않은 경우, AMVP 모드로 존재한다. AMVP 모드에서, 리스트 0, 리스트 1 또는 양방향 리스트를 참조하는지에 관한 리스트 정보가 먼저 파싱된다(S3903). 이후, 어파인 플래그가 파싱된다(S3904). 디코더는 파싱된 어파인 플래그가 참(true)인지 거짓(false)인지를 체크한다 (S3905).
만약 참이면, 디코더는 좌상측(LT) 및 우상측(RT) 제어점의 MVD에 대응되는 parse_MVD_LT 및 parse_MVD_RT를 처리한다(S3906). 어파인 플래그가 거짓이면, MVD가 처리된다(S3907). AMVP의 특수한 경우의 어파인 모션 모델링에 대해서는 이하 자세히 설명한다.
도 40은 본 발명의 일 실시예에 따른 MVD 코딩 구조의 일 예를 도시한다.
도 40을 참조하면, 디코더는 수평 (MVDxGT0) 및 수직 (MVDYGT0) 성분에 대한 MVD가 0 보다 큰지 여부를 나타내는 플래그가 파싱한다(S4001).
이후, 디코더는 수평 성분에 대한 파싱된 데이터가 0보다 큰지(즉, MVDxGT0) 여부를 확인한다 (S4002). MVDxGT0 플래그가 참 (즉, MVDxGT0이 '1'과 동일)이면, 수평 성분이 1보다 큰지 여부를 나타내는 플래그(즉, MVDxGT1)이 파싱된다(S4002). MVDxGT0이 참이 아니면 (즉, MVDxGT0이 '0'인 경우), MVDxGT1 데이터는 파싱되지 않는다.
수직 성분에 대해서도 유사한 절차가 수행된다(S4003, S4004).
다음으로, 파싱된 MVD 데이터는 재구성된 MVD를 획득하기 위해 MVDx_Rem_Level 및 MVDy_Rem_Level이라고 도시된 블록에서 처리될 수 있다(S4005, S4006).
도 41은 본 발명의 일 실시예에 따른 MVD 코딩 구조의 일 예를 도시한다.
도 41은 도 40의 블록 MVDx_Rem_Level 내 데이터를 디코더가 어떻게 처리하여 MVDx 성분을 디코딩하는지 설명한다. MVDx 성분이 0보다 큰 지 여부를 나타내는 플래그(즉, MVDxGT0)가 참(S4101)이고, MVDx 성분이 1보다 큰 지 여부를 나타내는 플래그(즉, MVDxGT1)가 참(S4102)이면, 파싱된 MVDx 성분에 대응하는 빈(bin)은 차수 1의 지수 고롬 코드를 사용하여 디코딩된다(S4103). 이때, 지수 고롬 코드로의 입력은 최소 2(즉, Abs-2) MVD 값 및 골롬 (Golomb) 차수 1을 포함하는 빈 (bins)일 수 있다.
그 다음, 부호 정보는 정보를 포함하는 바이 패스 빈을 디코딩함으로써 파싱된다(S4104). 디코딩된 바이 패스 빈이 1의 값을 갖는 경우, 디코딩된 MVDx에 음의 부호가 첨부된다. 그러나, 디코딩된 바이 패스 빈이 0의 값을 갖는 경우, 디코딩된 MVD는 양의 값으로 표시된다. MVDxGR0이 참이지만 MVDxGR1이 참이 아니면 디코딩되는 MVDx의 절대값이 1임을 나타낸다. 이후, 부호 정보가 파싱되고 업데이트된다. 그러나, MVDxGR0이 거짓이면, MVDx는 0으로 복원될 수 있다.
유사한 프로세스가 디코더에서 MVDy(즉, MVDy_Rem_Level)를 유도하기 위하여 적용될 수 있다. 아래의 도면을 참조하여 설명한다.
도 42는 본 발명의 실시예에 따른 MVD 코딩 구조의 일 예를 도시한다.
도 42를 참조하면, 파싱된 0보다 큰 MVDy(즉, MVDyGT0)를 지시하는 디코딩된 플래그가 참(true)이면, MVDyGR1 플래그가 확인된다(S4202).
만약 MVDyGR0와 MVDyGR1이 참(true)이면, 파싱된 MVD 데이터가 절대값 마이너스 2(Abs-2) MVD와 순서 1(order one)을 포함하는 빈들인 입력들을 사용한 EG 코드(EG Code)를 사용하여 디코딩된다. 이후, 사인 정보(sign information)가 디코딩된 MVDy를 획득하기 위해 파싱되고 디코딩된다. 만약 MVDyGR0가 참(true)이나 MVDyGR1이 거짓(false)인 경우, 수직 절대값(absolute vertical value)은 모두 +1/-1로 고려된다. 사인 정보(sign information)가 상술된 것과 유사한 방식으로 파싱되고 디코딩되고, 그리하여 디코딩된 MVDy를 획득한다. 만약 MVDyGR0 플래그가 거짓(false)이면, MVDy는 0이다.
도 43은 본 발명의 일 실시예에 따른 MVD 코딩 구조의 예를 도시한다.
도 43을 참조하면, 인코더에서 사인된 MVD 값(signed MVD value)이 인코딩된다. 도 41과 유사하게, 수평과 수직 성부들의 절대 값들을 확인함으로써 x와 y 성분들에 대한 0보다 큰 빈들, 즉, MVDxGR0와 MVDyGR0이 인코딩된다(S4301, S4311). 그러면 수평과 수직 성분들에 대한 0보다 큰 플래그들, 즉 MVDxGR1과 MVDyGR1이 인코딩된다. 이후, MVD 절대값들(absolute MVD values)이 디코더에서와 유사하게 인코딩되고, 수평 및 수직 성부들이 순차적으로 인코딩된다.
수평 MVD 인코딩을 위하여, 만약 수평 MVD 성분이 0 보다 크고(즉, MVDxGR0) 그것이 1보다 크면(즉, MVDxGR1), (절대값-2)가 순서 1의 EG 코딩을 사용함으로써 인코딩된다(S4303). 이후 사인 정보(sing information)가 바이패스 빈(bypass bin)을 사용하여 인코딩된다(S4304). 만약 MVDxGR0가 참이고 MVDxGR1가 참이 아니면, 단지 사인 정보가 인코딩된다. 만약 MVDxGR0가 참이 아니면(not true), MVDx는 0이 된다. 동일한 프로세스가 MVDy를 인코딩하기 위해 반복된다.
