WO2020106124A1 - 효율적 블록 분할을 처리하는 영상 복호화 및 부호화 방법 - Google Patents

효율적 블록 분할을 처리하는 영상 복호화 및 부호화 방법

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WO2020106124A1
WO2020106124A1 PCT/KR2019/016277 KR2019016277W WO2020106124A1 WO 2020106124 A1 WO2020106124 A1 WO 2020106124A1 KR 2019016277 W KR2019016277 W KR 2019016277W WO 2020106124 A1 WO2020106124 A1 WO 2020106124A1
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WO
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block
division
unit
binary
picture
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PCT/KR2019/016277
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Inventor
임화섭
임정윤
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가온미디어 주식회사
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    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/119—Adaptive subdivision aspects, e.g. subdivision of a picture into rectangular or non-rectangular coding blocks
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    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
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Definitions

  • the present invention relates to image encoding and decoding, and more particularly, to a method of performing prediction and transformation by dividing a video picture into a plurality of blocks.
  • coding is performed by dividing a single picture into a plurality of blocks having a predetermined size.
  • inter prediction and intra prediction techniques that remove redundancy between pictures are used to increase compression efficiency.
  • a residual signal is generated using intra prediction and inter prediction, and the reason for obtaining the residual signal is that when coding with the residual signal, the amount of data is small, so that the data compression rate increases, and the better the prediction, the better the residual signal. This is because the value of.
  • the intra prediction method predicts data of the current block using pixels around the current block.
  • the difference between the actual value and the predicted value is called the residual signal block.
  • the intra prediction method increases from 9 prediction modes used in the existing H.264 / AVC to 35 prediction modes to further refine the prediction.
  • the current block is compared with blocks in neighboring pictures to find the most similar block.
  • the location information (Vx, Vy) for the found block is called a motion vector.
  • the difference of pixel values in a block between a current block and a prediction block predicted by a motion vector is called a residual signal block (motion-compensated residual block).
  • the present invention is to solve the above problems, and is suitable for encoding and decoding of ultra-high resolution images, and has an object to provide an image processing method for processing an efficient block segmentation for this, and an image decoding and encoding method using the same. .
  • An image decoding method for solving the above-described problem is such that a picture of an image is divided into a plurality of coding units, which are a basic unit in which inter prediction or intra prediction is performed, Determining a current block for decoding a coding unit, which has been step-wise divided into a picture tree or a divided region into a quad tree, binary tree, or ternery tree structure; And processing predictive decoding of the coding unit corresponding to the current block, wherein the determining comprises: explicit block partitioning or implicit block partitioning of the picture or partition region for determination of the current block. And optionally performing.
  • An image encoding method for solving the above-described problem is such that a picture of an image is divided into a plurality of coding units, which are a basic unit in which inter prediction or intra prediction is performed, Determining a current block for decoding a coding unit, which has been step-wise divided into a picture tree or a divided region into a quad tree, binary tree, or ternery tree structure; And processing predictive encoding of the coding unit in response to the current block, wherein the determining comprises: explicit block partitioning or implicit block partitioning of the picture or partition to determine the current block. And optionally performing.
  • An image encoding apparatus for solving the above-described problem is such that a picture of an image is divided into a plurality of coding units, which are a basic unit in which inter prediction or intra prediction is performed.
  • a picture dividing unit for determining a current block for decoding a coding unit which has been step-wise divided into a picture tree or a divided region into a quad tree, binary tree, or ternery tree structure;
  • a prediction encoding unit that processes the prediction coding of the coding unit in response to the current block, and the picture division unit performs explicit block division or implicit block division of the picture or division region for determination of the current block.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an image encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 2 to 5 are diagrams for describing a first embodiment of a method of dividing and processing an image in block units.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating an embodiment of a method of performing inter prediction in an image encoding apparatus.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of an image decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating an embodiment of a method of performing inter prediction in an image decoding apparatus.
  • FIG. 9 is a view for explaining a second embodiment of a method of dividing and processing an image in block units.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an embodiment of a syntax structure used to process an image by dividing it into blocks.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a third embodiment of a method of dividing and processing an image in block units.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining an embodiment of a method of constructing a transform unit by dividing a coding unit into a binary tree structure.
  • FIG. 13 is a view for explaining a fourth embodiment of a method of dividing and processing an image in block units.
  • 14 to 16 are diagrams for explaining further embodiments of a method of dividing and processing an image in units of blocks.
  • 17 and 18 are diagrams for describing embodiments of a method for determining a split structure of a transform unit by performing rate distortion optimization (RDO).
  • RDO rate distortion optimization
  • 19 to 29 are diagrams for explaining a composite partition structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 is a block diagram illustrating a picture division unit according to an embodiment of the present invention.
  • 32 to 39 are flowcharts illustrating picture segmentation processes according to cases according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 40 shows a picture boundary area according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 41 is a flowchart for explaining a division process corresponding to a picture boundary area.
  • FIGS. 43 to 48 are exemplary configuration diagrams of header information according to an embodiment of the present invention.
  • 49 illustrates an implicit partitioning limiting process based on block size information according to an embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components.
  • first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may be referred to as a first component.
  • each component shown in the embodiments of the present invention are shown independently to indicate different characteristic functions, and do not mean that each component is composed of separate hardware or one software component. That is, for convenience of description, each component is listed and included as each component, and at least two components of each component are combined to form one component, or one component is divided into a plurality of components to perform a function.
  • the integrated and separated embodiments of the components are also included in the scope of the present invention without departing from the essence of the present invention.
  • the components are not essential components for performing essential functions in the present invention, but may be optional components for improving performance.
  • the present invention can be implemented by including only components necessary for realizing the essence of the present invention, except components used for performance improvement, and structures including only essential components excluding optional components used for performance improvement. Also included in the scope of the present invention.
  • the image encoding apparatus 10 includes a picture splitter 110, a transformation unit 120, a quantization unit 130, and scanning The unit 131, the entropy encoding unit 140, the intra prediction unit 150, the inter prediction unit 160, the inverse quantization unit 135, the inverse transform unit 125, the post-processing unit 170, the picture storage unit 180 ), A subtracting unit 190 and an adding unit 195.
  • the picture splitter 110 analyzes an input video signal and divides a picture into coding units to determine a prediction mode, and determines a size of a prediction unit for each coding unit.
  • the picture splitter 110 sends a prediction unit to be encoded to the intra prediction unit 150 or the inter prediction unit 160 according to a prediction mode (or prediction method). In addition, the picture splitter 110 sends the prediction unit to be encoded to the subtractor 190.
  • a picture (picture) of an image is composed of a plurality of slices, and the slice may be divided into a plurality of coding tree units (CTUs), which are basic units for dividing a picture.
  • CTUs coding tree units
  • the coding tree unit may be divided into one or two or more coding units (CUs), which are basic units in which inter prediction or intra prediction is performed.
  • CUs coding units
  • the coding unit CU may be divided into one or more prediction units (PUs), which are basic units for which prediction is performed.
  • PUs prediction units
  • the encoding apparatus 10 determines one of inter prediction and intra prediction for each of the divided coding units (CUs) as a prediction method, but differently predicts blocks for each prediction unit (PU). Can be created.
  • the coding unit CU may be divided into one or two or more transform units (TUs), which is a basic unit for performing transformation on a residual block.
  • TUs transform units
  • the picture division unit 110 may transmit the image data to the subtraction unit 190 in a block unit (eg, a prediction unit (PU) or a transformation unit (TU)) divided as described above.
  • a block unit eg, a prediction unit (PU) or a transformation unit (TU)
  • a coding tree unit (CTU) having a maximum size of 256x256 pixels is divided into a quad tree structure, and can be divided into four coding units (CUs) having a square shape.
  • Each of the four coding units (CUs) having the square shape may be re-divided into a quad tree structure, and the depth (Depth) of the coding unit (CU) divided into a quad tree structure may be 0 to 3 as described above. It can have one integer value.
  • the coding unit CU may be divided into one or two or more prediction units PU according to a prediction mode.
  • the prediction unit PU may have a size of 2Nx2N shown in FIG. 3A or NxN shown in FIG. 3B. have.
  • the prediction unit (PU) is 2Nx2N shown in FIG. 4A, 2NxN shown in FIG. 4B, and FIG. 4B Nx2N shown in (c), NxN shown in FIG. 4 (d), 2NxnU shown in FIG. 4 (e), 2NxnD shown in FIG. 4 (f), and shown in FIG. 4 (g) It may have a size of any one of nLx2N and nRx2N shown in Figure 4 (h).
  • the coding unit is divided into a quad tree structure, and may be divided into four transform units (TUs) having a square shape.
  • the four transform units (TUs) having the square shape may be re-divided into quad tree structures, and the depth (Depth) of the transform units (TU) divided into quad tree structures may be 0 to 3 as described above. It can have one integer value.
  • the prediction unit PU and the transform unit TU split from the corresponding coding unit CU may have independent splitting structures.
  • the transform unit TU divided from the coding unit CU cannot be larger than the size of the prediction unit PU.
  • the conversion unit (TU) divided as described above may have a maximum size of 64x64 pixels.
  • the conversion unit 120 converts the residual block, which is a residual signal between the original block of the input prediction unit PU and the prediction block generated by the intra prediction unit 150 or the inter prediction unit 160, wherein the conversion is conversion
  • the unit TU may be performed as a basic unit.
  • different transformation matrices may be determined according to a prediction mode (intra or inter), and since the residual signal of intra prediction has directionality according to the intra prediction mode, the transformation matrix may be adaptively determined according to the intra prediction mode. have.
  • the transformation unit may be transformed by two (horizontal, vertical) one-dimensional transformation matrices, and for example, in the case of inter prediction, one predetermined transformation matrix may be determined.
  • a DCT-based integer matrix is applied in the vertical direction, and DST-based or in the horizontal direction.
  • KLT-based integer matrix When the intra prediction mode is vertical, a DST-based or KLT-based integer matrix may be applied in the vertical direction, and a DCT-based integer matrix may be applied in the horizontal direction.
  • a DCT-based integer matrix can be applied to both directions.
  • a transform matrix may be adaptively determined based on the size of the transform unit (TU).
  • the quantization unit 130 determines a quantization step size for quantizing the coefficients of the residual block transformed by the transform matrix, and the quantization step size may be determined for each quantization unit having a predetermined size or more.
  • the size of the quantization unit may be 8x8 or 16x16, and the quantization unit 130 quantizes coefficients of a transform block using a quantization matrix determined according to a quantization step size and a prediction mode.
  • the quantization unit 130 may use a quantization step size of a quantization unit adjacent to the current quantization unit as a quantization step size predictor of the current quantization unit.
  • the quantization unit 130 may search the left quantization unit, the upper quantization unit, and the left upper quantization unit of the current quantization unit to generate a quantization step size predictor of the current quantization unit using one or two valid quantization step sizes. have.
  • the quantization unit 130 may determine a valid first quantization step size retrieved in the order as a quantization step size predictor, or determine an average value of two valid quantization step sizes retrieved in the order as a quantization step size predictor, or If only one quantization step size is valid, it can be determined as a quantization step size predictor.
  • the quantization unit 130 transmits the difference between the quantization step size of the current quantization unit and the quantization step size predictor to the entropy encoding unit 140.
  • all of the left coding unit, the upper coding unit, and the upper left coding unit of the current coding unit do not exist.
  • the quantization steps adjacent to the current coding unit and the quantization step size of the previous quantization unit in the coding order may be candidates in the largest coding unit.
  • priority is set in order of 1) the left quantization unit of the current coding unit, 2) the upper quantization unit of the current coding unit, 3) the upper left quantization unit of the current coding unit, and 4) the order of the previous quantization unit in the coding order.
  • the quantized transform block as described above is transferred to the inverse quantization unit 135 and the scanning unit 131.
  • the scanning unit 131 scans the coefficients of the quantized transform block and converts them into one-dimensional quantized coefficients.
  • the scanning method is based on the intra prediction mode. It can be decided accordingly.
  • the coefficient scanning method may be differently determined according to the size of the transform unit, and the scan pattern may be changed according to the directional intra prediction mode, in which case the scan order of the quantization coefficients may be scanned in the reverse direction.
  • the same scan pattern may be applied to quantization coefficients in each subset, and a zigzag scan or diagonal scan may be applied to the scan pattern between subsets.
  • the scan pattern is preferably scanned from the main subset including DC to the remaining subsets in the forward direction, but the reverse direction is also possible.
  • the scan pattern between subsets may be set in the same manner as the scan pattern of quantized coefficients in the subset, and the scan pattern between subsets may be determined according to the intra prediction mode.
  • the encoding apparatus 10 includes the information that can indicate the position of the last non-zero quantization coefficient and the position of the last non-zero quantization coefficient in each subset in the transform unit (PU) decoding device ( 20).
  • the inverse quantization unit 135 inversely quantizes the quantized quantized coefficients as described above, and the inverse transform unit 125 performs inverse transformation in units of transform units (TU) to restore the inverse quantized transform coefficients to a residual block in a spatial domain. can do.
  • TU transform units
  • the adder 195 may generate a reconstructed block by combining the residual block reconstructed by the inverse transform unit 125 with the predicted block received from the intra predictor 150 or the inter predictor 160.
  • the post-processing unit 170 deblocking filtering process to remove the blocking effect occurring in the reconstructed picture, sample adaptive offset (Sample Adaptive Offset: to compensate for the difference value from the original image in units of pixels) SAO) application process and a coding unit may perform post-processing such as an adaptive loop filtering (ALF) process to compensate for a difference value from the original image.
  • ALF adaptive loop filtering
  • the deblocking filtering process may be applied to a boundary of a prediction unit (PU) or a transform unit (TU) having a size equal to or greater than a predetermined size.
  • PU prediction unit
  • TU transform unit
  • the deblocking filtering process includes: determining a boundary to be filtered, determining a boundary filtering strength to be applied to the boundary, determining whether to apply a deblocking filter, If it is determined to apply the deblocking filter, it may include selecting a filter to be applied to the boundary.
  • whether or not the deblocking filter is applied includes i) whether the boundary filtering intensity is greater than 0, and ii) the degree of change of pixel values at the boundary of two blocks (P block, Q block) adjacent to the boundary to filter It may be determined by whether the value indicated is smaller than the first reference value determined by the quantization parameter.
  • At least two said filters are preferable.
  • a filter that performs relatively weak filtering is selected.
  • the second reference value is determined by the quantization parameter and the boundary filtering intensity.
  • sample adaptive offset (SAO) application process is to reduce a difference between a pixel and an original pixel in an image to which a deblocking filter is applied, and applies a sample adaptive offset (SAO) process in picture or slice units. It can be decided whether or not to perform.
  • the picture or slice may be divided into a plurality of offset areas, and an offset type may be determined for each offset area, wherein the offset type is a predetermined number (eg, 4) edge offset types and 2 band offsets. Type.
  • the offset type is an edge offset type
  • an edge type to which each pixel belongs is determined and a corresponding offset is applied
  • the edge type may be determined based on a distribution of two pixel values adjacent to the current pixel. have.
  • the adaptive loop filtering (ALF) process may perform filtering based on a value obtained by comparing a reconstructed image and an original image that have undergone a deblocking filtering process or an adaptive offset application process.
  • the picture storage unit 180 receives the post-processed image data from the post-processing unit 170 and restores and stores the image in picture units, and the picture may be a frame unit image or a field unit image.