어파인 코딩(Affine coding)
이전의 비디오 코딩 표준들은 트랜슬레이션 움직임 모델(translational motion model)만을 고려하였다. 그러나, 기본 움직임(underlying motion)은 줌(zooming), 회전(rotation), 패닝(panning) 및 다른 불규칙한 움직임들과 같은 효과를 포함할 수 있다. 자연 움직임임을 캡처(capture)하기 위하여, 최근읜 비디오 코딩 표준은 어파인 움직임 코딩을 도입하였으며, 여기서 움직임 정보의 비규직적인 특성들은 4-파라미터 또는 6-파라미터 어파인 움직임 모델을 사용함으로써 캡처될 수 있다.
만약 4-파라미터 모델이 사용되면, 2개의 제어점들이 생생되고 만약 6-파라미터 모델이 사용되면 3개의 제어점들이 사용된다. 이전에 설명된 도 16은 어파인 움직임의 개념을을 더 명확히 설명한다. 4-파라미터 모델을 사용함으로써, 현재 블록은 v_0(cpmv_0)와 v1(cpmv_1)으로 주어지는 2개의 제어점 움직임 벡터들을 사용하여 인코딩된다.
이러한 제어점들이 유도되면, 각각의 4x4 서브-블록들에 대한 움직임 벡터 필드(motion vector field, MVF)가 아래의 수학식 23을 사용하여 설명될 수 있다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000026
수학식 23에서 (v_0x, v_0y)는 좌상측(top-left) 코너 제어점의 움직임 벡터이고, (v_1x, v_1y)는 우상측(top-right) 코너 제어점의 움직임 벡터이다. 각각의 4x4 서브-블록의 움직임 벡터는, 이전에 설명된 것 처럼, 도 27에서 설명된 것과 같이 각 서브-블록의 중앙 샘플의 움직임 벡터를 유도함으로써 계산된다.
어파인 코딩(affine coding)은 머지 모드 및 (A)MVP 모드에서 모두 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, AMVP 모드에서 어파인 코딩은 사용된 모션 모델에 따라 2개의 제어점 또는 3개의 제어점을 사용할 수 있다. 따라서, 2개 또는 3개의 코딩될 모션 벡터 차분(MVD: Motion Vector Difference)가 존재할 수 있다. 다시 말해, 모션 모델에 따라 2개의 제어점이 사용되는 경우, 좌상측(LT) 및/또는 우상측(RT) 제어점 중 적어도 하나의 제어점에 대한 MVD가 코딩될 수 있고, 3개의 제어점이 사용되는 경우, 좌상측(LT), 우상측(RT) 및/또는 우하측(LB) 제어점 중 적어도 하나의 제어점에 대한 MVD가 코딩될 수 있다.
디코더에서는, 최종적으로 코딩 유닛의 모션 벡터가 결정되기에 앞서 MVD가 디코딩된다. 이때, 어파인 예측(또는 어파인 모션 예측)의 정확도는 제어점 모션 벡터의 정확도에 의존할 수 있고, 결과적으로 어파인 예측의 정확도는 MVD 코딩의 정확도에 의존할 수 있다.
그럼에도 불구하고, 종래의 영상 압축 기술에서 어파인 예측이 적용되는 경우 MVD는 1/4 펠(또는 픽셀, 분수) 정밀도(precision)(또는 정확도(accuracy), 해상도(resolution))로만 코딩된다.
다시 말해, 어파인 코딩의 효율은 제어점 모션 벡터의 높은 정밀도 및 그 후 각 서브 블록의 중앙 샘플의 모션 벡터의 높은 정밀도에 크게 의존할 수 있다. 그리고, 모션 벡터 유도에 이용되는 앞서 설명한 수학식(예컨대, 1, 11, 12, 16, 22 등)은 1/16 펠 보다 훨씬 높은 정밀도 정확도를 제공할 수 있다. 예를 들어, 1/16 펠 정밀도가 이용되는 경우, 앞서 설명한 수학식에서 계산된 값은 1/16 펠 정밀도로 반올림될 수 있다. 이는 1/16 펠 정밀도로 동작하는 모션 보상 보간 필터가 유도된 모션 벡터를 이용하여 각 서브 블록의 예측 샘플을 용이하게 생성하도록 적용될 수 있기 때문에 유용하다.
모션 보상 후, 각 서브 블록의 높은 정밀도를 가지는 모션 벡터는 라운딩되어 일반 모션 벡터와 동일한 정밀도로 저장될 수 있다. MVD는 예측값(predictor)과 실제 모션 벡터의 차이로 계산되기 때문에, 초기 계산은 1/16 펠 정확도로 유지될 수 있다. 그러나, 종래의 영상 압축 기술에서, 어파인 예측이 적용되는 경우 MVD 정밀도는 1/4 펠로 감소되어 코딩된다. 모션 벡터의 보다 정확한 디코딩을 위하여, 어파인 예측이 적용되는 경우에도 더 높은 정밀도를 유지한다면 어파인 예측의 정확도를 높이고 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
종래의 압축 기술에서, 일반 MVD(즉, 어파인 예측 이외의 MVD)는 1/4 펠, 1 펠(즉, 정수 픽셀) 또는 4 펠 정밀도로 처리(코딩 또는 전송)된다. 그리고, 인코더/디코더는 정밀도 플래그(또는 신택스 요소)를 사용하여 이러한 정밀도를 제어한다. 그러나, 상술한 바와 같이, 어파인 예측에서 MVD는 1/4 펠 정밀도로만 저장된다.
어파인 모드
도 44는 본 명세서의 실시예에 따른 움직임 벡터 예측에 대한 디코딩 구조를 도시한다.
도 44를 참조하면, 머지 모드가 적용되는 경우(S4401), 디코더는 어파인 플래그를 파싱하고(S4402), 현재 코딩 유닛(coding unit: CU)에 어파인 머지 모드 또는 정규 머지 모드(regular Merge mode)가 적용되는지 여부를 확인한다(S4403). 현재 CU가 어파인 머지 모드이면, 어파인-머지 리스트(Affine-Merge list)가 구성되고(S4404), 그렇지 않으면 정규 머지 리스트가 구성된다(S4405). 그러나, 만약에 CU가 머지 모드가 아니면, 예측 리스트 정보(또는 참조 리스트 정보)가 먼저 파싱되고(S4406), 그 다음에 어파인 플래그가 파싱된다(S4407). 어파인 플래그가 참이면, 어파인 AMVP 리스트가 구성되고, 그렇지 않으면 일반 AMVP 리스트가 구성된다(S4408, S4409, S4410).
어파인 머지 공통 베이스(AFFINE MERGE COMMON BASE)
도 45는 본 명세서의 실시예에 따른 어파인 예측에 이용되는 머지 후보들을 예시하는 도면이다.
본 명세서의 일 실시예에서, 어파인 머지 공통 베이스를 이용하여 어파인 예측을 수행하는 방법을 제안한다. 어파인 머지 공통 베이스를 이용하는 어파인 머지 리스트는 아래와 같은 방식으로 구성될 수 있다.
1. 상속된 어파인 후보(Inherited Affine Candidate)들을 삽입한다.
2. 어파인 머지 리스트가 가득 차지 않은 경우에는, 구성된 어파인 후보(constructed Affine candidate)들이 삽입된다.
3. 여전히 리스트가 가득 차지 않은 경우에는, 제로 모션 벡터들이 삽입된다.
여기서, 상속된 어파인 후보는 어파인 모드로 코딩된 복원 블록(reconstructed block)의 유효한 이웃(valid neighbor)으로부터 도출되는 후보들이다.
도 45를 참조하면, 종래 5개의 공간 이웃들은 A1, B1, B0, A0, B2의 스캔 순서로 먼저 평가된다. 일 실시예로서, 리스트에 추가되고 있는 각 새로운 상속 어파인 후보에 대해, 프루닝 검사(pruning check)가 수행됨으로써, 새로운 후보가 리스트에서의 기존 후보들을 복제하지 않을 수 있다.
구성된 어파인 후보는 각 제어점의 이웃의 움직임 정보를 결합함으로써 구성된다. 구성된 어파인 후보는 어파인 모드로 에서 코딩되는 것이 필요조건이 아니라는 것을 주의해야 한다. 최대 7개의 공간적 위치 및 1개의 시간적 위치는 제어점 CP1, CP2, CP3, CP4을 도출하는데 사용될 수 있다.
각 제어점에 대해서, 확인되는 후보들의 순서는 다음과 같다:
- CP1에 대해: 우선 순위 B2->B3->A2를 확인하고, 제 1 이용가능한 후보를 사용한다.
- CP2에 대해: 우선 순위 B1->B0를 확인하고, 제 1 이용가능한 후보를 사용한다.
- CP3에 대해: 우선 순위 A1->A0를 확인하고, 제 1 이용가능한 후보를 사용한다.
- CP4에 대해: 시간적 위치 T가 사용된다.
다음으로, 제어점들의 10개의 결합은 어파인 모션 후보를 생성하는데에 사용될 수 있다. 이 후보는 최대 리스트 크기가 충족될 때까지 어파인 머지 리스트에 삽입된다.
이들 중에 4개는 6-PARAM 모델이다: {CP1, CP2, CP3}, {CP1, CP2, CP4}, {CP1, CP3, CP4}, {CP2, CP3, CP4},
이들 중에 6개는 4-PARAM 모델이다: {CP1, CP2}, {CP1, CP3}, {CP2, CP3}, {CP1, CP4}, {CP2, CP4}, {CP3, CP4}
이를 따라서 머지 리스트가 여전히 가득 차지 않은 경우에는, 제로 움직임 벡터들이 삽입된다.
AFFINE AMVP
도 46은 본 명세서의 실시예에 따른 어파인 예측에 이용되는 상속된 어파인 후보들을 예시하는 도면이다.
본 명세서의 일 실시예에서, 어파인 AMVP 리스트는 다음 방식으로 구성될 수 있다.
1. 상속된 어파인 후보들을 삽입한다.
2. 리스트가 2개 미만의 후보를 포함하면, 구성된 어파인 후보를 삽입한다.
3. 여전히 리스트가 2개 미만의 후보를 포함하면, 종래 AMVP 후보들을 삽입한다.
도 46을 참조하면, 상속된 어파인 후보는 어파인 모드로 코딩된 공간 이웃들을 아래 도면에 도시된 바와 같은 A, B, C, D, E의 스캔 순서로 확인함으로써 삽입될 수 있다.
앞서 설명한 도 26을 참조하여, 구성된 어파인 후보를 설명한다. 도 26을 참조하면, 구성된 어파인 후보는 도 26에 도시된 제어점들에 대응하고, 주변 후보들이 어파인 모드로 코딩된 블록이 아닌 경우에도 후보로서 고려될 수 있다. 일 실시예로서, 다음의 프로세스에 따라 주변 블록으로부터 구성된 어파인 후보가 선택될 수 있다.
- mv0은 A, B, C에서 선택된다 (현재 블록과 동일한 참조 픽쳐를 가진 제 1 후보)
- mv1은 D, E에서 선택된다 (현재 블록과 동일한 참조 픽쳐를 가진 제 1 후보)
- mv2는 F, G에서 선택된다 (현재 블록과 동일한 참조 픽쳐를 가진 제 1 후보)
인코더/디코더는 mv0, mv1, mv2를 얻은 후에, mv0, mv1, mv2의 이용가능성을 토대로, 제어점의 MV를 도출할 수 있다. 일 실시예로서, 구성된 후보를 AMVP 후보 리스트에 추가하기 전에 프루닝(Pruning)을 수행하여 기존 후보와 동일하지 않은 후보에 한하여 리스트에 추가할 수 있다.
실시예 1
본 명세서의 실시예에서, 머지 또는 AMVP 모드가 적용되는 경우 리스트 구성 프로세스에서 사용될 수 있는 새로운 타입의 어파인 후보를 제안한다. 구체적으로, 어파인 예측을 수행함에 있어서, 후보 리스트에 삽입될 수 있는 히스토리 기반(history-based) 어파인(Affine HMVP) 후보를 제안한다.
본 명세서의 실시예에서, 어파인 예측을 위한 후보 리스트에 포함되는 히스토리 기반 어파인 후보는 이전에 어파인 모드로 코딩된 코딩 유닛(coding unit: CU)의 모션 정보를 나타낸다. 인코더/디코더는 CU가 어파인 모션을 사용하여 코딩된 경우, 이전에 디코딩된 CU의 움직임 정보의 사본을 버퍼에 저장할 수 있다.
도 47은 본 명세서의 실시예에 따른 히스토리 기반 어파인 후보를 저장하는 룩업 테이블의 일 예를 도시한다.