  • the inter prediction unit 160 may perform motion estimation using at least one reference picture stored in the picture storage unit 180 and determine a reference picture index and a motion vector representing the reference picture.
  • a prediction block corresponding to a prediction unit to be encoded may be extracted from a reference picture used for motion estimation among a plurality of reference pictures stored in the picture storage unit 180 according to the determined reference picture index and motion vector. have.
  • the intra prediction unit 150 may perform intra prediction encoding using reconstructed pixel values inside a picture in which the current prediction unit is included.
  • the intra prediction unit 150 may receive the current prediction unit to be predictively encoded and select one of a preset number of intra prediction modes according to the size of the current block to perform intra prediction.
  • the intra prediction unit 150 adaptively filters the reference pixel to generate the intra prediction block, and when the reference pixel is not available, the reference pixels may be generated using the available reference pixels.
  • the entropy encoding unit 140 may entropy encode quantization coefficients quantized by the quantization unit 130, intra prediction information received from the intra prediction unit 150, and motion information received from the inter prediction unit 160. .
  • FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of a configuration in which the encoding apparatus 10 performs inter prediction, and the illustrated inter prediction encoder is a motion information determination unit 161 and a motion information encoding mode determination unit 162.
  • the motion information determination unit 161 determines motion information of a current block, motion information includes a reference picture index and a motion vector, and the reference picture index is any one of pictures that have been previously encoded and reconstructed. Can represent.
  • the current block When the current block is unidirectional inter-prediction coded, it represents one of the reference pictures belonging to list 0 (L0), and when the current block is bidirectionally predictively coded, it represents one of the reference pictures of list 0 (L0).
  • An index and a reference picture index indicating one of the reference pictures of list 1 (L1) may be included.
  • an index indicating one or two pictures of reference pictures of the composite list LC generated by combining list 0 and list 1 may be included.
  • the motion vector indicates a position of a prediction block in a picture indicated by each reference picture index, and the motion vector may be a pixel unit (integer unit) or a sub pixel unit.
  • the motion vector may have a precision of 1/2, 1/4, 1/8, or 1/16 pixels, and if the motion vector is not an integer unit, a prediction block is generated from pixels of the integer unit. Can be.
  • the motion information encoding mode determiner 162 may determine an encoding mode for motion information of a current block, and the encoding mode may be exemplified as one of a skip mode, a merge mode, and an AMVP mode.
  • the skip mode is applied when there is a skip candidate having the same motion information as the motion information of the current block, and the residual signal is 0.
  • the current block which is the prediction unit (PU)
  • the merge mode is applied when there is a merge candidate having the same motion information as the motion information of the current block, and the merge mode has a residual signal when the size of the current block is different from the coding unit (CU) or the same size. In case it applies. Meanwhile, the merge candidate and the skip candidate may be the same.
  • the AMVP mode is applied when the skip mode and the merge mode are not applied, and an AMVP candidate having a motion vector most similar to the motion vector of the current block can be selected as the AMVP predictor.
  • the encoding mode is a process other than the above-described method, and may include a more fine-grained motion compensation prediction encoding mode.
  • the adaptively determined motion compensation prediction mode includes the above-described AMVP mode, merge mode, and skip mode, as well as FRUC (FRAME RATE UP-CONVERSION) mode, BIO (BI-DIRECTIONAL OPTICAL FLOW), which is currently proposed as a new motion compensation prediction mode.
  • AMP AFFINE MOTION PREDICTION
  • OBMC OverLAPPED BLOCK MOTION COMPENSATION
  • DMVR DECODER-SIDE MOTION VECTOR REFINEMENT
  • ATMVP Alternative temporal motion vector prediction
  • STMVP Sepatial-temporal motion vector prediction
  • LIC Local Illumination Compensation
  • the motion information encoding unit 163 may encode motion information according to a method determined by the motion information encoding mode determination unit 162.
  • the motion information encoding unit 163 may perform a merge motion vector encoding process when the motion information encoding mode is a skip mode or a merge mode, and may perform an AMVP encoding process in the AMVP mode.
  • the prediction block generation unit 164 generates a prediction block using motion information of the current block, and when the motion vector is an integer unit, copies a block corresponding to a position indicated by the motion vector in the picture indicated by the reference picture index and copies the current block. To generate a predictive block.
  • the prediction block generator 164 may generate pixels of the prediction block from integer unit pixels in the picture indicated by the reference picture index.
  • a prediction pixel may be generated using an 8-tap interpolation filter for a luminance pixel, and a prediction pixel may be generated using a 4-tap interpolation filter for a color difference pixel.
  • the residual block generation unit 165 generates a residual block using the current block and the prediction block of the current block.
  • the residual block is generated using the 2Nx2N prediction block corresponding to the current block and the current block. You can create blocks.
  • the size of the current block used for prediction is 2NxN or Nx2N
  • a final prediction block of 2Nx2N size is obtained by using the 2 2NxN prediction blocks. Can be created.
  • a 2Nx2N size residual block may be generated using the 2Nx2N sized prediction block, and overlap smoothing may be applied to pixels of the boundary part to resolve the discontinuity of the boundary part of the 2 prediction blocks having 2NxN size. Can be.
  • the residual block encoder 166 divides the residual block into one or more transform units (TUs), so that each transform unit (TU) can be transform-encoded, quantized, and entropy-encoded.
  • the residual block encoder 166 may transform the residual block generated by the inter prediction method using an integer-based transform matrix, and the transform matrix may be an integer-based DCT matrix.
  • the residual block encoder 166 uses a quantization matrix to quantize the coefficients of the residual block transformed by the transform matrix, and the quantization matrix can be determined by a quantization parameter.
  • the quantization parameter is determined for each coding unit (CU) having a predetermined size or more, and if the current coding unit (CU) is smaller than the predetermined size, the first coding unit (in coding order) among coding units (CU) within the predetermined size ( Only the quantization parameter of CU) is coded, and the quantization parameter of the remaining coding unit CU is the same as the above parameter, and thus may not be coded.
  • coefficients of the transform block may be quantized using a quantization matrix determined according to the quantization parameter and a prediction mode.
  • the quantization parameter determined for each coding unit CU having a predetermined size or more may be predictively coded using the quantization parameter of the coding unit CU adjacent to the current coding unit CU.
  • a quantization parameter predictor of the current coding unit (CU) may be generated by searching in the order of the left coding unit (CU) and the upper coding unit (CU) of the current coding unit (CU) and using one or two valid quantization parameters. have.
  • a valid first quantization parameter retrieved in the above order may be determined as a quantization parameter predictor, and a valid first quantization parameter may be quantized by searching in the order of the left coding unit (CU) and the previous coding unit (CU) in the coding order. It can be determined as a parameter predictor.
  • the coefficients of the quantized transform block are scanned and converted into one-dimensional quantized coefficients, and the scanning method may be set differently according to the entropy coding mode.
  • the inter-prediction-encoded quantization coefficients can be scanned in one predetermined method (zigzag or raster scan in a diagonal direction), and when encoded with CAVLC, scanning in a different way from the above method Can be.
  • the scanning method may be determined according to a zigzag in the case of inter, or the intra prediction mode in the case of intra, and the coefficient scanning method may be differently determined according to the size of a transform unit.
  • the scan pattern may vary depending on the directional intra prediction mode, and the scan order of quantization coefficients may be scanned in the reverse direction.
  • the multiplexer 167 multiplexes the motion information encoded by the motion information encoding unit 163 and the residual signals encoded by the residual block encoding unit 166.
  • the motion information may vary according to an encoding mode, and for example, in the case of skip or merge, only the index indicating the predictor may be included, and in the case of AMVP, the reference picture index, the differential motion vector, and the AMVP index of the current block may be included. .
  • the intra prediction unit 150 receives the prediction mode information and the size of the prediction unit PU from the picture division unit 110, and the picture storage unit determines a reference pixel to determine the intra prediction mode of the prediction unit PU It can be read from 180.
  • the intra prediction unit 150 determines whether a reference pixel is generated by examining whether there is an unavailable reference pixel, and the reference pixels can be used to determine an intra prediction mode of the current block.
  • pixels adjacent to the upper side of the current block are not defined, and when the current block is located at the left boundary of the current picture, pixels adjacent to the left of the current block are not defined, It may be determined that the pixels are not available pixels.
  • the current block is located at the slice boundary and pixels adjacent to the upper or left side of the slice are not available pixels even if the pixels are not encoded and reconstructed first.
  • the intra prediction mode of the current block may be determined using only available pixels.
  • a reference pixel at a location that is not available may be generated using available reference pixels of the current block. For example, when pixels in the upper block are not available, upper pixels may be used using some or all of the left pixels. You can create them, and vice versa.
  • a reference pixel is generated by copying an available reference pixel at a location closest to a predetermined direction from a reference pixel at a location that is not available, or when no reference pixel is available in a predetermined direction, the closest in the opposite direction
  • a reference pixel may be generated by copying the available reference pixel of the position.
  • the upper or left pixels of the current block may be determined as a reference pixel that is not available according to an encoding mode of a block to which the pixels belong.
  • the pixels may be determined as unavailable pixels.
  • available reference pixels may be generated using pixels belonging to a reconstructed block in which a block adjacent to the current block is intra-coded, and information indicating that the encoding apparatus 10 determines available reference pixels according to an encoding mode. It is transmitted to the decoding device 20.
  • the intra prediction unit 150 determines the intra prediction mode of the current block using the reference pixels, and the number of intra prediction modes allowable for the current block may vary according to the size of the block.
  • 34 intra prediction modes may exist when the size of the current block is 8x8, 16x16, and 32x32, and 17 intra prediction modes may exist when the size of the current block is 4x4.
  • the 34 or 17 intra prediction modes may be composed of at least one non-directional mode (non-directional mode) and a plurality of directional modes (directional modes).
  • the one or more non-directional modes may be DC mode and / or planar mode.
  • 35 intra prediction modes may exist regardless of the size of the current block.
  • DC mode and planner mode two non-directional modes (DC mode and planner mode) and 33 directional modes may be included.
  • the prediction block of the current block using at least one pixel value (or a prediction value of the pixel value, hereinafter referred to as a first reference value) and reference pixels located at a bottom-right of the current block Is generated.
  • the configuration of the video decoding apparatus may be derived from the configuration of the video encoding apparatus 10 described with reference to FIGS. 1 to 6, for example, as described with reference to FIGS. 1 to 6.
  • An image can be decoded by inversely performing the processes of the same image encoding method.
  • the decoding apparatus 20 includes an entropy decoding unit 210, an inverse quantization / inverse transformation unit 220, an adder 270, It has a post-processing unit 250, a picture storage unit 260, an intra prediction unit 230, a motion compensation prediction unit 240, and an intra / inter switch 280.
  • the entropy decoding unit 210 receives and decodes the encoded bit stream from the image encoding apparatus 10 and separates it into intra prediction mode indexes, motion information, and quantization coefficient sequences, and decodes the decoded motion information into a motion compensation prediction unit ( 240).
  • the entropy decoding unit 210 transmits the intra prediction mode index to the intra prediction unit 230 and the inverse quantization / inverse transformation unit 220 to transmit the inverse quantization coefficient sequence to the inverse quantization / inverse transformation unit 220.
  • the inverse quantization / inverse transform unit 220 converts the quantization coefficient sequence into an inverse quantization coefficient in a two-dimensional array, and can select one of a plurality of scanning patterns for the conversion, for example, a prediction mode (ie, a current block) (Intra prediction or inter prediction) and an intra prediction mode.
  • a prediction mode ie, a current block
  • Intra prediction or inter prediction Intra prediction mode
  • the inverse quantization / inverse transform unit 220 restores a quantization coefficient by applying a quantization matrix selected from a plurality of quantization matrices to an inverse quantization coefficient of a two-dimensional array.
  • a quantization matrix may be selected for a block having the same size based on at least one of the prediction mode and the intra prediction mode of the current block.
  • the inverse quantization / inverse transform unit 220 inversely transforms the reconstructed quantization coefficient to restore a residual block, and the inverse transform process may be performed using a transform unit (TU) as a basic unit.
  • TU transform unit
  • the adder 270 reconstructs the image block by combining the residual block restored by the inverse quantization / inverse transform unit 220 and the prediction block generated by the intra prediction unit 230 or the motion compensation prediction unit 240.
  • the post-processing unit 250 may perform post-processing on the reconstructed image generated by the adder 270 to reduce deblocking artifacts due to image loss due to quantization by filtering or the like.
  • the picture storage unit 260 is a frame memory for storing a local decoded image in which filter post-processing is performed by the post-processing unit 250.
  • the intra prediction unit 230 restores the intra prediction mode of the current block based on the intra prediction mode index received from the entropy decoding unit 210, and generates a prediction block according to the restored intra prediction mode.
  • the motion compensation prediction unit 240 generates a prediction block for the current block from the picture stored in the picture storage unit 260 based on the motion vector information, and applies a selected interpolation filter to apply the selected interpolation filter when motion compensation with a decimal precision is applied. Can generate
  • the intra / inter switch 280 may provide the adder 270 with a prediction block generated by any one of the intra prediction unit 230 and the motion compensation prediction unit 240 based on the encoding mode.
  • FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment of a configuration in which the video decoding apparatus 20 performs inter prediction, and the inter prediction decoder includes a demultiplexer 241, a motion information encoding mode determiner 242, and merge mode motion.
  • the information decoding unit 243, the AMVP mode motion information decoding unit 244, the selection mode motion information decoding unit 248, the prediction block generation unit 245, the residual block decoding unit 246 and the reconstructed block generation unit 247 It includes.
  • the de-multiplexer 241 demultiplexes the currently encoded motion information and the encoded residual signals from the received bitstream, and transmits the demultiplexed motion information to the motion information encoding mode determiner 242 Then, the demultiplexed residual signal may be transmitted to the residual block decoder 246.
  • the motion information encoding mode determination unit 242 determines the motion information encoding mode of the current block, and when the skip_flag of the received bitstream has a value of 1, the motion information encoding mode of the current block is determined to be encoded in the skip encoding mode can do.
  • the motion information encoding mode determining unit 242 is a motion information encoding mode of the current block It can be determined that is encoded in the merge mode.
  • the motion information encoding mode determining unit 242 has a value of 0 for skip_flag of the received bitstream, and motion information received from the demultiplexer 241 has a reference picture index, a differential motion vector, and an AMVP index. In this case, it may be determined that the motion information encoding mode of the current block is encoded in the AMVP mode.
  • the merge mode motion information decoding unit 243 is activated when the motion information encoding mode determining unit 242 determines the current block motion information encoding mode as skip or merge mode, and the AMVP mode motion information decoding unit 244 moves It may be activated when the information encoding mode determining unit 242 determines the current block motion information encoding mode as the AMVP mode.
  • the selection mode motion information decoding unit 248 may decode the motion information in a prediction mode selected from among other motion compensation prediction modes except for the above-described AMVP mode, merge mode, and skip mode.
  • the selective prediction mode may include a more precise motion prediction mode compared to the AMVP mode, and may be determined block-adaptively according to predetermined conditions (eg, block size and block segmentation information, signaling information existence, block position, etc.). .
  • Selective prediction mode is, for example, FRUC (FRAME RATE UP-CONVERSION) mode, BIO (BI-DIRECTIONAL OPTICAL FLOW) mode, AMP (AFFINE MOTION PREDICTION) mode, OBMC (OVERLAPPED BLOCK MOTION COMPENSATION) mode, DMVR (DECODER-SIDE) It may include at least one of a MOTION VECTOR REFINEMENT mode, an ATMVP (Alternative temporal motion vector prediction) mode, a STMVP (Spatial-temporal motion vector prediction) mode, and a LIC (Local Illumination Compensation) mode.
  • FRUC FRAME RATE UP-CONVERSION
  • BIO BIO
  • AMP AFFINE MOTION PREDICTION
  • OBMC OverLAPPED BLOCK MOTION COMPENSATION
  • DMVR DECODER-SIDE
  • the prediction block generator 245 generates a prediction block of the current block by using the motion information restored by the merge mode motion information decoder 243 or the AMVP mode motion information decoder 244.
  • a block corresponding to a position indicated by the motion vector in the picture indicated by the reference picture index may be copied to generate a prediction block of the current block.
  • pixels of a prediction block are generated from integer unit pixels in a picture indicated by the reference picture index.
  • an interpolation filter of 8 taps is used for a luminance pixel, and a color difference pixel is used.
  • Prediction pixels may be generated using a 4-tap interpolation filter.
  • the residual block decoder 246 entropy-decodes the residual signal and inversely scans the entropy-decoded coefficients to generate a two-dimensional quantized coefficient block, and the inverse scanning method may vary according to the entropy decoding method.
  • the inverse scanning method may be applied in a diagonal raster inverse scanning method when decoded based on CABAC or in a zigzag inverse scan method when decoded based on CAVLC.
  • the inverse scanning method may be differently determined according to the size of the prediction block.
  • the residual block decoding unit 246 may inverse quantize the coefficient block generated as described above using an inverse quantization matrix, and reconstruct a quantization parameter to derive the quantization matrix.
  • the quantization step size may be restored for each coding unit having a predetermined size or more.
  • the residual block decoding unit 260 reconstructs the residual block by inversely transforming the inverse-quantized coefficient block.
  • the reconstructed block generator 270 generates a reconstructed block by adding the predicted block generated by the predicted block generator 250 and the residual block generated by the residual block decoder 260.
  • the intra prediction mode of the current block is decoded from the received bitstream, and for this, the entropy decoding unit 210 restores the first intra prediction mode index of the current block by referring to one of the plurality of intra prediction mode tables. Can be.
  • any one table selected according to the distribution of intra prediction modes for multiple blocks adjacent to the current block may be applied.
  • the first intra prediction mode table is applied to restore the index of the first intra prediction mode of the current block, and is not the same. Otherwise, the first intra prediction mode index of the current block may be restored by applying the second intra prediction mode table.
  • the intra prediction mode of the upper block and the left block of the current block are both directional intra prediction modes
  • the direction of the intra prediction mode of the upper block and the intra prediction mode of the left block If it is within a predetermined angle, the first intra prediction mode index of the current block is restored by applying the first intra prediction mode table, and if it is outside the predetermined angle, the second intra prediction mode table is applied to the first intra prediction mode index of the current block Can also be restored.
  • the entropy decoding unit 210 transmits the first intra prediction mode index of the restored current block to the intra prediction unit 230.
  • the intra prediction unit 230 receiving the index of the first intra prediction mode may determine the maximum possible mode of the current block as the intra prediction mode of the current block. .
  • the intra prediction unit 230 compares the index indicated by the maximum possible mode of the current block with the index of the first intra prediction mode, and as a result of the comparison, the first intra prediction mode If the index is not smaller than the index indicated by the maximum possible mode of the current block, the intra prediction mode corresponding to the second intra prediction mode index obtained by adding 1 to the first intra prediction mode index is determined as the intra prediction mode of the current block. Otherwise, the intra prediction mode corresponding to the first intra prediction mode index may be determined as the intra prediction mode of the current block.
  • the intra prediction mode allowable for the current block may include at least one non-directional mode (non-directional mode) and a plurality of directional modes (directional modes).
  • the one or more non-directional modes may be DC mode and / or planar mode.
  • either the DC mode or the planner mode may be adaptively included in the allowable intra prediction mode set.
  • information specifying a non-directional mode included in the allowable intra prediction mode set may be included in a picture header or a slice header.
  • the intra prediction unit 230 reads the reference pixels from the picture storage unit 260 to generate an intra prediction block, and determines whether there is an unavailable reference pixel.
  • the determination may be made according to the presence or absence of reference pixels used to generate an intra prediction block by applying the decoded intra prediction mode of the current block.
  • the intra prediction unit 230 may generate reference pixels at a location that is not available using previously reconstructed available reference pixels.
  • the definition of a reference pixel that is not available and the method of generating the reference pixel may be the same as the operation of the intra prediction unit 150 according to FIG. 1, but an intra prediction block is generated according to the decoded intra prediction mode of the current block.
  • the reference pixels used for this may be selectively restored.
  • the intra prediction unit 230 determines whether to apply a filter to reference pixels to generate a prediction block, that is, whether to apply filtering to reference pixels to generate an intra prediction block of the current block. It can be determined based on the decoded intra prediction mode and the size of the current prediction block.
  • the problem of blocking artifacts increases as the size of the block increases, so as the size of the block increases, the number of prediction modes for filtering the reference pixel can be increased, but if the block becomes larger than a predetermined size, it can be viewed as a flat area, reducing complexity.
  • the reference pixel may not be filtered.
  • the intra prediction unit 230 filters the reference pixels using a filter.
  • At least two or more filters may be adaptively applied according to the difference in the level difference between the reference pixels.
  • the filter coefficient of the filter is preferably symmetrical.
  • the above two or more filters may be adaptively applied according to the size of the current block.
  • a filter having a narrow bandwidth for a small block and a filter having a wide bandwidth for a large block May be applied.
  • the reference pixel can be adaptively filtered based on the intra prediction mode of the current block and the size of the prediction block.
  • the intra prediction unit 230 generates a prediction block using reference pixels or filtered reference pixels according to the restored intra prediction mode, and generation of the prediction block is the same as that of the operation of the encoding apparatus 10. Since it can be, a detailed description thereof will be omitted.
  • the intra prediction unit 230 determines whether to filter the generated prediction block, and whether the filtering is performed may be determined using information included in a slice header or a coding unit header or according to an intra prediction mode of the current block.
  • the intra prediction unit 230 may generate a new pixel by filtering a pixel at a specific location of the generated prediction block using available reference pixels adjacent to the current block. .
  • a prediction pixel contacting the reference pixels among the prediction pixels may be filtered using a reference pixel contacting the prediction pixel.
  • a prediction pixel is filtered using one or two reference pixels according to the location of the prediction pixel, and filtering of the prediction pixel in DC mode can be applied to prediction blocks of all sizes.
  • prediction pixels in contact with the left reference pixel among the prediction pixels of the prediction block may be changed using reference pixels other than the upper pixel used to generate the prediction block.
  • prediction pixels that come into contact with the upper reference pixel among the generated prediction pixels may be changed using reference pixels other than the left pixel used to generate the prediction block.
  • the current block may be reconstructed using the prediction block of the current block reconstructed and the residual block of the decoded current block.
  • FIG. 9 is a view for explaining a second embodiment of a method of dividing and processing an image in block units.
  • a coding tree unit (CTU) having a maximum size of 256x256 pixels is first divided into a quad tree structure, and can be divided into four coding units (CUs) having a square shape.
  • At least one of the coding units divided into the quad tree structure is divided into a binary tree structure, and may be re-divided into two coding units (CUs) having a rectangular shape.
  • At least one of the coding units divided into the quad tree structure may be divided into a quad tree structure and re-divided into four coding units (CUs) having a square shape.
  • CUs coding units
  • At least one of the coding units re-divided into the binary tree structure may be divided into a binary tree structure and divided into two coding units (CUs) having a square or rectangular shape.
  • At least one of the coding units re-divided into the quad tree structure may be divided into a quad tree structure or a binary cree structure, and may be divided into coding units (CUs) having a square or rectangular shape.
  • CUs coding units
  • the binary partitioned CU may include a coding block (CB) that is a block unit that performs actual sub / decoding and syntax corresponding to the corresponding coding block. That is, the size of the prediction unit PU and the transformation unit TU belonging to the coding block CB as illustrated in FIG. 9 may be the same as the size of the corresponding coding block CB.
  • CB coding block
  • the coding unit divided into the quad tree structure may be divided into one or more prediction units (PUs) using the method as described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the coding unit divided into a quad tree structure may be divided into one or two or more transform units (TUs) using the method as described with reference to FIG. 5, and the split transform unit (TU) Can have a maximum size of 64x64 pixels.
  • FIG. 10 illustrates an embodiment of a syntax structure used to process an image by dividing it into blocks.
  • a block structure according to an embodiment of the present invention may be determined through split_cu_flag indicating whether to split a quad tree and binary_split_flag indicating whether to split a binary tree.
  • whether the coding unit (CU) is split as described above may be indicated using split_cu_flag.
  • binary_split_flag indicating whether to perform binary partitioning and syntax indicating a split direction may be determined in correspondence to a binary partitioned CU after quad tree partitioning.
  • a method of indicating the directionality of binary splitting a method of determining a splitting direction based on this by decoding a plurality of syntaxes such as binary_split_hor and binary_split_ver, or decoding a single syntax and signal values according to it, such as binary_split_mode, and Horizontal (0)
  • a method of processing division in the vertical (1) direction may be exemplified.
  • the depth of a coding unit (CU) split using a binary tree may be represented using binary_depth.
  • coding unit e.g, coding unit (CU), prediction unit (PU), and transform unit (TU)
  • PU prediction unit
  • TU transform unit
  • the coding unit is divided into a binary tree structure and can be divided into transform units (TUs), which are basic units for transforming residual blocks.
  • TUs transform units
  • At least one of rectangular coding blocks CU0 and Cu1 divided into a binary tree structure and having a size of Nx2N or 2NxN is divided into a binary tree structure, and having a size of NxN It can be divided into square conversion units (TU0, TU1).
  • the block-based image encoding method may perform prediction, transform, quantization, and entropy encoding steps.
  • a prediction signal is generated by referring to a block performing current encoding and an existing coded image or a surrounding image, and through this, a differential signal from the current block can be calculated.
  • the difference signal is used as input to perform conversion using various conversion functions, and the converted signal is classified into DC coefficients and AC coefficients to be energy compacted to improve encoding efficiency. Can be.
  • quantization is performed with transform coefficients as an input, and then entropy encoding is performed on the quantized signal, thereby encoding an image.
  • the image decoding method proceeds in the reverse order of the encoding process as described above, and an image quality distortion phenomenon may occur in the quantization step.
  • the size or shape of the transform unit (TU) and the type of transform function applied can be varied according to the distribution of the difference signal input to the input in the transform step and the characteristics of the image. have.
  • a difference is measured using a cost measurement method such as SAD (Sum of Absolute Difference) or MSE (Mean Square error).
  • SAD Sum of Absolute Difference
  • MSE Mel Square error
  • efficient encoding can be performed by selectively performing the transformation by determining the size or shape of the transformation unit CU based on the distribution of various difference signals.
  • the DC value generally represents the average value of the input signal
  • two coding units CUx
  • TUs conversion units
  • a square coding unit (CU0) having a size of 2Nx2N is divided into a binary tree structure, and can be divided into rectangular transform units (TU0, TU1) having a size of Nx2N or 2NxN.
  • the step of dividing the coding unit (CU) into a binary tree structure may be performed repeatedly two or more times, and divided into a plurality of transform units (TUs).
  • a rectangular coding block (CB1) having a size of Nx2N is divided into a binary tree structure, and a block having the size of the divided NxN is further divided into a binary tree structure to N / 2xN or NxN / 2
  • the blocks having the size of N / 2xN or NxN / 2 are divided into a binary tree structure, and square transform units (TU1, TU2) having a size of N / 2xN / 2 , TU4, TU5).
  • a square coding unit (CU0) having a size of 2Nx2N is divided into a binary tree structure, and a block having the size of the divided Nx2N is further divided into a binary tree structure to form a square having a size of NxN.
  • the block having the size of NxN may be further divided into a binary tree structure and divided into rectangular transformation units TU1 and TU2 having the size of N / 2xN.
  • a rectangular coding unit (CU0) having a size of 2NxN is divided into a binary tree structure, and a block having the size of the divided NxN is further divided into a quad tree structure to size N / 2xN / 2 It can be divided into square transform units (TU1, TU2, TU3, TU4).
  • blocks eg, coding unit (CU), prediction unit (PU), and transform unit (TU)
  • CU coding unit
  • PU prediction unit
  • TU transform unit
  • the picture dividing unit 110 provided in the image encoding apparatus 10 performs rate distortion optimization (RDO) according to a preset order, and as described above, the dividable coding unit (CU), prediction unit (PU), and transform
  • RDO rate distortion optimization
  • CU dividable coding unit
  • PU prediction unit
  • transform The division structure of the unit TU can be determined.
  • the picture division unit 110 determines an optimal block division structure in terms of bitrate and distortion while performing rate distortion optimization-quantization (RDO-Q). Can be.
  • RDO-Q rate distortion optimization-quantization
  • RD may be performed in the order of 2NxN pixel sized conversion unit (PU) split structure shown in (d) to determine the optimal split structure of the transform unit (PU).
  • PU 2NxN pixel sized conversion unit
  • the coding unit CU has an Nx2N or 2NxN pixel size form
  • the pixel size of Nx2N (or 2NxN) shown in (a) the pixel size of NxN shown in (b), N / 2xN (or NxN / 2) and pixel size of NxN shown in (c), N / 2xN / 2, N / 2xN and pixel size of NxN shown in (d), N shown in (e)
  • It is possible to determine the optimal division structure of the conversion unit PU by performing RDO in the order of the division structure of the conversion unit (PU) having a pixel size of / 2xN.
  • the block division method of the present invention has been described as an example in which a block division structure is determined by performing rate distortion optimization (RDO), but the picture division unit 110 has a sum of absolute difference (SAD) or mean square error (MSE). ), It is possible to maintain the appropriate efficiency while reducing the complexity by determining the block division structure.
  • RDO rate distortion optimization
  • MSE mean square error
  • ALF adaptive loop filtering
  • whether to apply the adaptive loop filter (ALF) may be determined on a coding unit (CU) basis, and the size or coefficient of a loop filter to be applied may vary according to the coding unit (CU).
  • information indicating whether to apply the adaptive loop filter (ALF) for each coding unit (CU) may be included in each slice header.
  • a chrominance signal it may be determined whether to apply an adaptive loop filter (ALF) on a picture-by-picture basis, and the shape of the loop filter may have a rectangular shape unlike luminance.
  • ALF adaptive loop filter
  • adaptive loop filtering may determine whether to apply for each slice. Accordingly, information indicating whether adaptive loop filtering (ALF) is applied to the current slice may be included in a slice header or a picture header.
  • the slice header or picture header may additionally include information indicating the horizontal and / or vertical filter length of the luminance component used in the adaptive loop filtering process.
  • the slice header or picture header may include information indicating the number of filter sets, and when the number of filter sets is 2 or more, filter coefficients may be encoded using a prediction method.
  • the slice header or the picture header may include information indicating whether filter coefficients are encoded by a prediction method, and when the prediction method is used, may include predicted filter coefficients.
  • information indicating whether each chrominance component is filtered may be included in a slice header or a picture header, and for Cr and Cb to reduce the number of bits.