도 47을 참조하면, 본 명세서의 실시예로서, 룩업 테이블(lookup table: LUT)은 다수의 히스토리 기반 어파인 후보들을 추가함으로써 구성될 수 있다. LUT가 최대 크기에 도달한 경우, 새로운 히스토리 기반 후보의 추가로, 테이블은 FIFO(First In First Out) 규칙(즉, 가장 오래된 후보가 가장 먼저 출력됨)에 따라 관리될 수 있다. 실시예로서, 어파인 HMVP 후보의 사용은 시퀀스, 픽쳐, 슬라이스, CTU 및/또는 다른 데이터 헤더를 통해 시그널링될 수 있다.
본 명세서에서, LUT는 그 명칭에 제한되지 않으며, 버퍼, HMVP 버퍼, HMVP 후보 버퍼, HMVP 리스트, HMVP 후보 리스트 등으로 지칭될 수 있다. LUT는 정의된 크기에 도달할 때까지 LUT로 새로운 후보가 추가될 수 있다.
도 48은 본 명세서의 실시예에 따른 예측 모드에 따른 후보 리스트 구성 방법의 일 예를 나타내는 흐름도이다.
도 48을 참조하면, 본 명세서의 실시예에 따른 인코딩/디코딩 프로세스를 나타낸다. 인코더/디코더는 현재 코딩 유닛(또는 코딩 블록, 예측 유닛)의 코딩 모드(또는 예측 모드)를 획득한다(S4801). 예를 들어, 현재 코딩 유닛의 코딩 모드는 어파인 머지(Affine Merge), 머지(Merge), AMVP, 또는 어파인 AMVP 모드일 수 있다.
인코더/디코더는 s4801 단계에서 획득한 코딩 모드에 따라 움직임 추정/보상을 위한 후보 리스트를 구성한다(S4802). 후보 리스트는 각각의 모드에 따라 앞서 설명한 실시예에 따라 구성될 수 있다.
실시예 2
본 명세서의 실시예에서, 히스토리 기반 어파인 MVP 후보들을 머지 또는 AMVP 후보 리스트에 삽입(또는 추가)하는 순서를 적응적으로 변경하는 방법을 제안한다.
도 49는 본 명세서의 실시예에 따른 히스토리 기반 어파인 후보를 저장하는 룩업 테이블의 일 예를 도시한다.
도 49를 참조하면, 6개의 어파인 HMVP 후보가 LUT에 저장되는 경우를 가정한다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 LUT에 저장되는 어파인 HMVP 후보는 다양한 여러 개수로 미리 정의될 수 있다.
6개의 후보를 포함하는 어파인 HMVP LUT는 도 49에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 가장 앞쪽 필드(즉, 0번 인덱스 필드)에 가장 오래된 어파인 HMVP 후보가 추가될 수 있고, 가장 뒤쪽 필드(즉, 5번 인덱스 필드)에 가장 최신의 어파인 HMVP 후보가 추가될 수 있다. 전술한 바와 같이, 어파인 HMVP 후보 FIFO(First In First Out) 방식으로 LUT에 추가될 수 있다.
일 실시예에서, 인코더/디코더는 다음과 같은 순서들 중 어느 하나의 순서로 어파인 HMVP 후보를 머지 또는 AMVP 후보 리스트에 삽입할 수 있다.
- 인덱스 0부터 5까지 (즉, 가장 오래된 어파인 HMVP 후보부터 가장 새로운 어파인 HMVP 후보까지)
- 인덱스 5부터 0까지 (즉, 가장 새로운 어파인 HMVP 후보부터 가장 오래된 어파인 HMVP 후보까지)
- 인덱스 4부터 0까지 (인덱스 5는 최신 히스토리이므로, 그것은 다른 공간 후보 중 하나와 중복될 가능성이 높다)
- 다른 다양한 미리 정의된(pre-defined) 순서, 예를 들어, 인덱스 4, 3, 5, 2, 1.
도 50은 본 명세서의 실시예에 따른 히스토리 기반 어파인 후보를 이용하여 어파인 예측에 이용되는 후보 리스트를 구성하는 방법의 일 예를 도시한다.
도 50을 참조하면, 인코더/디코더는 어파인 예측에 이용되는 후보 리스트(머지 또는 AMVP 후보 리스트)를 구성함에 있어서, 다른 여러 후보(예컨대, 공간/시간 후보, 상속된 어파인 후보, 구성된 어파인 후보 등)와 함께 히스토리 기반 어파인 후보(어파인 HMVP 후보)를 이용할 수 있다.
중앙 블록은 머지 리스트 구성을 도시하고, 여기서 N은 머지 후보들의 최대 개수이다. 우측의 블록을 참조하면, 어파인 HMVP 후보가 머지 리스트에 추가될 때 임의의 주어진 순서로 추가될 수 있다. 예를 들어, 우측의 블록에 도시된 바와 같이, 가장 새로운 어파인 HMVP 후보가 리스트에 추가되고 뒤이어 그의 전임자들(predecessors)이 추가될 수 있다.
마찬가지로, 상기 도면에서 좌측의 블록은 어파인 HMVP 후보들이 또한 가장 오래된 후보(즉, LUT에서 0 번째 후보)부터 가장 새로운 후보까지 추가될 수 있는 경우를 보여준다. 상술한 실시예와 같은 다양한 순서로 어파인 HMVP 후보들의 다른 구성이 리스트에 추가될 수 있다.
도 51은 본 명세서의 실시예에 따른 어파인 머지 모드에서 후보 리스트를 구성하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 51을 참조하여 어파인 머지 모드가 적용되는 경우 어파인 머지 리스트(또는 어파인 머지 후보 리스트)를 구성하는 일반화된 방법을 설명한다.
인코더/디코더는 어파인 머지 리스트 구성이 먼저 초기화한다(S5101).
인코더/디코더는 다양한 여러 타입의 어파인 후보들을 어파인 머지 리스트에 추가한다(S5102). 이 경우, 추가되는 머지 후보는 예컨대, 공간/시간 후보, 상속된 어파인 후보, 구성된 어파인 후보 등일 수 있다.
이하에서, S5102 단계의 어파인 머지 리스트 구성 방법을 구체적으로 설명한다.
도 52는 본 명세서의 실시예에 따른 어파인 머지 모드에서 후보 리스트를 구성하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
본 명세서의 실시예에서, 어파인 HMVP 후보는 머지 리스트에 추가될 수 있다.
인코더/디코더는 어파인 머지 리스트에서 LUT로부터 추가될 어파인 HMVP 후보의 수를 획득할 수 있다(S5201).
어파인 HMVP 후보의 수가 결정되면, 인코더/디코더는 어파인 HMVP 후보들의 추가 순서를 결정함으로써 머지 리스트가 순차 구성될 수 있다(S5202).