  • Joint coding ie, multiplexing coding
  • information indicating whether to filter may be included in a slice header or a picture header, and for Cr and Cb to reduce the number of bits.
  • Joint coding ie, multiplexing coding
  • entropy coding may be performed by assigning the largest index.
  • 19 to 29 are diagrams for explaining a composite partition structure according to another embodiment of the present invention.
  • the horizontal W as in FIG. 19 (A) is rectangular with a shape longer than the vertical H
  • FIG. 19 (B) As described above, a form of the coding unit CU in which the vertical length H is divided into a rectangle having a shape longer than the horizontal length W may appear.
  • a coding unit having a long length in a specific direction as described above it is highly likely that encoding information is concentrated in the left and right edges or the upper and lower boundary regions compared to the middle region.
  • the encoding apparatus 10 can easily perform an edge region of a coding unit, which is long-divided in a specific direction length, by splitting a quad tree and a binary tree.
  • the coding unit can be split into a ternary tree or triple tree structure that can be split.
  • FIG. 19 (A) shows the first area of the left edge having a horizontal W / 8, a vertical H / 4 length, and a horizontal W / 8 * 6, vertical when the coding unit to be divided is a horizontally divided coding unit.
  • H / 4 length it is shown that the second region, which is the middle region, and the third region at the right edge of the horizontal W / 8 and the vertical H / 4 length, can be struck.
  • the first region of the upper edge having a horizontal W / 4 and a vertical H / 8 length, and a horizontal W / 4 and a vertical H / 8 * It is shown that the length can be divided into a second region, which is an intermediate region, and a third region of the lower edge of the horizontal W / 4 and the vertical H / 8 length.
  • the encoding apparatus 10 may process division of the ternary tree structure through the picture division unit 110.
  • the picture splitter 110 may not only determine the splitting into the above-described quad tree and binary tree structures according to encoding efficiency, but also may fine-tune the segmentation scheme considering the ternary tree structure together.
  • the splitting of the ternary tree structure may be processed for all coding units without limitation. However, considering the encoding and decoding efficiency as described above, it may be desirable to allow a ternary tree structure only for coding units having specific conditions.
  • the ternary tree structure may require ternary division of various methods for the coding tree unit, but it may be desirable to allow only an optimized predetermined form in consideration of encoding and decoding complexity and transmission bandwidth by signaling.
  • the picture division unit 110 may determine and determine whether to divide the current coding unit into a ternary tree structure of a specific type only when the current coding unit is in response to a preset condition.
  • the split ratio of the binary tree can be extended and varied to 3: 1, 1: 3, etc., not only 1: 1.
  • the splitting structure of the coding unit according to an embodiment of the present invention may include a composite tree structure that is subdivided into quad trees, binary trees, or ternary trees according to ratios.
  • the picture division unit 110 may determine a complex division structure of a coding unit to be divided based on the above-described division table.
  • the picture dividing unit 110 processes a quad tree split and corresponds to a maximum size of a block (eg, pixel-based 128 x 128, 256 x 256, etc.) It is possible to perform a complex partitioning process that processes at least one of a double tree structure and a triple tree structure partition corresponding to the terminal node.
  • a quad tree split corresponds to a maximum size of a block (eg, pixel-based 128 x 128, 256 x 256, etc.) It is possible to perform a complex partitioning process that processes at least one of a double tree structure and a triple tree structure partition corresponding to the terminal node.
  • the picture partitioning unit 110 may perform first binary partitioning (BINARY 1) and second binary partitioning (BINARY 2), which are binary tree partitions corresponding to characteristics and sizes of a current block according to a partitioning table. ) And a first ternary partition (TRI 1) or a second ternary partition (TRI 2), which is a ternary tree partition, may be determined.
  • the first binary division may correspond to a vertical or horizontal division having a ratio of N: N
  • the second binary division may correspond to a vertical or horizontal division having a ratio of 3N: N or N: 3N
  • each The binary partitioned root CU may be divided into CU0 and CU1 of each size specified in the partition table.
  • the first ternary division may correspond to a vertical or horizontal division having a ratio of N: 2N: N
  • the second ternary division may correspond to a vertical or horizontal division having a ratio of N: 6N: N
  • each The ternary partitioned root CU may be divided into CU0, CU1, and CU2 of each size specified in the partition table.
  • the picture division unit 110 according to an embodiment of the present invention, the maximum coding unit size and the minimum coding unit size for applying the first binary division, the second binary division, the first ternary division or the second ternary division Can be set respectively.
  • the allowable division structure for each size of each coding unit may be predefined.
  • the picture dividing unit 110 may prevent a case in which the horizontal or vertical pixel size is divided into 2 as a minimum size, for example, a size of less than 4, and for this purpose, the size of the block to be divided Determine whether the first binary partition, the second binary partition, the first ternary partition or the second ternary partition is allowed, and compare the RDO performance operation corresponding to the allowable partitioning structure to determine the optimal partitioning structure. Can be.
  • the binary dividing structure may be divided into CU0 and CU1 constituting any one of 1: 1, 3: 1, or 1: 3 vertical partitioning.
  • the ternary division structure may be divided into CU0, CU1 and CU2 constituting either one of 1: 2: 1 or 1: 6: 1 vertical division.
  • an allowable vertical division structure may be limitedly determined.
  • the vertical division structure of the 64X64 coding unit and the 32X32 coding unit may allow all of the first binary division, the second binary division, the first ternary division and the second ternary division, but among the vertical division structures of the 16X16 coding unit.
  • the second strikeout division may be limited to impossible.
  • only the first binary division may be limitedly allowed. Thus, the division into blocks of less than the minimum size that causes complexity can be prevented in advance.
  • the binary dividing structure may be divided into CU0 and CU1 constituting any one of 1: 1, 3: 1, or 1: 3 horizontal partitioning structures
  • the ternary division structure may be divided into CU0, CU1 and CU2 constituting either one of 1: 2: 1 or 1: 6: 1 horizontal division.
  • an allowable horizontal division structure may be limitedly determined.
  • the horizontal division structure of the 64X64 coding unit and the 32X32 coding unit may allow all of the first binary division, the second binary division, the first ternary division and the second ternary division, but among the horizontal division structures of the 16X16 coding unit
  • the second strikeout division may be limited to impossible.
  • only the first binary division may be limitedly permitted.
  • the picture division unit 110 may horizontally process a coding unit vertically divided into a first binary division or a second binary division, or horizontally divide the coding unit into a first ternary division or a second ternary division according to a division table. have.
  • the picture division unit 110 divides into CU0 and CU1 of 32X32 according to the first binary division, or C0 and CU1 of 32X48 and 32X16 according to the second binary division. It can be divided into, according to the first ternary division, 32X32, 32X16, 32X16 CU0, CU1, CU2, or according to the second ternary division 32X8, 64X48, 32X8 CU0, CU1, CU2.
  • the picture splitter 110 may vertically process the horizontally divided coding unit as the first binary split or the second binary split, or vertically split the first split or the second ternary split.
  • the picture dividing unit 110 is divided into CU0 and CU1 of 16X16 according to the first binary division, or C0 and CU1 of 24X16 8X16 according to the second binary division.
  • the first ternary division it may be divided into CU0, CU1, CU2 of 8X16, 16X16, 8X16, or divided into CU0, CU1, CU2 of 4X16, 24X16, 4X16 according to the second ternary division.
  • the partitioning allowance structure may be conditionally determined differently for each CTU size, CTU group unit, and slice unit, and vertical and horizontal directions, such that the first binary division, the second binary division, the first ternary division, and the second ternary division
  • each CU partition ratio and decision size information may be defined by a partition table, or condition information may be set in advance.
  • FIGS. 20 to 21 illustrate that horizontal and vertical divisions corresponding to the division target coding unit are performed by symmetric division and non-symmetric division, and FIGS. 22 through 25 are divided by each case A partitioning table illustrating the ratio and size is shown.
  • the coding unit to be divided can be divided into equal horizontal or vertical divisions.
  • uniform division may be a very inefficient prediction method in a situation in which a region in which a high prediction value is concentrated exists only in some boundary regions.
  • the picture dividing unit 110 according to the embodiment of the present invention may conditionally allow the non-uniformly divided non-uniformly divided according to a certain ratio as shown in FIG. 20 (C).
  • the binary even division is Binary: 1: 1
  • the non-uniform division is Asymmetric Binary: (1/3, 2/3), (1/4, 3/4), (2/5, 3 / 5), (3/8, 5/8), (1/5, 4/5) the ratio can be determined.
  • FIG. 21 illustrates an equal ternary division determined according to each division ratio.
  • FIG. 21 (A) shows horizontal even ternary division
  • FIG. 21 (B) shows horizontal non-uniform ternary division
  • FIG. 21 (C) shows vertical even ternary division
  • FIG. 21 (D) shows vertical non-uniform ternary division Can be.
  • the ratio of the non-uniform division can be variably determined as 1: 6: 1.
  • FIGS. 22 to 25 show a partitioning table illustrating different partitioning ratios in the size of a target block in each case, binary equality division, binary non-uniformity division, ternary equality division, and ternary non-uniformity division.
  • the encoding apparatus 10 may process equal and non-uniform division of the binary and ternary tree structures through the picture division unit 110.
  • the picture dividing unit 110 can not only determine the division into the above-described quad tree and binary tree structures according to encoding efficiency, but also consider the ternary tree structure, and perform equal or non-uniform division corresponding thereto.
  • the subdivided segmentation scheme to be included can be determined in detail.
  • the uniform or non-uniform splitting structure may require various types of splitting structures for the coding tree unit, but it may be desirable to allow only an optimized predetermined form in consideration of coding and decoding complexity and transmission bandwidth by signaling. have.
  • the picture division unit 110 determines whether to divide into a uniform or non-uniform binary / ternary tree structure of a specific type only when the current coding unit corresponds to a preset condition in determining the division of the current coding unit. Can decide.
  • the split ratio in each direction may be expanded and varied based on a ratio corresponding to length N as well as 1: 1.
  • the splitting structure of the coding unit includes quad trees, equal (horizontal / vertical) binary trees, non-uniform (horizontal / vertical) binary trees, and even (horizontal / vertical) ternary trees or ratios depending on the ratio. It can include a complex tree structure that is subdivided into even (horizontal / vertical) ternary trees.
  • FIGS. 26 to 29 are diagrams for explaining a division structure when triangular division for binary or ternary division is processed in the composite division processing process according to an embodiment of the present invention.
  • 26 to 29 unlike horizontal or vertical division, in the case of triangular division, a dividing structure for dividing an entire block diagonally may be included.
  • 26 (A) and 26 (B) indicate binary triangulation
  • FIGS. 26 (C) and 26 (D) indicate triangulation.
  • FIGS. 27 and 28 in the case of each of the binary triangular and triangular triangular divisions, the above-described non-uniform division or uniform division processing may be possible.
  • FIG. 27 (A) shows horizontal non-uniform binary triangulation of blocks
  • FIG. 27 (B) shows horizontal uniform binary triangulation of blocks
  • FIG. 28 (A) shows vertical non-uniform binary triangulation of blocks
  • Fig. 28 (B) shows the vertical equivalent binary triangulation of blocks.
  • the picture splitter 110 may further improve its efficiency by applying a complex tree structure capable of triangular splitting in response to the above-described binary and ternary tree methods in consideration of the above-described encoding and decoding efficiency.
  • the division ratio for each triangulation method may also be defined conditionally in a separate division table.
  • the encoding apparatus 10 may process the above-described complex division through the picture division unit 110 and signal the division information corresponding thereto using SPLIT_MODE information. .
  • the encoding apparatus 10 enters the block division and partition processing process of the picture division unit 110 (S1001), and activates the split mode SPLIT_MODE parsing for the composite division (S1003).
  • the encoding apparatus 10 determines whether the SPLIT_MODE information is NO_SPLIT, and the horizontal and vertical coding units. It is determined whether the size corresponds to the minimum CU size (S1007).
  • the encoding apparatus 10 does not process the subsequent division and processes predictive encoding of the block information (S1011).
  • the encoding apparatus 10 processes the adaptive composite partition based on the aforementioned partition table (S1009).
  • the picture dividing unit 110 of the encoding apparatus 10 may be divided into any one of a ROOT segmentation, a vertical or horizontal BI_VER1 segmentation, a BI_VER2 segmentation, a TRI_VER1 segmentation, or a TRI_VER2 segmentation according to CU size and SPLIT_MODE information. Accordingly, it is possible to process a split process of quad tree splitting or vertical binary splitting, vertical ternary splitting, horizontal binary splitting, and horizontal ternary splitting.
  • the picture dividing unit 110 may determine equal or non-uniform dividing processing corresponding to the dividing processing, and whether such dividing / equal dividing may be performed by an explicit or implicit process.
  • the division processing by allowing conditional division and even or non-uniform division using binary and ternary trees conditionally, it is possible to divide an appropriate ratio according to the characteristics of the coding unit, thereby improving encoding efficiency. Can be.
  • the picture dividing unit 110 may determine the first CTB position using information of a picture and picture segmentation, and determine whether to implicitly divide a picture or a picture boundary through the picture.
  • the picture division may indicate that a single picture such as a slice or a tile is divided into units that are classified into a plurality of independent regions.
  • the picture dividing unit 110 may determine the first CTB position using the slice address from the header information, and determine whether to explicitly or implicitly divide the slice boundary through the picture, and By checking the boundary area of the picture segmentation, non-uniform implicit segmentation for the boundary area and uniform explicit segmentation for the non-border area can be performed.
  • the explicit and implied divisions will be described later in more detail.
  • FIG. 30 is a block diagram for explaining a picture division unit in more detail according to an embodiment of the present invention.
  • the picture division unit includes a picture boundary confirmation unit 1101, an explicit block division unit 1103, and an implicit block division unit 1105.
  • the picture boundary checking unit 1101 determines whether the current block is a block located in the boundary area, and transmits the identified boundary area information to the explicit block division unit 1103 or the implicit block division unit 1105.
  • the explicit block division unit 1103 processes blocks not located in the boundary area and explicit block segmentation corresponding to a partial area (for example, an inner boundary area) of the boundary area according to the boundary area information. do.
  • Explicit block segmentation may include block segmentation processing in which block segmentation information during image compression is specified in header information.
  • the block division processing according to an embodiment of the present invention includes uniform binary vertical division, non-uniform binary vertical division, uniform binary horizontal division, non-uniform binary horizontal division, uniform ternary vertical division, non-uniform ternary vertical division, and uniform ternary horizontal division , It may include at least one of the non-uniform ternary horizontal division, and in particular, the subdivided division structure enables more efficient encoding and decoding processing when determined in correspondence with a partial region of the boundary region.
  • the explicit block division unit 1103 may specify block division information according to the block division processing in header information, and the specified header information may be signaled to the decoding apparatus 20 and used for explicit decoding.
  • Implicit block segmentation may include block segmentation processing in which block segmentation information during image compression is not specified in header information.
  • the block division processing according to an embodiment of the present invention includes uniform binary vertical division, non-uniform binary vertical division, uniform binary horizontal division, non-uniform binary horizontal division, uniform ternary vertical division, non-uniform ternary vertical division, and uniform ternary horizontal division , It may include at least one of the non-uniform ternary horizontal division, and in particular, the subdivided division structure enables more efficient encoding and decoding processing when determined in correspondence with a partial region of the boundary region.
  • the implicit block partitioning unit 1103 may not specify block partitioning information according to the block partitioning process in header information, and the decoding device 20 may identify the boundary area according to the decryption process, without additional header information.
  • the implicit block division for the above-described partial region can be processed.
  • 32 to 39 are flowcharts illustrating picture segmentation processes according to cases according to an embodiment of the present invention.
  • the picture dividing unit 110 checks a picture boundary through the picture boundary checking unit 1101 (S2001), and expresses boundary information through an explicit block segmentation unit 1103 and an implicit block segmentation unit. (1105) to determine the explicit or implicit division processing of the current block (S2003).
  • the explicit block division unit 1103 or the implicit block division unit 1105 determines division mode and division characteristic information corresponding to the determined division processing (S2005), and divides the block according to the determined division mode and characteristic information. Perform (S2007).
  • the block to be encoded or decoded is equally binary vertical division, non-uniform binary vertical division, evenly binary horizontal division, non-uniform binary horizontal division, evenly ternary vertical division, non-equal ternary vertical division, evenly ternary horizontal division, and non-uniformity It may be divided into a ternary horizontal division structure, and the encoding apparatus 10 may perform subdivided encoding and transformation processing of the determined block.
  • FIG. 33 shows a division mode and a characteristic determination process in the division processing, as shown in FIG. 33, whether or not division can be sequentially determined, and the picture division unit 110 is an explicit block division unit 1103 ) Or through the implicit block dividing unit 1105.
  • the picture dividing unit 110 determines whether quadratic division of the current block is performed (S3001).
  • the picture division unit 110 may determine whether to divide the next block divided by processing the quadratic division.
  • the picture division unit 110 determines whether to divide the current block into multi-types (S3003).
  • the picture division unit 110 determines whether to divide the binary or ternary (S3005).
  • Multi-type division includes uniform binary vertical division, non-uniform binary vertical division, even-binary horizontal division, non-uniform binary horizontal division, even-triggered vertical division, non-uniform ternary vertical division, even-trimmed horizontal division, and non-uniform ternary horizontal division structure
  • the picture dividing unit 110 may determine whether to divide binary or ternary according to block size and other conditions.
  • the picture splitter 110 determines a terminal node block that is no longer split (S3007).
  • the explicit block division unit 1103 is a quadtree division flag parsed from header information (QT_SPLIT_CU_FLAG), multi-type Binary / stripping and horizontal / vertical splitting may be determined according to the split flag (MTT_SPLIT_CU_FLAG), the vertical / horizontal flag, and the binary / striking flag.
  • QT_SPLIT_CU_FLAG header information
  • multi-type Binary / stripping and horizontal / vertical splitting may be determined according to the split flag (MTT_SPLIT_CU_FLAG), the vertical / horizontal flag, and the binary / striking flag.
  • the explicit block partitioning unit 1103 first determines whether the quadtree partitioning flag is true (S2103), and if true, the current CU Quadtree partitioning is performed (S2105), and 1 is added to the partitioning depth value for the current CU.
  • the explicit block splitter 1103 determines whether the multitype split flag is true (S2109), and if the multitype is not true, sets the current CU to the quadtree block split mode. Determine it (S2111).
  • the explicit block partitioning unit 1103 determines whether the vertical flag (MTT_SPLIT_CU_VER_FLAG) is true (S2113), and if true, performs vertical partitioning for the current CU (S2115), and returns true. Otherwise, horizontal division is performed on the current CU (S2123).
  • the explicit block division unit 1103 determines whether the binary flag (MTT_SPLIT_CU_BINARY_FLAG) for vertical division is true, if true, determines a binary vertical division mode for the current CU (S2119), and if not true, the current The ternary vertical division mode for the CU is determined (S2121).
  • the explicit block division unit 1103 determines whether the binary flag for horizontal division (MTT_SPLIT_CU_BINARY_FLAG) is true, if true, determines a binary horizontal division mode for the current CU (S2127), and if not true, the current The strikeout horizontal split mode for the CU is determined (S2129).
  • the explicit block division unit 1103 may specify the determined division mode in the header information, and the decoding apparatus 20 may extract the specified header information and determine the division mode of the current block as one of each of the above-described modes. have.
  • FIG. 35 illustrates an equal or non-uniform division process according to an embodiment of the present invention.
  • the determined conditional equality / non-uniform binary division or division information of the equal / non-uniform ternary division may be specified in header information, and may be signaled to the decoding apparatus 20.
  • the segmentation information may be exemplified in the slice header information.
  • AMT_FLAG may indicate whether to allow asymmetric division
  • MTT_SPLIT_BINARY_FLAG may indicate binary / triangular
  • MTT_SPLIT_CU_VER_FLAG may indicate horizontal / vertical.
  • the decoding apparatus 20 extracting the segmentation information specified from the header information determines whether to allow the asymmetric segmentation mode from the header information, and then blocks the current block according to the binary / triggered flag and the horizontal / vertical flag information. Determines any of the Evenly Binary Vertical Split, Non-Equal Binary Vertical Split, Evenly Binary Horizontal Split, Non-Equal Binary Horizontal Split, Evenly Strike Vertical Split, Non-Equal Strike Vertical Split, Evenly Strike Horizontal Split, and Non-Equal Strike Horizontal Split , The division processing according to the determined division structure can be performed.
  • the decoding apparatus 20 which extracts the segmentation information specified from the header information, the binary / triangular flag and the horizontal / vertical segmentation of the current block according to the binary / ternary flag and the horizontal / vertical flag information from the header information Whether it is determined first, and then, evenly or non-uniformly divided according to AMT_FLAG, finally equally binary vertical division, non-uniform binary vertical division, evenly binary horizontal division, non-uniform binary horizontal division, evenly ternary vertical division, non-uniformity
  • One of ternary vertical division, equally ternary horizontal division and non-uniform ternary horizontal division may be determined, and division processing according to the determined division structure may be performed.
  • the decoding apparatus 20 may determine whether to allow the asymmetric partitioning mode as a separate conditional condition while processing explicit partitioning according to the extraction of slice header information, and when the asymmetric partitioning mode is allowed, Equal binary binary vertical division, non-uniform binary vertical division, even binary binary horizontal division, non-uniform binary horizontal division, even ternary vertical division, non-uniform ternary vertical division, uniform ternary horizontal division, non-uniform ternary horizontal division One may be determined and division processing according to the determined division structure may be performed.
  • the decoding apparatus 20 may process asymmetric partition mode determination according to the implicit partitioning process even when the above conditions are not specified in the header information.
  • FIG. 39 shows an explicit partitioning process in which conditional implicit partitioning is processed.
  • FIG. 40 shows a picture boundary area according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 41 is a flowchart for explaining a division process corresponding to a picture boundary area.
  • a picture boundary area may include a picture boundary, and may be partially separated into an inner area and an outer area (shaded area) by a picture boundary.
  • the picture dividing unit 110 parses the picture and slice header information through the boundary checking unit 1101 (S2401) and determines a boundary area according to the block location information (S2403). ).
  • the boundary verification unit 1101 may perform a conditional verification process to determine the boundary area.
  • the boundary check unit 1101 has a value in which a y-coordinate (y0) of a top sample and a block height (CbHeight) of a sample included in a specific luma coding block are added to a picture height of a luma sample (pic height in luma samples), it may be determined that the specific luma coding block is located in the upper boundary region.
  • y0 y-coordinate
  • CbHeight block height
  • the boundary check unit 1101 is a value obtained by adding a x-coordinate (x0) and a block width (CbWidth) of a left end sample among samples included in a specific luma coding block, to a picture width of a luma sample. luma samples), it may be determined that the specific luma coding block is located in a side edge boundary area. And, the picture splitter 110 corresponds to the boundary area, and a partial area block based on current coding block characteristic information The division mode is determined (S2405).
  • the partial region may be divided into a region outside the boundary that is the first region and a region inside the boundary that is the second region, and a block division mode for each partial region may be differently determined.
  • the picture division unit 110 may perform the implicit block division corresponding to the region outside the boundary through the implicit block division unit 1105 (S2407), and the explicit block division unit 1103 ), It is possible to perform explicit block partitioning corresponding to the inner region of the boundary (S2409).
  • the implicit block division unit 1105 or the explicit block division unit 1103 limits the binary or ternary division in a specific direction according to the block size and division direction information in the partial region block division mode corresponding to the boundary region.
  • the limited block division processing can be performed.
  • a block having a predetermined size or less located in a top or side edge boundary area may be limited in binary or ternary division in the vertical direction.
  • binary or ternary division in a horizontal direction of a block having a predetermined size or less located in the upper or side edge boundary region may be limited.
  • the inner block of the picture boundary region may be partially explicit block division and encoding, ,
  • the rest of the outer block may be implicitly divided and encoded.
  • the dividing direction of blocks located in the picture boundary area may be limited according to certain conditions.
  • the boundary region is divided into an inner region and an outer region, and segmentation restriction processing is performed on the boundary region, encoding and decoding processes required for each region can be explicitly or implicitly determined. It is possible to reduce the amount of computation required for, reduce signaling information, and improve the compression rate.
  • FIGS. 43 to 48 are exemplary configuration diagrams of header information according to an embodiment of the present invention.
  • the decoding apparatus 20 parses the picture header and slice header information from the bitstream (S2503), and parses CTU unit coding information (S2505).
  • the decoding apparatus 20 determines the conditional implied block division or explicit block division described above based on the header information, and performs picture division processing according to the determined division (S2507, S2509).
  • FIG. 43 to 48 are exemplary diagrams of header information according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 43 illustrates syntax for signaling implicit block partition condition information according to an embodiment of the present invention.
  • the implicit block partitioning condition information corresponds to the block size and the boundary position, and signaling information indicating that implicit block partitioning processing can be performed without separate specified partitioning information is delivered to the decoding device 20. Can be.
  • FIG. 44 and 45 show a sequential parameter set (SPS) and header headers as header information used to determine whether to implicitly divide or not
  • FIG. 45 illustrates syntax of a coding tree unit for implicit division processing based on the above-mentioned signaling condition information. For example.
  • SPS sequential parameter set
  • the header information used for the implicit partitioning determination may include color sampling rate information according to separate color plane flag information corresponding to chroma format idc.
  • the color sampling rate information may indicate, for example, a chroma format of a block, and chorma format idc may represent at least one of monochromatic, 4: 2: 0, 4: 2: 2, and 4: 4: 4. have.
  • each coding block is a luma division block and a chroma division block, and can be independently double-divided according to each color information.
  • the implicit division processing condition of may be the same as the implicit division processing condition of the chroma division block.
  • the decoding apparatus 20 may perform implicit block division processing without separately specified division information according to color information and block size including color sampling rate information, color type information, and the like.
  • the implicit block partitioning process may include limited implicit block partitioning processing that is restricted from processing at least one of binary or ternary partitioning in the vertical or horizontal direction with respect to a block including specific color information among blocks having a predetermined size or less. Can be.
  • the decoding apparatus 20 has at least one of binary or ternary division in the vertical or horizontal direction based on the block size information and color information (eg, sampling rate information, color division tree type information of the block, etc.). Limited implicit block partitioning processing, which is restricted from being processed, may be performed.
  • FIGS. 47 to 48 are header information including explicit partitioning information, which are equal binary vertical partitioning and non-uniform binary according to the above-described preset conditions. 47 and FIG.
  • 49 is a diagram illustrating a process for partitioning limitation based on block size information according to an embodiment of the present invention.
  • the explicit block dividing unit 1103 or the implied block dividing unit 1105 identifies block size information (S4001), and can perform limited explicit or implicit dividing processing according to the block size information. Yes (S4003).
  • the block partitioning process by explicit or implicit partitioning may be limited according to the coding tree unit and coding unit size and whether or not to apply the block information.
  • the block information may include color information of a block, boundary area information, and segmentation direction information.
  • a lower CU block in which a lower CU has a size of 128 x 64 or 64 x 128 cannot be divided into binary or ternary. Can be limited.
  • the implied block partitioning unit 1105 may limit the binary partitioned CU so that vertical or horizontal binary partitioning in a specific direction that is the same as or different from the direction of the upper CU is not processed when the implicit partitioning is performed to the lower CU.
  • the implicit block partitioning unit 1105 is limited to horizontal binary partitioning when the CU is 128 x 64, and can perform vertical binary partitioning only, and vertical binary partitioning is limited to a CU of 64 x 128, horizontal Enemies can be restricted to binary splitting.
  • the implicit block partitioning unit 1105 is a middle block among blocks in which a CU is struck vertically or horizontally (for example, a medium sized 64 block when it is struck in 32, 64, 32 sizes based on the horizontal length) ) May be restricted so that binary or ternary division in the same direction is not performed.
  • the implicit block partitioning unit 1105 may be limited to process implicit block partitioning only at the boundary of a B or P picture or a B or P slice. Accordingly, when the coding block is coded or decoded in the inter or intra mode, the implicit block divider 1105 may limit the block division from being performed according to color information and block size information.
  • the coding block is encoded or decoded in the intra mode, and the color tree type is dual tree, binary or ternary division in the vertical or horizontal direction may be limited.
  • the implicit block divider 1105 may encode or decode a coding block in an inter mode, and if the clock size is within a predetermined size, binary or ternary division in the vertical or horizontal direction may be limited.
  • the implicit block division unit 1105 may limit division in a specific direction in division processing according to a predetermined process without additional signaling.
  • the restriction processing may include processing that does not allow processing of a specific division process among binary or ternary division processes in a general horizontal or vertical direction. This processing can reduce the complexity of the operation and improve coding efficiency.
  • the implicit block dividing unit 1105 binaries in the vertical or horizontal direction according to CU size information, inter or intra coding information, split direction information, color information, split depth information, and boundary area information of the target coding block. Or it can limit at least one of the strikeout divisions.
  • the encoding apparatus 10 and the decoding apparatus 20 can adaptively process explicit or implicit splitting of a block based on a composite split tree structure, and accordingly, encoding and decoding efficiency And transmission efficiency.
  • the method according to the present invention described above is produced as a program for execution on a computer and can be stored in a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, and magnetic tape. , Floppy disks, optical data storage devices, and the like, and also implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission via the Internet).
  • the computer-readable recording medium can be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. And, functional programs, codes, and code segments for implementing the method can be easily inferred by programmers in the technical field to which the present invention pertains.

Landscapes

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 영상 복호화 방법은, 영상의 픽쳐가 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)이 수행되는 기본 단위인 복수의 코딩 유닛(Coding Unit)들로 분할되도록, 상기 픽쳐 또는 분할 영역을 쿼드 트리(quad tree), 이진 트리(binary tree) 또는 삼진 트리(ternery tree) 구조로 단계적으로 분할한 코딩 유닛을 복호화하기 위한 현재 블록을 결정하는 단계; 및 상기 현재 블록에 대응하여 상기 코딩 유닛의 예측 복호화를 처리하는 단계를 포함하고, 상기 결정하는 단계는, 상기 현재 블록의 결정을 위해, 상기 픽쳐 또는 분할 영역의 명시적 블록 분할 또는 묵시적 블록 분할을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

효율적 블록 분할을 처리하는 영상 복호화 및 부호화 방법
본 발명은 영상 부호화 및 복호화에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동영상 픽쳐(picture)를 복수의 블록(block)들로 분할하여 예측 및 변환을 수행하는 방법에 관한 것이다.