일 실시예로서, 머지 리스트에 추가될 어파인 HMVP 후보들의 순서는 인코더에서 디코더로 시그널링될 수 있다. 어파인 HMVP 후보들의 순서를 명시하기 위하여 다양한 여러 방법이 정의될 수 있다. 일 예로, 상기 특정의 순서를 나타내는 신택스 요소는 상위 레벨 신택스(High Level Syntax: HLS)를 통해 인코더에서 디코더로 전송될 수 있다. 일 예로서, HLS는 시퀀스 파라미터 세트, 픽쳐 파라미터 세트, 슬라이스 및/또는 다른 CU/PU 헤더의 일부일 수 있다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000027
표 2에서, set_affine_HMVP_order_flag가 1이라는 것은 set_affine_HMVP_order_flag가 CVS에서 non-IDR 픽쳐의 슬라이스 헤더에 존재한다는 것을 나타낸다. set_affine_ HMVP_order_flag가 0이라는 것은 set_affine_ HMVP_order_flag가 슬라이스 헤더에 존재하지 않고 적응 어파인 HMVP가 CVS에서 사용되지 않는다는 것을 나타낸다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000028
표 3을 참조하면, slice_affine_HMVP_idx는 사용할 후보들의 순서에 인덱스를 나타낸다. 예를 들어, slice_affine_HMVP_idx가 0이라는 것은 0, 1, 2, 3 등등의 디폴트 HMVP 순서를 나타낸다. 마찬가지로, 1의 인덱스 값은 3, 2, 1, 0의 HMVP 순서를 나타나는데 사용될 수 있다.
실시예 3
본 명세서의 실시예에서, 머지 또는 AMVP 후보 리스트에 어파인 HMVP 후보들을 삽입하는 방법을 제안한다. 실시예로서, 다양한 여러 위치에서 머지 또는 AMVP 후보 리스트에 어파인 HMVP 후보가 삽입(또는 추가)될 수 있다.
일반적으로 어파인 머지 리스트 구성에서, 상속된 어파인 후보, 구성된 어파인 후보, 및 제로 모션 후보는 앞서 실시예에서 상세히 기술된 바와 같이 삽입될 수 있다. 그러나, 대체 삽입 순서들을 고려함으로써 어파인 HMVP 후보들을 머지 리스트 및 AMVP 리스트에 삽입할 수 있다. 아래의 도면을 참조하여 설명한다.
도 53은 본 명세서의 실시예에 따른 어파인 머지 후보 리스트를 구성하는 방법의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 53을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에서, 어파인 HMVP 후보들은 상속된 어파인 후보들의 삽입 이후, 구성된 어파인 후보들의 삽입 이후, 또는 상속된 어파인 후보들보다 이전에 머지 후보 리스트에 도입될 수 있다. 도 53에서는 어파인 머지 후보 리스트를 구성하는 경우를 가정하여 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니고, 동일한 방법으로 어파인 AMVP 후보 리스트를 구성할 수 있다.
도 53은 어파인 HMVP 후보를 어파인 머지 리스트에 삽입하는 세 가지의 가능한 예시를 보여준다. 가장 좌측의 제1 예시에서, 어파인 HMVP 후보는 구성된 어파인 후보들 이후에 리스트에 삽입된다. 또는, 중앙의 제2 예시에서, 어파인 HMVP 후보는 상속된 후보들 이후에 리스트에 삽입될 수 있다. 또는, 가장 우측의 제3 예시에서, 어파인 HMVP 후보는 리스트의 최상단에 삽입될 수도 있다.
실시예 4
본 명세서의 실시예에서, 어파인 HMVP 후보의 효율적인 저장 방법을 제안한다.
일 실시예로서, 어파인 HMVP 후보에 대하여 다음의 정보가 저장될 수 있다.
- 제어점, 즉, CP1, CP2, 및/또는 CP3의 모션 벡터
- List 0 및/또는 List 1에 대한 참조 인덱스들 (일 예로서, 어파인 코딩된 CU에 대해, 모든 제어점들은 동일한 참조 인덱스를 공유할 수 있다)
- 인터 예측 모드 (즉, L0, L1 또는 bi-pred)
- 어파인 블록의 너비 및 높이 정보
- 어파인 타입, 예를 들어, 4-파라미터 또는 6-파라미터 어파인 타입 (일 예로서, 어파인 타입이 저장되지 않는 경우, 디폴트 타입으로 간주될 수 있다)
한편, 상술한 어파인 HMVP 후보에 대한 정보를 모두 저장하는 경우 데이터의 양이 매우 크기 때문에 메모리 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 본 명세서의 실시예에서, 제어점 모션 벡터에 대한 정규화 프로세스를 수행함으로써 어파인 블록(즉, 어파인 모드로 부호화된 블록)의 너비 와 높이 정보의 저장을 스킵하는 방법을 제안한다.
일 실시예로서, 인코더/디코더는 PU(또는 CU)로부터의 MV들을 고정된 크기로 정규화하도록 설정(또는 선택)할 수 있다. 예를 들어, 이러한 고정된 크기는 16x16, 8x8, 4x4 일 수 있다. 어파인 HMVP 후보(들)이 머지 리스트 또는 AMVP 리스트에 추가되려면, MV들이 리스트로 삽입되기 전에 비정규화될 수 있다. 이러한 정규화/비정규화(normalization/denormalization) 기술은 어파인 HMVP에 대한 PU 크기들의 저장을 피하는 것을 목표로 한다.
예를 들어, 6-파라미터 어파인 모델이 적용되는 경우, 다음의 수학식 24에 기초하여 정규화 프로세스가 수행될 수 있다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000029
수학식 24에서, x 및 y는 도출되는 어파인 MV의 위치들이고, w 및 h는 블록의 폭과 높이이다.
도 54는 본 명세서의 실시예에 따른 제어점들의 움직임 벡터에 대한 정규화를 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 54를 참조하면, 서브 블록에 대한 어파인 제어점 MV를 도출하기 위해서 다음이 고려될 수 있다.
먼저, mv0’ 는 mv0 로 설정될 수 있다.
그리고, mv1’ 및 mv2’는 너비와 높이를 기반으로 상술한 수학식 24의 6-파라미터 어파인 모델에 따라 유도될 수 있다.
mv1’은 다음의 수학식 25를 이용하여 유도될 수 있다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000030
mv2’는 다음의 수학식 26을 이용하여 유도될 수 있다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000031
인코더/디코더는 상술한 수학식 25 및 26을 이용하여 PU의 MV들을 정규화/비정규화할 수 있다.