영상 압축 방법에서는 하나의 픽처(picture)를 소정 크기를 가지는 복수의 블록(block)으로 구분하여 부호화를 수행한다. 또한, 압축 효율을 높이기 위해 픽쳐들 사이의 중복도를 제거하는 인터 예측(inter prediction) 및 인트라 예측(intra prediction) 기술을 이용한다.
이 경우, 인트라 예측과 인터 예측을 이용하여 잔차 신호(residual signal)를 만들며, 잔차 신호를 구하는 이유는 잔차 신호를 가지고 코딩을 했을 때 데이터의 양이 작아서 데이터 압축률이 높아지고, 예측이 좋을수록 잔차 신호의 값이 작게 되기 때문이다.
인트라 예측 방법은 현재 블록의 주변의 픽셀을 이용하여 현재 블록의 데이터를 예측한다. 실제 값과 예측 값의 차이를 잔차 신호 블록이라고 한다. HEVC의 경우는 인트라 예측 방법이 기존 H.264/AVC에서 사용되던 9개의 예측모드에서 35개의 예측모드로 증가하여 더욱 세분화하여 예측을 한다.
인터 예측 방법의 경우는 현재 블록을 주변의 픽쳐들 내의 블록들과 비교하여 가장 비슷한 블록을 찾는다. 이때 찾은 블록에 대한 위치정보(Vx, Vy)를 모션 벡터라고 한다. 현재블록과 모션 벡터에 의하여 예측된 예측블록간의 블록내 화소 값들의 차이를 잔차 신호(residual signal) 블록이라고 한다 (motion-compensated residual block).
이와 같이 인트라 예측과 인터 예측이 더 세분화 되어 잔차 신호의 데이터 양이 줄어들고 있으나, 동영상의 처리를 위한 연산량은 크게 증가하였다.
특히, 영상 부호화 및 복호화를 위한 픽쳐 내 분할 구조를 결정하는 과정에서의 복잡도 증가량으로 인해 파이프라인 구현 등에 있어서의 어려움이 존재하며, 기존의 블록 분할 방법 및 그에 따라 분할된 블록의 크기와 모양이 고해상도 영상의 부호화에는 적합하지 않을 수 있다.
또한, 최근에는 360 VR 영상 등, 가상현실을 지원하기 위하여, 복수의 고해상도 영상을 전처리하여 투영 병합한 초고해상도 영상의 처리가 실시간적으로 요구되고 있으며, 현재의 블록 구조에 따른 예측 변환 및 양자화 처리 프로세스는 이러한 초고해상도 영상 처리에 비효율적일 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 초고해상도 영상의 부호화 및 복호화에 적합하며, 이를 위한 효율적 블록 분할을 처리하는 영상 처리 방법, 그를 이용한 영상 복호화 및 부호화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 영상 복호화 방법은, 영상의 픽쳐가 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)이 수행되는 기본 단위인 복수의 코딩 유닛(Coding Unit)들로 분할되도록, 상기 픽쳐 또는 분할 영역을 쿼드 트리(quad tree), 이진 트리(binary tree) 또는 삼진 트리(ternery tree) 구조로 단계적으로 분할한 코딩 유닛을 복호화하기 위한 현재 블록을 결정하는 단계; 및 상기 현재 블록에 대응하여 상기 코딩 유닛의 예측 복호화를 처리하는 단계를 포함하고, 상기 결정하는 단계는, 상기 현재 블록의 결정을 위해, 상기 픽쳐 또는 분할 영역의 명시적 블록 분할 또는 묵시적 블록 분할을 선택적으로 수행하는 단계를 포함한다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 영상 부호화 방법은, 영상의 픽쳐가 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)이 수행되는 기본 단위인 복수의 코딩 유닛(Coding Unit)들로 분할되도록, 상기 픽쳐 또는 분할 영역을 쿼드 트리(quad tree), 이진 트리(binary tree) 또는 삼진 트리(ternery tree) 구조로 단계적으로 분할한 코딩 유닛을 복호화하기 위한 현재 블록을 결정하는 단계; 및 상기 현재 블록에 대응하여 상기 코딩 유닛의 예측 부호화를 처리하는 단계를 포함하고, 상기 결정하는 단계는, 상기 현재 블록의 결정을 위해, 상기 픽쳐 또는 분할 영역의 명시적 블록 분할 또는 묵시적 블록 분할을 선택적으로 수행하는 단계를 포함한다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 영상 부호화 장치는 영상의 픽쳐가 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)이 수행되는 기본 단위인 복수의 코딩 유닛(Coding Unit)들로 분할되도록, 상기 픽쳐 또는 분할 영역을 쿼드 트리(quad tree), 이진 트리(binary tree) 또는 삼진 트리(ternery tree) 구조로 단계적으로 분할한 코딩 유닛을 복호화하기 위한 현재 블록을 결정하는 픽쳐 분할부; 및 상기 현재 블록에 대응하여 상기 코딩 유닛의 예측 부호화를 처리하는 예측 부호화부를 포함하고, 상기 픽쳐 분할부는, 상기 현재 블록의 결정을 위해, 상기 픽쳐 또는 분할 영역의 명시적 블록 분할 또는 묵시적 블록 분할을 선택적으로 수행한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 인터 예측 또는 인트라 예측이 수행되는 기본 단위인 코딩 유닛을 쿼드 트리, 이진 트리 및 삼진 트리를 포함하는 복합 트리 구조로 분할할 수 있으며, 대상 블록의 명시적 또는 묵시적 분할 처리를 적응적으로 결정함으로써, 다변화된 블록 분할 구조 및 경계 영역에 적합한 분할 구조를 결정하여, 압축 및 변환 효율을 향상시킬 수 있고, 따라서 고해상도 영상에 대한 코딩 및 전송 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2 내지 도 5는 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하는 방법에 대한 제1 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 영상 부호화 장치에서 인터 예측을 수행하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 영상 복호화 장치에서 인터 예측을 수행하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하는 방법에 대한 제2 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하기 위해 사용되는 신택스(syntax) 구조에 대한 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 11은 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하는 방법에 대한 제3 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 코딩 유닛을 이진 트리 구조로 분할하여 변환 유닛을 구성하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하는 방법에 대한 제4 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14 내지 도 16은 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하는 방법에 대한 또 다른 실시예들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 17 및 도 18은 RDO(Rate distortion Optimization)를 수행하여 변환 유닛의 분할 구조를 결정하는 방법에 대한 실시예들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 19 내지 도 29는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 복합 분할 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
도 30은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽쳐 분할부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 32 내지 도 39는 본 발명의 실시 예에 따른 픽쳐 분할 프로세스들을 케이스별로 설명한 흐름도들이다.
도 40은 본 발명의 실시 예에 따른 픽쳐 경계 영역을 나타내며, 도 41은 픽쳐 경계 영역에 대응하는 분할 프로세스를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 42는 본 발명의 실시 예에 따른 헤더 정보 기반 블록 분할 프로세스를 나타내며, 도 43 내지 도 48은 본 발명의 실시 예에 따른 헤더 정보의 예시 구성도이다.
도 49는 본 발명의 실시 예에 따른 블록 크기 정보 기반의 묵시적 분할 제한 프로세스를 도시한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있으나, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 아울러, 본 발명에서 특정 구성을 "포함"한다고 기술하는 내용은 해당 구성 이외의 구성을 배제하는 것이 아니며, 추가적인 구성이 본 발명의 실시 또는 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함될 수 있음을 의미한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
또한, 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리범위에 포함된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로, 영상 부호화 장치(10)는 픽쳐 분할부(110), 변환부(120), 양자화부(130), 스캐닝부(131), 엔트로피 부호화부(140), 인트라 예측부(150), 인터 예측부(160), 역양자화부(135), 역변환부(125), 후처리부(170), 픽쳐 저장부(180), 감산부(190) 및 가산부(195)를 포함한다.
도 1을 참조하면, 픽쳐 분할부(110)는 입력되는 비디오 신호를 분석하여 픽쳐를 코딩 유닛으로 분할하여 예측 모드를 결정하고, 상기 코딩 유닛별로 예측 유닛의 크기를 결정한다.
또한, 픽쳐 분할부(110)는 부호화할 예측 유닛을 예측 모드(또는 예측 방법)에 따라 인트라 예측부(150) 또는 인터 예측부(160)로 보낸다. 또한, 픽쳐 분할부(110)는 부호화할 예측 유닛을 감산부(190)로 보낸다.
여기서, 영상의 픽쳐(picture)는 복수의 슬라이스로 구성되고, 슬라이스는 픽쳐를 분할하는 기본 단위인 복수의 코딩 트리 유닛(Coding Tree Unit: CTU)들로 분할될 수 있다.
상기 코딩 트리 유닛은 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)이 수행되는 기본 단위인 하나 또는 2 이상의 코딩 유닛(Coding Unit: CU)들로 분할될 수 있다.
코딩 유닛(CU)은 예측이 수행되는 기본 단위인 하나 또는 그 이상의 예측 유닛(Prediction unit: PU)들로 분할될 수 있다.
이 경우, 부호화 장치(10)는 상기 분할된 코딩 유닛(CU)들 각각에 대해 인터 예측과 인트라 예측 중 어느 하나를 예측 방법으로 결정하나, 각각의 예측 유닛(PU)에 대해 서로 다르게 예측 블록을 생성할 수 있다.
한편, 코딩 유닛(CU)은 잔차 블록(residual block)에 대한 변환이 수행되는 기본 단위인 하나 또는 2 이상의 변환 유닛(Transform Unit: TU)들로 분할될 수 있다.
이 경우, 픽쳐 분할부(110)는 상기와 같이 분할된 블록 단위(예를 들어, 예측 유닛(PU) 또는 변환 유닛(TU))로 영상 데이터를 감산부(190)에 전달할 수 있다.
도 2를 참조하면, 최대 256x256 픽셀 크기를 가지는 코딩 트리 유닛(CTU)는 쿼드 트리(quad tree) 구조로 분할되어, 정사각형의 형태를 가지는 4개의 코딩 유닛(CU)들로 분할될 수 있다.
상기 정사각형의 형태를 가지는 4개의 코딩 유닛(CU)들은 각각 쿼드 트리 구조로 재 분할될 수 있으며, 상기와 같이 쿼드 트리 구조로 분할되는 코딩 유닛(CU)의 깊이(Depth)는 0부터 3 중 어느 하나의 정수 값을 가질 수 있다.
코딩 유닛(CU)은 예측 모드에 따라 하나 또는 2 이상의 예측 유닛(PU)들로 분할될 수 있다.
인트라 예측 모드의 경우, 코딩 유닛(CU)의 크기가 2Nx2N 일 때, 예측 유닛(PU)은 도 3의 (a)에 도시된 2Nx2N 또는 도 3의 (b)에 도시된 NxN의 크기를 가질 수 있다.
한편, 인터 예측 모드의 경우, 코딩 유닛(CU)의 크기가 2Nx2N 일 때, 예측 유닛(PU)은 도 4의 (a)에 도시된 2Nx2N, 도 4의 (b)에 도시된 2NxN, 도 4의 (c)에 도시된 Nx2N, 도 4의 (d)에 도시된 NxN, 도 4의 (e)에 도시된 2NxnU, 도 4의 (f)에 도시된 2NxnD, 도 4의 (g)에 도시된 nLx2N 및 도 4의 (h)에 도시된 nRx2N 중 어느 하나의 크기를 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 코딩 유닛(CU)는 쿼드 트리(quad tree) 구조로 분할되어, 정사각형의 형태를 가지는 4개의 변환 유닛(TU)들로 분할될 수 있다.
상기 정사각형의 형태를 가지는 4개의 변환 유닛(TU)들은 각각 쿼드 트리 구조로 재 분할될 수 있으며, 상기와 같이 쿼드 트리 구조로 분할되는 변환 유닛(TU)의 깊이(Depth)는 0부터 3 중 어느 하나의 정수 값을 가질 수 있다.
여기서, 코딩 유닛(CU)이 인터 예측 모드인 경우, 해당 코딩 유닛(CU)으로부터 분할된 예측 유닛(PU)와 변환 유닛(TU)은 서로 독립적인 분할 구조를 가질 수 있다.
코딩 유닛(CU)이 인트라 예측 모드인 경우, 해당 코딩 유닛(CU)으로부터 분할된 변환 유닛(TU)은 예측 유닛(PU)의 크기보다 클 수 없다.
또한, 상기와 같이 분할되는 변환 유닛(TU)은 최대 64x64 픽셀 크기를 가질 수 있다.
변환부(120)는 입력된 예측 유닛(PU)의 원본 블록과 인트라 예측부(150) 또는 인터 예측부(160)에서 생성된 예측 블록 사이의 잔차 신호인 잔차 블록을 변환하며, 상기 변환은 변환 유닛(TU)을 기본 단위로 하여 수행될 수 있다.
상기 변환 과정에서 예측 모드(intra or inter)에 따라 서로 다른 변환 매트릭스가 결정될 수 있으며, 인트라 예측의 잔차 신호는 인트라 예측 모드에 따라 방향성을 가지므로 인트라 예측 모드에 따라 적응적으로 변환 매트릭스가 결정될 수 있다.
변환 단위는 2개(수평, 수직)의 1차원 변환 매트릭스에 의해 변환될 수 있으며, 예를 들어 인터 예측의 경우에는 미리 결정된 1개의 변환 매트릭스가 결정될 수 있다.
한편, 인트라 예측의 경우, 인트라 예측 모드가 수평인 경우에는 잔차 블록이 수직방향으로의 방향성을 가질 확률이 높아지므로, 수직방향으로는 DCT 기반의 정수 매트릭스를 적용하고, 수평방향으로는 DST 기반 또는 KLT 기반의 정수 매트릭스를 적용한다. 인트라 예측 모드가 수직인 경우에는 수직방향으로는 DST 기반 또는 KLT 기반의 정수 매트릭스를, 수평 방향으로는 DCT 기반의 정수 매트릭스를 적용할 수 있다.
또한, DC 모드의 경우에는 양방향 모두 DCT 기반 정수 매트릭스를 적용할 수 있다.
그리고, 인트라 예측의 경우, 변환 유닛(TU)의 크기에 기초하여 변환 매트릭스가 적응적으로 결정될 수도 있다.
양자화부(130)는 상기 변환 매트릭스에 의해 변환된 잔차 블록의 계수들을 양자화하기 위한 양자화 스텝 사이즈를 결정하며, 양자화 스텝 사이즈는 미리 정해진 크기 이상의 양자화 유닛별로 결정될 수 있다.
양자화 유닛의 크기는 8x8 또는 16x16일 수 있으며, 양자화부(130)는 양자화 스텝 사이즈 및 예측 모드에 따라 결정되는 양자화 매트릭스를 이용하여 변환 블록의 계수들을 양자화한다.
또한, 양자화부(130)는 현재 양자화 유닛의 양자화 스텝 사이즈 예측자로서 현재 양자화 유닛에 인접한 양자화 유닛의 양자화 스텝 사이즈를 이용할 수 있다.
양자화부(130)는 현재 양자화 유닛의 좌측 양자화 유닛, 상측 양자화 유닛, 좌상측 양자화 유닛 순서로 검색하여 1개 또는 2개의 유효한 양자화 스텝 사이즈를 이용하여 현재 양자화 유닛의 양자화 스텝 사이즈 예측자를 생성할 수 있다.