일 실시예에서, 정규화/비정규화의 사용 여부는 새로운 상위 레벨 신택스 요소의 사용을 통해서 획득될 수 있다. 즉, 정규화 기술이 코딩 중에 사용되는지를 나타내는 상위 레벨 신택스(High Level Syntax: HLS)에서 새로운 신택스 요소가 인코더에서 디코더로 전송될 수 있다. 일례로서, HLS는 시퀀스 파라미터 세트, 픽쳐 파라미터 세트, 슬라이스 및/또는 다른 CU/PU 헤더의 일부일 수 있다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000032
표 4에서, set_affine_HMVP_norm_flag가 1이라는 것은 set_affine_HMVP_norm_flag가 CVS에서 non-IDR 픽쳐의 슬라이스 헤더에 존재한다는 것을 나타낸다. set_affine_HMVP_norm_flag가 0이라는 것은 set_affine_HMVP_norm_flag가 슬라이스 헤더에 존재하지 않고 정규화가 사용되지 않는다는 것을 나타낸다.
Figure PCTKR2019012365-appb-img-000033
표 5에서, slice_affine_HMVP_norm_idx는 현재 PU 사이즈를 정규화하는데 사용되고 있는 블록 사이즈에 인덱스를 나타낸다. 예를 들어, slice_affine_HMVP_norm_idx가 0이라는 것은 8x8 블록 사이즈가 정규화를 위해 사용되고 있다는 것을 나타낼 수 있다. 마찬가지로, 1의 인덱스 값은 정규화 블록 사이즈를 16x16 등으로 나타내는데 사용될 수 있다.
도 55 및 도 56은 본 명세서의 실시예에 따른 히스토리 기반 어파인 후보에 대한 정규화/비정규화 프로세스를 예시하는 도면이다.
도 55 및 도 56을 참조하여, 정규화 프로세스가 적용된 어파인 HMVP 후보들을 LUT로 삽입하기 위한 블록 프로세스들을 도시한다.
도 55를 참조하면, 인코더/디코더는 정규화 적용 여부를 지시하는 플래그를 획득한다(S5501). 그리고, 인코더/디코더는 LUT에 저장하기 위한 어파인 HMVP 모션 정보를 획득하고, 모션 정보(또는 모션 정보의 계수)가 정규화 될 수 있다(S5502, S5503).
도 56을 참조하면, LUT로부터의 어파인 HMVP가 머지 리스트에 삽입되는 경우, 인코더/디코더는 정규화 적용 여부를 지시하는 플래그를 획득한다(S5601). 그리고, 인코더/디코더는 LUT에 저장된 어파인 HMVP 모션 정보를 획득하고, 머지 리스트에 삽입하기 위한 모션 정보(또는 모션 정보의 계수)가 비정규화 될 수 있다(S5602, S5603).
이상에서 설명한 본 명세서의 실시예들은 설명의 편의상 각각의 실시예들을 구분하여 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 앞서 설명한 실시예 1 내지 4에서 설명한 실시예들은 각각 독립적으로 수행될 수도 있고, 하나 이상의 여러 실시예가 조합되어 수행될 수도 있다.
도 57은 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 어파인 예측(affine prediction)을 이용하여 비디오 신호를 처리하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 57을 참조하면, 설명의 편의를 위해 디코더를 위주로 설명하나 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 실시예에 따른 인터 예측 기반 비디오 신호 처리 방법은 인코더와 디코더에서 동일하게 수행될 수 있다.
디코더는 현재 블록에 상기 어파인 예측이 적용되는 경우, 주변 블록의 모션 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 머지 후보 리스트를 구성한다(S5701).
디코더는 상기 머지 후보 리스트 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 머지 후보를 지시하는 머지 인덱스를 획득한다(S5702).
디코더는 상기 머지 인덱스에 의해 지시되는 머지 후보의 모션 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 복수의 제어점(control point)들에 대한 모션 벡터를 유도한다(S5703).
디코더는 상기 제어점들의 모션 벡터를 이용하여 상기 현재 블록에 포함된 복수의 서브 블록들 각각의 모션 벡터를 유도한다(S5704).
디코더는 상기 서브 블록들 각각의 모션 벡터를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성한다(S5705).
전술한 바와 같이, 상기 구성된 머지 후보 리스트는 어파인 히스토리 기반 머지 후보(history-based merge candidate, HMVP)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 머지 후보 리스트를 구성하는 단계는, 이전에 코딩된 어파인 모드로 코딩된 블록의 모션 정보를 포함하는 어파인 HMVP 리스트로부터 상기 어파인 HMVP를 추가하는 단계를 포함할 수 있.
전술한 바와 같이, 상기 머지 후보 리스트를 구성하는 단계는, 상기 현재 블록의 이웃 블록 중에서 어파인 모드로 부호화된 이웃 블록의 모션 정보를 상기 머지 후보 리스트에 추가하는 단계; 상기 현재 블록의 이웃 블록의 모션 정보의 조합을 상기 머지 후보 리스트에 추가하는 단계; 및 이전에 코딩된 어파인 모드로 코딩된 블록의 모션 정보를 포함하는 어파인 HMVP 리스트로부터 상기 어파인 HMVP를 추가하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 어파인 HMVP는 상기 어파인 HMVP 리스트에 포함된 후보들 중에서 미리 정의된 순서에 기초하여 결정되는 후보인 것을 특징으로 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 어파인 HMVP 리스트는 어파인 모드로 부호화된 블록의 제어점의 모션 벡터에 대하여 상기 어파인 모드로 부호화된 블록의 너비 및 높이를 기반으로 정규화가 수행된 모션 정보를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 정규화의 적용 여부를 지시하는 플래그를 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 플래그는 시퀀스(sequence), 픽쳐(picture), 슬라이스(slice), 코딩 트리 유닛(coding tree unit) 또는 코딩 유닛(coding unit) 단위로 시그널링되는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 58은 본 명세서의 실시예에 따른 영상 신호를 처리하기 위한 장치의 블록도의 예를 도시한다. 도 58의 영상 신호 처리 장치는 도 1의 인코딩 장치(100) 또는 도 2의 디코딩 장치(200)에 해당할 수 있다.
영상 신호를 처리하는 영상 처리 장치(5800)는, 영상 신호를 저장하는 메모리(5820)와, 상기 메모리와 결합되면서 영상 신호를 처리하는 프로세서(5810)를 포함한다.