예를 들어, 양자화부(130)는 상기 순서로 검색된 유효한 첫번째 양자화 스텝 사이즈를 양자화 스텝 사이즈 예측자로 결정하거나, 상기 순서로 검색된 유효한 2개의 양자화 스텝 사이즈의 평균값을 양자화 스텝 사이즈 예측자로 결정하거나, 또는 1개의 양자화 스텝 사이즈만이 유효한 경우에는 이를 양자화 스텝 사이즈 예측자로 결정할 수 있다.
상기 양자화 스텝 사이즈 예측자가 결정되면, 양자화부(130)는 현재 양자화 유닛의 양자화 스텝 사이즈와 양자화 스텝 사이즈 예측자 사이의 차분값을 엔트로피 부호화부(140)로 전송한다.
한편, 현재 코딩 유닛의 좌측 코딩 유닛, 상측 코딩 유닛, 좌상측 코딩 유닛 모두가 존재하지 않거나. 또는 최대 코딩 유닛 내의 부호화 순서 상으로 이전에 존재하는 코딩 유닛이 존재할 수 있다.
따라서, 현재 코딩 유닛에 인접한 양자화 유닛들과 상기 최대 코딩 유닛 내에서는 부호화 순서상 바로 이전의 양자화 유닛의 양자화 스텝 사이즈가 후보자가 될 수 있다.
이 경우, 1) 현재 코딩 유닛의 좌측 양자화 유닛, 2) 현재 코딩 유닛의 상측 양자화 유닛, 3) 현재 코딩 유닛의 좌상측 양자화 유닛, 4) 부호화 순서상 바로 이전의 양자화 유닛 순서로 우선순위가 설정될 수 있다. 상기 순서는 바뀔 수 있고, 상기 좌상측 양자화 유닛은 생략될 수도 있다.
한편, 상기와 같이 양자화된 변환 블록은 역양자화부(135)와 스캐닝부(131)로 전달된다.
스캐닝부(131)는 양자화된 변환 블록의 계수들을 스캐닝하여 1차원의 양자화 계수들로 변환하며, 이 경우 양자화 후의 변환 블록의 계수 분포가 인트라 예측 모드에 의존적일 수 있으므로 스캐닝 방식은 인트라 예측 모드에 따라 결정될 수 있다.
또한, 계수 스캐닝 방식은 변환 단위의 크기에 따라 달리 결정될 수도 있고, 상기 스캔 패턴은 방향성 인트라 예측 모드에 따라 달라질 수 있으며, 이 경우 양자화 계수들의 스캔 순서는 역방향으로 스캔될 수 있다.
상기 양자화된 계수들이 복수의 서브셋(sub-set)들로 분할된 경우, 각각의 서브셋 내의 양자화 계수들에 동일한 스캔 패턴이 적용될 수 있으며, 서브셋 간의 스캔 패턴은 지그재그 스캔 또는 대각선 스캔이 적용될 수 있다.
한편, 상기 스캔 패턴은 DC를 포함하는 메인 서브셋으로부터 순방향으로 잔여 서브셋들로 스캔하는 것이 바람직하나, 그 역방향도 가능하다.
또한, 서브셋 내의 양자화된 계수들의 스캔 패턴과 동일하게 서브셋 간의 스캔 패턴을 설정할 수도 있으며, 서브셋 간의 스캔 패턴은 인트라 예측 모드에 따라 결정될 수 있다.
한편, 부호화 장치(10)는 상기 변환 유닛(PU) 내에서 0이 아닌 마지막 양자화 계수의 위치 및 각 서브셋 내의 0이 아닌 마지막 양자화 계수의 위치를 나타낼 수 있는 정보를 비트스트림에 포함시켜 복호화 장치(20)로 전송할 수 있다.
역양자화부(135)는 상기와 같이 양자화된 양자화 계수를 역양자화하며, 역변환부(125)는 변환 유닛(TU) 단위로 역변환을 수행하여 상기 역양자화된 변환 계수를 공간 영역의 잔차 블록으로 복원할 수 있다.
가산기(195)는 상기 역변환부(125)에 의해 복원된 잔차 블록과 인트라 예측부(150) 또는 인터 예측부(160)로부터의 수신된 예측 블록을 합하여 복원 블록을 생성할 수 있다.
또한, 후처리부(170)는 복원된 픽쳐에 발생하는 블록킹 효과를 제거하기 위한 디블록킹(deblocking) 필터링 과정, 화소 단위로 원본 영상과의 차이 값을 보완하기 위한 샘플 적응적 오프셋(Sample Adaptive Offset : SAO) 적용 과정 및 코딩 유닛으로 원본 영상과의 차이 값을 보완하기 위한 적응적 루프 필터링(Adaptive Loof Filtering : ALF) 과정 등의 후처리를 수행할 수 있다.
디블록킹 필터링 과정은 미리 정해진 크기 이상의 크기를 갖는 예측 유닛(PU) 또는 변환 유닛(TU)의 경계에 적용될 수 있다.
예를 들어, 디블록킹 필터링 과정은, 필터링할 경계(boundary)를 결정하는 단계, 상기 경계에 적용할 경계 필터링 강도(bounary filtering strength)를 결정하는 단계, 디블록킹 필터의 적용 여부를 결정하는 단계, 상기 디블록킹 필터를 적용할 것으로 결정된 경우, 상기 경계에 적용할 필터를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 디블록킹 필터의 적용 여부는 i) 상기 경계 필터링 강도가 0보다 큰지 여부 및 ii) 상기 필터링할 경계에 인접한 2개의 블록(P 블록, Q블록) 경계 부분에서의 화소값들이 변화 정도를 나타내는 값이 양자화 파라미터에 의해 결정되는 제1 기준값보다 작은지 여부에 의해 결정될 수 있다.
상기 필터는 적어도 2개 이상인 것이 바람직하다. 블록 경계에 위치한 2개의 화소들간의 차이값의 절대값이 제2 기준값보다 크거나 같은 경우에는 상대적으로 약한 필터링을 수행하는 필터를 선택한다.
상기 제2 기준값은 상기 양자화 파라미터 및 상기 경계 필터링 강도에 의해 결정된다.
또한, 샘플 적응적 오프셋(SAO) 적용 과정은 디블록킹 필터가 적용된 영상 내의 화소와 원본 화소 간의 차이값(distortion)을 감소시키기 위한 것으로, 픽쳐 또는 슬라이스 단위로 샘플 적응적 오프셋(SAO) 적용 과정을 수행할지 여부가 결정될 수 있다.
픽쳐 또는 슬라이스는 복수의 오프셋 영역들로 분할될 수 있고, 각 오프셋 영역별로 오프셋 타입이 결정될 수 있으며, 상기 오프셋 타입은 미리 정해진 개수(예를 들어, 4개)의 에지 오프셋 타입과 2개의 밴드 오프셋 타입을 포함할 수 있다.
예를 들어, 오프셋 타입이 에지 오프셋 타입일 경우, 각 화소가 속하는 에지 타입을 결정하여 이에 대응하는 오프셋을 적용하며, 상기 에지 타입은 현재 화소와 인접하는 2개의 화소값의 분포를 기준으로 결정될 수 있다.
적응적 루프 필터링(ALF) 과정은 디블록킹 필터링 과정 또는 적응적 오프셋 적용 과정을 거친 복원된 영상과 원본 영상을 비교한 값을 기초로 필터링을 수행할 수 있다.
픽쳐 저장부(180)는 후처리된 영상 데이터를 후처리부(170)로부터 입력받아 픽쳐(picture) 단위로 영상을 복원하여 저장하며, 픽쳐는 프레임 단위의 영상이거나 필드 단위의 영상일 수 있다.
인터 예측부(160)는 픽쳐 저장부(180)에 저장된 적어도 하나 이상의 참조 픽쳐를 이용하여 움직임 추정을 수행하고, 참조 픽쳐를 나타내는 참조 픽쳐 인덱스 및 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
이 경우, 결정된 참조 픽쳐 인덱스 및 움직임 벡터에 따라, 픽쳐 저장부(180)에 저장된 다수의 참조 픽쳐들 중 움직임 추정에 이용된 참조 픽쳐로부터, 부호화하고자 하는 예측 유닛에 대응하는 예측 블록이 추출될 수 있다.
인트라 예측부(150)는 현재 예측 유닛이 포함되는 픽처 내부의 재구성된 화소값을 이용하여 인트라 예측 부호화를 수행할 수 있다.
인트라 예측부(150)는 예측 부호화할 현재 예측 유닛을 입력받아 현재 블록의 크기에 따라 미리 설정된 개수의 인트라 예측 모드 중에 하나를 선택하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.
인트라 예측부(150)는 인트라 예측 블록을 생성하기 위해 참조 화소를 적응적으로 필터링하며, 참조 화소가 이용 가능하지 않은 경우 이용 가능한 참조 화소들을 이용하여 참조 화소들을 생성할 수 있다.
엔트로피 부호화부(140)는 양자화부(130)에 의해 양자화된 양자화 계수, 인트라 예측부(150)로부터 수신된 인트라 예측 정보, 인터 예측부(160)로부터 수신된 움직임 정보 등을 엔트로피 부호화할 수 있다.
도 6은 부호화 장치(10)에서 인터 예측을 수행하는 구성에 대한 일실시예를 블록도로 도시한 것으로, 도시된 인터 예측 부호화기는 움직임 정보 결정부(161), 움직임 정보 부호화 모드 결정부(162), 움직임 정보 부호화부(163), 예측 블록 생성부(164), 잔차 블록 생성부(165), 잔차 블록 부호화부(166) 및 멀티플렉서(167)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 움직임 정보 결정부(161)는 현재 블록의 움직임 정보를 결정하며, 움직임 정보는 참조 픽쳐 인덱스와 움직임 벡터를 포함하고, 참조 픽쳐 인덱스는 이전에 부호화되어 복원된 픽쳐 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.
현재 블록이 단방향 인터 예측 부호화되는 경우에는 리스트 0(L0)에 속하는 참조 픽쳐들 중의 어느 하나를 나타내며, 현재 블록이 양방향 예측 부호화되는 경우에는 리스트 0(L0)의 참조 픽쳐들 중 하나를 나타내는 참조 픽쳐 인덱스와 리스트 1(L1)의 참조 픽쳐들 중의 하나를 나타내는 참조 픽쳐 인덱스를 포함할 수 있다.
또한, 현재 블록이 양방향 예측 부호화되는 경우에는 리스트 0과 리스트 1을 결합하여 생성된 복합 리스트(LC)의 참조 픽쳐들 중의 1개 또는 2개의 픽쳐를 나타내는 인덱스를 포함할 수 있다.
움직임 벡터는 각각의 참조 픽쳐 인덱스가 나타내는 픽쳐 내의 예측 블록의 위치를 나타내며, 상기 움직임 벡터는 화소 단위(정수 단위) 또는 서브 화소 단위일 수 있다.
예를 들어, 상기 움직임 벡터는 1/2, 1/4, 1/8 또는 1/16 화소의 정밀도를 가질 수 있으며, 움직임 벡터가 정수단위가 아닐 경우 예측 블록은 정수 단위의 화소들로부터 생성될 수 있다.
움직임 정보 부호화 모드 결정부(162)는 현재 블록의 움직임 정보에 대한 부호화 모드를 결정할 수 있으며, 부호화 모드는 스킵 모드, 머지 모드 및 AMVP 모드 중 어느 하나로 예시될 수 있다.
스킵 모드는 현재 블록의 움직임 정보와 동일한 움직임 정보를 갖는 스킵 후보자가 존재하고, 잔차 신호가 0인 경우에 적용되며, 상기 스킵 모드는 예측 유닛(PU)인 현재 블록이 코딩 유닛(CU)과 크기가 같을 때 적용될 수 있다.
머지 모드는 현재 블록의 움직임 정보와 동일한 움직임 정보를 갖는 머지 후보자가 존재할 때 적용되며, 상기 머지 모드는 현재 블록이 코딩 유닛(CU)과 크기가 다르거나, 크기가 같을 경우에는 잔차 신호가 존재하는 경우에 적용된다. 한편, 머지 후보자와 스킵 후보자는 동일할 수 있다.
AMVP 모드는 스킵 모드 및 머지 모드가 적용되지 않을 때 적용되며, 현재 블록의 움직임 벡터와 가장 유사한 움직임 벡터를 갖는 AMVP 후보자를 AMVP 예측자로 선택할 수 있다.
다만, 상기 부호화 모드는 상기 예시된 방법 이외의 프로세스로서, 보다 세분화된 움직임 보상 예측 부호화 모드를 적응적으로 포함할 수 있다. 적응적으로 결정되는 움직임 보상 예측 모드는 전술한 AMVP 모드 및 머지 모드, 스킵 모드 뿐만 아니라, 현재 새로운 움직임 보상 예측 모드로 제안되고 있는 FRUC(FRAME RATE UP-CONVERSION) 모드, BIO(BI-DIRECTIONAL OPTICAL FLOW) 모드, AMP(AFFINE MOTION PREDICTION)모드, OBMC(OVERLAPPED BLOCK MOTION COMPENSATION) 모드, DMVR(DECODER-SIDE MOTION VECTOR REFINEMENT) 모드, ATMVP(Alternative temporal motion vector prediction) 모드, STMVP(Spatial-temporal motion vector prediction) 모드, LIC(Local Illumination Compensation) 모드 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 사전 결정된 조건에 따라 블록 적응적으로 결정될 수 있다.
움직임 정보 부호화부(163)는 움직임 정보 부호화 모드 결정부(162)에 의해 결정된 방식에 따라 움직임 정보를 부호화할 수 있다.
예를 들어, 움직임 정보 부호화부(163)는 움직임 정보 부호화 모드가 스킵 모드 또는 머지 모드일 경우에는 머지 움직임 벡터 부호화 과정을 수행하며, AMVP 모드일 경우에는 AMVP 부호화 과정을 수행할 수 있다.
예측 블록 생성부(164)는 현재 블록의 움직임 정보를 이용하여 예측 블록을 생성하며, 움직임 벡터가 정수 단위일 경우 참조 픽쳐 인덱스가 나타내는 픽쳐 내의 움직임 벡터가 나타내는 위치에 대응하는 블록을 복사하여 현재 블록의 예측 블록을 생성한다.
한편, 움직임 벡터가 정수 단위가 아닌 경우, 예측 블록 생성부(164)는 참조 픽쳐 인덱스가 나타내는 픽쳐 내의 정수 단위 화소들로부터 예측 블록의 화소들을 생성할 수 있다.
이 경우, 휘도 화소에 대해 8탭의 보간 필터를 사용하여 예측 화소가 생성되며, 색차 화소에 대해서는 4탭 보간 필터를 사용하여 예측 화소가 생성될 수 있다.
잔차 블록 생성부(165)는 현재 블록과 현재 블록의 예측 블록을 이용하여 잔차 블록을 생성하며, 현재 블록의 크기가 2Nx2N인 경우 현재 블록과 현재 블록에 대응하는 2Nx2N 크기의 예측 블록을 이용하여 잔차 블록을 생성할 수 있다.
한편, 예측에 이용되는 현재 블록의 크기가 2NxN 또는 Nx2N인 경우, 2Nx2N을 구성하는 2개의 2NxN 블록 각각에 대한 예측 블록을 구한 후, 상기 2개의 2NxN 예측 블록을 이용하여 2Nx2N 크기의 최종 예측 블록이 생성될 수 있다.