본 명세서의 실시예에 따른 프로세서(5810)는 영상 신호의 처리를 위한 적어도 하나의 프로세싱 회로로 구성될 수 있으며, 영상 신호를 인코딩 또는 디코딩을 위한 명령어들을 실행함으로써 영상 신호를 처리할 수 있다. 즉, 프로세서(5810)는 상술한 인코딩 또는 디코딩 방법들을 실행함으로써 원본 영상 데이터를 인코딩하거나 인코딩된 영상 신호를 디코딩할 수 있다.
도 59는 본 발명이 적용되는 비디오 코딩 시스템을 나타낸다.
비디오 코딩 시스템은 소스 디바이스(source device) 및 수신 디바이스(receiving device)를 포함할 수 있다. 소스 디바이스는 인코딩된 비디오/영상 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 수신 디바이스로 전달할 수 있다.
상기 소스 디바이스는 비디오 소스(video source), 인코딩 장치(encoding apparatus), 전송부(transmitter)를 포함할 수 있다. 상기 수신 디바이스는 수신부(receiver), 디코딩 장치(decoding apparatus) 및 렌더러(renderer)를 포함할 수 있다. 상기 인코딩 장치는 비디오/영상 인코딩 장치라고 불릴 수 있고, 상기 디코딩 장치는 비디오/영상 디코딩 장치라고 불릴 수 있다. 송신기는 인코딩 장치에 포함될 수 있다. 수신기는 디코딩 장치에 포함될 수 있다. 렌더러는 디스플레이부를 포함할 수도 있고, 디스플레이부는 별개의 디바이스 또는 외부 컴포넌트로 구성될 수도 있다.
비디오 소스는 비디오/영상의 캡쳐, 합성 또는 생성 과정 등을 통하여 비디오/영상을 획득할 수 있다. 비디오 소스는 비디오/영상 캡쳐 디바이스 및/또는 비디오/영상 생성 디바이스를 포함할 수 있다. 비디오/영상 캡쳐 디바이스는 예를 들어, 하나 이상의 카메라, 이전에 캡쳐된 비디오/영상을 포함하는 비디오/영상 아카이브 등을 포함할 수 있다. 비디오/영상 생성 디바이스는 예를 들어 컴퓨터, 타블렛 및 스마트폰 등을 포함할 수 있으며 (전자적으로) 비디오/영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 등을 통하여 가상의 비디오/영상이 생성될 수 있으며, 이 경우 관련 데이터가 생성되는 과정으로 비디오/영상 캡쳐 과정이 갈음될 수 있다.
인코딩 장치는 입력 비디오/영상을 인코딩할 수 있다. 인코딩 장치는 압축 및 코딩 효율을 위하여 예측, 변환, 양자화 등 일련의 절차를 수행할 수 있다. 인코딩된 데이터(인코딩된 비디오/영상 정보)는 비트스트림(bitstream) 형태로 출력될 수 있다.
전송부는 비트스트림 형태로 출력된 인코딩된 비디오/영상 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 수신 디바이스의 수신부로 전달할 수 있다. 디지털 저장 매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장 매체를 포함할 수 있다. 전송부는 미리 정해진 파일 포멧을 통하여 미디어 파일을 생성하기 위한 엘리먼트를 포함할 수 있고, 방송/통신 네트워크를 통한 전송을 위한 엘레멘트를 포함할 수 있다. 수신부는 상기 비트스트림을 추출하여 디코딩 장치로 전달할 수 있다.
디코딩 장치는 인코딩 장치의 동작에 대응하는 역양자화, 역변환, 예측 등 일련의 절차를 수행하여 비디오/영상을 디코딩할 수 있다.
렌더러는 디코딩된 비디오/영상을 렌더링할 수 있다. 렌더링된 비디오/영상은 디스플레이부를 통하여 디스플레이될 수 있다.
도 60은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 나타낸다.
도 60을 참조하면, 본 발명이 적용되는 컨텐츠 스트리밍 시스템은 크게 인코딩 서버, 스트리밍 서버, 웹 서버, 미디어 저장소, 사용자 장치 및 멀티미디어 입력 장치를 포함할 수 있다.
상기 인코딩 서버는 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들로부터 입력된 컨텐츠를 디지털 데이터로 압축하여 비트스트림을 생성하고 이를 상기 스트리밍 서버로 전송하는 역할을 한다. 다른 예로, 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들이 비트스트림을 직접 생성하는 경우, 상기 인코딩 서버는 생략될 수 있다.
상기 비트스트림은 본 발명이 적용되는 인코딩 방법 또는 비트스트림 생성 방법에 의해 생성될 수 있고, 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 전송 또는 수신하는 과정에서 일시적으로 상기 비트스트림을 저장할 수 있다.
상기 스트리밍 서버는 웹 서버를 통한 사용자 요청에 기초하여 멀티미디어 데이터를 사용자 장치에 전송하고, 상기 웹 서버는 사용자에게 어떠한 서비스가 있는지를 알려주는 매개체 역할을 한다. 사용자가 상기 웹 서버에 원하는 서비스를 요청하면, 상기 웹 서버는 이를 스트리밍 서버에 전달하고, 상기 스트리밍 서버는 사용자에게 멀티미디어 데이터를 전송한다. 이때, 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템은 별도의 제어 서버를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 제어 서버는 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 장치 간 명령/응답을 제어하는 역할을 한다.
상기 스트리밍 서버는 미디어 저장소 및/또는 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신하게 되는 경우, 상기 컨텐츠를 실시간으로 수신할 수 있다. 이 경우, 원활한 스트리밍 서비스를 제공하기 위하여 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 일정 시간동안 저장할 수 있다.
상기 사용자 장치의 예로는, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)), 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등이 있을 수 있다.
상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 서버들은 분산 서버로 운영될 수 있으며, 이 경우 각 서버에서 수신하는 데이터는 분산 처리될 수 있다.
상기 기술된 것과 같이, 본 발명에서 설명한 실시예들은 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다. 예를 들어, 각 도면에서 도시한 기능 유닛들은 컴퓨터, 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 디코더 및 인코더는 멀티미디어 방송 송수신 장치, 모바일 통신 단말, 홈 시네마 비디오 장치, 디지털 시네마 비디오 장치, 감시용 카메라, 비디오 대화 장치, 비디오 통신과 같은 실시간 통신 장치, 모바일 스트리밍 장치, 저장 매체, 캠코더, 주문형 비디오(VoD) 서비스 제공 장치, OTT 비디오(Over the top video) 장치, 인터넷 스트리밍 서비스 제공 장치, 3차원(3D) 비디오 장치, 화상 전화 비디오 장치, 및 의료용 비디오 장치 등에 포함될 수 있으며, 비디오 신호 또는 데이터 신호를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, OTT 비디오(Over the top video) 장치로는 게임 콘솔, 블루레이 플레이어, 인터넷 접속 TV, 홈시어터 시스템, 스마트폰, 태블릿 PC, DVR(Digital Video Recoder) 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 처리 방법은 컴퓨터로 실행되는 프로그램의 형태로 생산될 수 있으며, 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 본 발명에 따른 데이터 구조를 가지는 멀티미디어 데이터도 또한 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치 및 분산 저장 장치를 포함한다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는, 예를 들어, 블루레이 디스크(BD), 범용 직렬 버스(USB), ROM, PROM, EPROM, EEPROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크 및 광학적 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 반송파(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현된 미디어를 포함한다. 또한, 인코딩 방법으로 생성된 비트스트림이 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장되거나 유무선 통신 네트워크를 통해 전송될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 프로그램 코드에 의한 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있고, 상기 프로그램 코드는 본 발명의 실시예에 의해 컴퓨터에서 수행될 수 있다. 상기 프로그램 코드는 컴퓨터에 의해 판독가능한 캐리어 상에 저장될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

Claims (12)

  1. 어파인 예측(affine prediction)을 이용하여 비디오 신호를 처리하는 방법에 있어서,
    현재 블록에 상기 어파인 예측이 적용되는 경우, 주변 블록의 모션 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 머지 후보 리스트를 구성하는 단계;
    상기 머지 후보 리스트 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 머지 후보를 지시하는 머지 인덱스를 획득하는 단계;
    상기 머지 인덱스에 의해 지시되는 머지 후보의 모션 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 복수의 제어점(control point)들에 대한 모션 벡터를 유도하는 단계;
    상기 제어점들의 모션 벡터를 이용하여 상기 현재 블록에 포함된 복수의 서브 블록들 각각의 모션 벡터를 유도하는 단계; 및
    상기 서브 블록들 각각의 모션 벡터를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계를 포함하되,
    상기 구성된 머지 후보 리스트는 어파인 히스토리 기반 머지 후보(history-based merge candidate, HMVP)를 포함하는, 비디오 신호 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 머지 후보 리스트를 구성하는 단계는,
    이전에 코딩된 어파인 모드로 코딩된 블록의 모션 정보를 포함하는 어파인 HMVP 리스트로부터 상기 어파인 HMVP를 추가하는 단계를 포함하는, 비디오 신호 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 머지 후보 리스트를 구성하는 단계는,
    상기 현재 블록의 이웃 블록 중에서 어파인 모드로 부호화된 이웃 블록의 모션 정보를 상기 머지 후보 리스트에 추가하는 단계;
    상기 현재 블록의 이웃 블록의 모션 정보의 조합을 상기 머지 후보 리스트에 추가하는 단계; 및
    이전에 코딩된 어파인 모드로 코딩된 블록의 모션 정보를 포함하는 어파인 HMVP 리스트로부터 상기 어파인 HMVP를 추가하는 단계를 포함하는, 비디오 신호 처리 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 어파인 HMVP는 상기 어파인 HMVP 리스트에 포함된 후보들 중에서 미리 정의된 순서에 기초하여 결정되는 후보인 것을 특징으로 하는, 비디오 신호 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 어파인 HMVP 리스트는 어파인 모드로 부호화된 블록의 제어점의 모션 벡터에 대하여 상기 어파인 모드로 부호화된 블록의 너비 및 높이를 기반으로 정규화가 수행된 모션 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비디오 신호 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 정규화의 적용 여부를 지시하는 플래그를 획득하는 단계를 더 포함하고,
    상기 플래그는 시퀀스(sequence), 픽쳐(picture), 슬라이스(slice), 코딩 트리 유닛(coding tree unit) 또는 코딩 유닛(coding unit) 단위로 시그널링되는 것을 특징으로 하는, 비디오 신호 처리 방법.
  7. 어파인 예측(affine prediction)을 이용하여 비디오 신호를 처리하는 장치에 있어서,
    상기 비디오 신호를 저장하는 메모리; 및
    상기 메모리와 결합된 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    현재 블록에 상기 어파인 예측이 적용되는 경우, 주변 블록의 모션 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 머지 후보 리스트를 구성하고,
    상기 머지 후보 리스트 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 머지 후보를 지시하는 머지 인덱스를 획득하고,
    상기 머지 인덱스에 의해 지시되는 머지 후보의 모션 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 복수의 제어점(control point)들에 대한 모션 벡터를 유도하고,
    상기 제어점들의 모션 벡터를 이용하여 상기 현재 블록에 포함된 복수의 서브 블록들 각각의 모션 벡터를 유도하고, 그리고,
    상기 서브 블록들 각각의 모션 벡터를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하되,
    상기 구성된 머지 후보 리스트는 어파인 히스토리 기반 머지 후보(history-based merge candidate, HMVP)를 포함하는, 비디오 신호 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    이전에 코딩된 어파인 모드로 코딩된 블록의 모션 정보를 포함하는 어파인 HMVP 리스트로부터 상기 어파인 HMVP를 추가하는, 비디오 신호 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 현재 블록의 이웃 블록 중에서 어파인 모드로 부호화된 이웃 블록의 모션 정보를 상기 머지 후보 리스트에 추가하고,
    상기 현재 블록의 이웃 블록의 모션 정보의 조합을 상기 머지 후보 리스트에 추가하고, 그리고,
    이전에 코딩된 어파인 모드로 코딩된 블록의 모션 정보를 포함하는 어파인 HMVP 리스트로부터 상기 어파인 HMVP를 추가하는, 비디오 신호 처리 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 어파인 HMVP는 상기 어파인 HMVP 리스트에 포함된 후보들 중에서 미리 정의된 순서에 기초하여 결정되는 후보인 것을 특징으로 하는, 비디오 신호 처리 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 어파인 HMVP 리스트는 어파인 모드로 부호화된 블록의 제어점의 모션 벡터에 대하여 상기 어파인 모드로 부호화된 블록의 너비 및 높이를 기반으로 정규화가 수행된 모션 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비디오 신호 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 정규화의 적용 여부를 지시하는 플래그를 획득하고,
    상기 플래그는 시퀀스(sequence), 픽쳐(picture), 슬라이스(slice), 코딩 트리 유닛(coding tree unit) 또는 코딩 유닛(coding unit) 단위로 시그널링되는 것을 특징으로 하는, 비디오 신호 처리 장치.
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