또한, 상기 2Nx2N 크기의 예측 블록을 이용하여 2Nx2N 크기의 잔차 블록이 생성될 수도 있으며, 2NxN 크기를 가지는 2개의 예측 블록들의 경계 부분의 불연속성을 해소하기 위해 경계 부분의 픽셀들에 대해 오버랩 스무딩이 적용될 수 있다.
잔차 블록 부호화부(166)는 상기 잔차 블록을 하나 이상의 변환 유닛(TU)들로 분할하여, 각각의 변환 유닛(TU)이 변환 부호화, 양자화 및 엔트로피 부호화될 수 있다.
잔차 블록 부호화부(166)는 인터 예측 방법에 의해 생성된 잔차 블록을 정수기반 변환 매트릭스를 이용하여 변환할 수 있으며, 상기 변환 매트릭스는 정수기반 DCT 매트릭스일 수 있다.
한편, 잔차 블록 부호화부(166)는 변환 매트릭스에 의해 변환된 잔차 블록의 계수들을 양자화하기 위해 양자화 매트릭스를 이용하며, 상기 양자화 매트릭스는 양자화 파라미터에 의해 결정될 수 있다.
상기 양자화 파라미터는 미리 정해진 크기 이상의 코딩 유닛(CU) 별로 결정되며, 현재 코딩 유닛(CU)이 상기 미리 정해진 크기보다 작은 경우 상기 미리 정해진 크기 내의 코딩 유닛(CU)들 중 부호화 순서상 첫번째 코딩 유닛(CU)의 양자화 파라미터만을 부호화하고 나머지 코딩 유닛(CU)의 양자화 파라미터는 상기 파라미터와 동일하므로 부호화하지 않을 수 있다.
또한, 상기 양자화 파라미터 및 예측 모드에 따라 결정되는 양자화 매트릭스를 이용하여 상기 변환 블록의 계수들이 양자화될 수 있다.
상기 미리 정해진 크기 이상의 코딩 유닛(CU) 별로 결정되는 양자화 파라미터는 현재 코딩 유닛(CU)에 인접한 코딩 유닛(CU)의 양자화 파라미터를 이용하여 예측 부호화될 수 있다.
현재 코딩 유닛(CU)의 좌측 코딩 유닛(CU), 상측 코딩 유닛(CU) 순서로 검색하여 유효한 1개 또는 2개의 유효한 양자화 파라미터를 이용하여 현재 코딩 유닛(CU)의 양자화 파라미터 예측자를 생성할 수 있다.
예를 들어, 상기 순서로 검색된 유효한 첫번째 양자화 파라미터를 양자화 파라미터 예측자로 결정할 수 있으며, 또한 좌측 코딩 유닛(CU), 부호화 순서상 바로 이전의 코딩 유닛(CU) 순으로 검색하여 유효한 첫번째 양자화 파라미터를 양자화 파라미터 예측자로 결정할 수 있다.
양자화된 변환 블록의 계수들은 스캐닝되어 1차원의 양자화 계수들로 변환되며, 스캐닝 방식은 엔트로피 부호화 모드에 따라 다르게 설정될 수 있다.
예를 들어, CABAC으로 부호화될 경우 인터 예측 부호화된 양자화 계수들은 미리 정해진 하나의 방식(지그재그, 또는 대각선 방향으로의 래스터 스캔)으로 스캐닝될 수 있으며, CAVLC으로 부호화될 경우 상기 방식과 다른 방식으로 스캐닝될 수 있다.
예를 들어, 스캐닝 방식이 인터의 경우에는 지그재그, 인트라의 경우에는 인트라 예측 모드에 따라 결정될 수 있으며, 계수 스캐닝 방식은 변환 단위의 크기에 따라 상이하게 결정될 수도 있다.
한편, 상기 스캔 패턴은 방향성 인트라 예측 모드에 따라 달라질 수 있으며, 양자화 계수들의 스캔 순서는 역방향으로 스캔 될 수 있다.
멀티플렉서(167)는 상기 움직임 정보 부호화부(163)에 의해 부호화된 움직임 정보들과 상기 잔차 블록 부호화부(166)에 의해 부호화된 잔차 신호들을 다중한다.
상기 움직임 정보는 부호화 모드에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어 스킵 또는 머지일 경우에는 예측자를 나타내는 인덱스만을 포함하고, AMVP일 경우 현재 블록의 참조 픽쳐 인덱스, 차분 움직임 벡터 및 AMVP 인덱스를 포함할 수 있다.
이하, 도 1에 도시된 인트라 예측부(150)의 동작에 대한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 인트라 예측부(150)는 픽쳐 분할부(110)로부터 예측 모드 정보 및 예측 유닛(PU)의 크기를 수신하며, 예측 유닛(PU)의 인트라 예측 모드를 결정하기 위해 참조 화소를 픽쳐 저장부(180)로부터 읽어들일 수 있다.
인트라 예측부(150)는 이용 가능하지 않은 참조 화소가 존재하는지 여부를 검토하여 참조 화소 생성 여부를 판단하며, 상기 참조 화소들은 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하는데 사용될 수 있다.
현재 블록이 현재 픽쳐의 상측 경계에 위치하는 경우에는 현재 블록의 상측에 인접한 화소들이 정의되지 않고, 현재 블록이 현재 픽쳐의 좌측 경계에 위치하는 경우에는 현재 블록의 좌측에 인접한 화소들이 정의되지 않으며, 상기 화소들은 이용 가능한 화소들이 아닌 것으로 판단될 수 있다.
또한, 현재 블록이 슬라이스 경계에 위치하여 슬라이스의 상측 또는 좌측에 인접하는 화소들이 먼저 부호화되어 복원되는 화소들이 아닌 경우에도 이용 가능한 화소들이 아닌 것으로 판단될 수 있다.
상기와 같이 현재 블록의 좌측 또는 상측에 인접한 화소들이 존재하지 않거나, 미리 부호화되어 복원된 화소들이 존재하지 않는 경우, 이용 가능한 화소들만을 이용하여 현재 블록의 인트라 예측 모드가 결정될 수도 있다.
한편, 현재 블록의 이용 가능한 참조 화소들을 이용하여 이용 가능하지 않은 위치의 참조 화소가 생성될 수도 있으며, 예를 들어 상측 블록의 화소들이 이용 가능하지 않은 경우 좌측 화소들의 일부 또는 전부를 이용하여 상측 화소들을 생성할 수 있고, 그 역으로도 가능하다.
즉, 이용 가능하지 않은 위치의 참조 화소로부터 미리 정해진 방향으로 가장 가까운 위치의 이용 가능한 참조 화소를 복사하여 참조 화소가 생성되거나, 미리 정해진 방향에 이용 가능한 참조 화소가 존재하지 않는 경우 반대 방향의 가장 가까운 위치의 이용 가능한 참조 화소를 복사하여 참조 화소가 생성될 수 있다.
한편, 현재 블록의 상측 또는 좌측 화소들이 존재하는 경우에도 상기 화소들이 속하는 블록의 부호화 모드에 따라 이용 가능하지 않은 참조 화소로 결정될 수 있다.
예를 들어, 현재 블록의 상측에 인접한 참조 화소가 속하는 블록이 인터 부호화되어 복원된 블록일 경우, 상기 화소들을 이용 가능하지 않은 화소들로 판단할 수 있다.
이 경우, 현재 블록에 인접한 블록이 인트라 부호화되어 복원된 블록에 속하는 화소들을 이용하여 이용 가능한 참조 화소들이 생성될 수 있으며, 부호화 장치(10)가 부호화 모드에 따라 이용 가능한 참조 화소를 판단한다는 정보를 복호화 장치(20)로 전송한다.
인트라 예측부(150)는 상기 참조 화소들을 이용하여 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하며, 현재 블록에 허용 가능한 인트라 예측 모드의 수는 블록의 크기에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 현재 블록의 크기가 8x8, 16x16, 32x32인 경우에는 34개의 인트라 예측 모드가 존재할 수 있고, 현재 블록의 크기가 4x4인 경우에는 17개의 인트라 예측 모드가 존재할 수 있다.
상기 34개 또는 17개의 인트라 예측 모드는 적어도 하나 이상의 비방향성 모드(비 directional 모드)와 복수개의 방향성 모드들(directional 모드s)로 구성될 수 있다.
하나 이상의 비방향성 모드는 DC 모드 및/또는 플래너(planar) 모드일수 있다. DC 모드 및 플래너모드가 비방향성 모드로 포함되는 경우에는, 현재 블록의 크기에 관계없이 35개의 인트라 예측 모드가 존재할 수도 있다.
이 경우, 2개의 비방향성 모드(DC 모드 및 플래너 모드)와 33개의 방향성 모드가 포함될 수 있다.
플래너 모드의 경우, 현재 블록의 우하측(bottom-right)에 위치하는 적어도 하나의 화소값(또는 상기 화소값의 예측값, 이하 제1 참조값이라 함)과 참조 화소들을 이용하여 현재 블록의 예측 블록이 생성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치의 구성은 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 영상 부호화 장치(10)의 구성으로부터 도출될 수 있으며, 예를 들어 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같은 영상 부호화 방법의 과정들을 역으로 수행함으로써 영상을 복호화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 동영상 복호화 장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로, 복호화 장치(20)는 엔트로피 복호화부(210), 역양자화/역변환부(220), 가산기(270), 후처리부(250), 픽쳐 저장부(260), 인트라 예측부(230), 움직임 보상 예측부(240) 및 인트라/인터전환 스위치(280)를 구비한다.
엔트로피 복호화부(210)는, 영상 부호화 장치(10)에서 부호화된 비트 스트림을 입력받아 복호화하여 인트라 예측 모드 인덱스, 움직임 정보, 양자화 계수 시퀀스 등으로 분리하며, 복호화된 움직임 정보를 움직임 보상 예측부(240)로 전달한다.
엔트로피 복호화부(210)는 인트라 예측 모드 인덱스를 인트라 예측부(230)와 역양자화/역변환부(220)로 전달하여, 역양자화 계수 시퀀스를 역양자화/역변환부(220)로 전달한다.
역양자화/역변환부(220)는 상기 양자화 계수 시퀀스를 2차원 배열의 역양자화 계수로 변환하며, 상기 변환을 위해 복수의 스캐닝 패턴들 중 하나를 선택할 수 있으며 예를 들어 현재 블록의 예측 모드(즉, 인트라 예측 또는 인터 예측)와 인트라 예측 모드에 기초하여 스캐닝 패턴을 선택할 수 있다.
역양자화/역변환부(220)는 2차원 배열의 역양자화 계수에 대해 복수의 양자화 매트릭스들 중에서 선택된 양자화 매트릭스를 적용하여 양자화 계수를 복원한다.
한편, 복원하고자 하는 현재 블록의 크기에 따라 서로 다른 양자화 매트릭스가 적용되며, 동일 크기의 블록에 대해서도 상기 현재 블록의 예측 모드 및 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여 양자화 매트릭스가 선택될 수 있다.
역양자화/역변환부(220)는 상기 복원된 양자화 계수를 역변환하여 잔차 블록을 복원하며, 상기 역변환 과정은 변환 유닛(TU)을 기본 단위로 하여 수행될 수 있다.
가산기(270)는 역양자화/역변환부(220)에 의해 복원된 잔차 블록과 인트라 예측부(230) 또는 움직임 보상 예측부(240)에 의해 생성되는 예측 블록을 합하여 영상 블록을 복원한다.
후처리부(250)는 가산기(270)에 의해 생성된 복원 영상에 후처리를 수행하여, 필터링 등에 의해 양자화 과정에 따른 영상 손실에 기인하는 디블록킹 아티펙트 등을 감소시킬 수 있다.
픽쳐 저장부(260)는 후처리부(250)에 의해 필터 후처리가 수행된 로컬 복호 영상을 저장하기 위한 프레임 메모리이다.
인트라 예측부(230)는 엔트로피 복호화부(210)로부터 수신된 인트라 예측 모드 인덱스에 기초하여 현재 블록의 인트라 예측 모드를 복원하고, 복원된 인트라 예측 모드에 따라 예측 블록을 생성한다.
움직임 보상 예측부(240)는 움직임 벡터 정보에 기초하여 픽쳐 저장부(260)에 저장된 픽쳐로부터 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성하며, 소수 정밀도의 움직임 보상이 적용될 경우 선택된 보간 필터를 적용하여 예측 블록을 생성할 수 있다.
인트라/인터 전환 스위치(280)는 부호화 모드에 기초하여 인트라 예측부(230)와 움직임 보상 예측부(240)의 어느 하나에서 생성된 예측 블록을 가산기(270)에 제공할 수 있다.
도 8는 영상 복호화 장치(20)에서 인터 예측을 수행하는 구성에 대한 일실시예를 블록도로 도시한 것으로, 인터 예측 복호화기는 디멀티플렉서(241), 움직임 정보 부호화 모드 판단부(242), 머지 모드 움직임 정보 복호화부(243), AMVP 모드 움직임 정보 복호화부(244), 선택 모드 움직임 정보 복호화부(248), 예측블록 생성부(245), 잔차 블록 복호화부(246) 및 복원블록 생성부(247)를 포함한다.
도 8을 참조하면, 디-멀티플렉서(241)는 수신된 비트스트림으로부터 현재 부호화된 움직임 정보와 부호화된 잔차 신호들을 역다중화하여, 역다중화된 움직임 정보를 움직임 정보 부호화 모드 판단부(242)로 전송하고, 역다중화된 잔차신호를 잔차블록 복호화부(246)로 전송할 수 있다.
움직임 정보 부호화 모드 판단부(242)는 현재 블록의 움직임 정보 부호화 모드를 판단하며, 수신된 비트스트림의 skip_flag가 1의 값을 갖는 경우 현재 블록의 움직임 정보 부호화 모드가 스킵 부호화 모드로 부호화된 것으로 판단할 수 있다.
움직임 정보 부호화 모드 판단부(242)는 수신된 비트스트림의 skip_flag가 0의 값을 갖고, 디-멀티블렉서(241)로부터 수신된 움직임 정보가 머지 인덱스만을 갖는 경우, 현재 블록의 움직임 정보 부호화 모드가 머지 모드로 부호화된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 움직임 정보 부호화 모드 판단부(242)는 수신된 비트스트림의 skip_flag가 0의 값을 갖고, 디멀티블렉서(241)로부터 수신된 움직임 정보가 참조 픽쳐 인덱스와 차분 움직임 벡터와 AMVP인덱스를 갖는 경우, 현재 블록의 움직임 정보 부호화 모드가 AMVP 모드로 부호화된 것으로 판단할 수 있다.
머지 모드 움직임 정보 복호화부(243)는 움직임 정보 부호화 모드 판단부(242)가 현재 블록의 움직임 정보 부호화 모드를 스킵 또는 머지 모드로 판단한 경우에 활성화되며, AMVP 모드 움직임 정보 복호화부(244)는 움직임 정보 부호화 모드 판단부(242)가 현재 블록의 움직임 정보 부호화 모드를 AMVP 모드로 판단한 경우에 활성화될 수 있다.
선택 모드 움직임 정보 복호화부(248)는 전술한 AMVP 모드, 머지 모드, 스킵 모드를 제외한 다른 움직임 보상 예측 모드 중 선택된 예측 모드로 움직임 정보를 복호화 처리할 수 있다. 선택 예측 모드는 AMVP 모드 대비 더 정밀한 움직임 예측 모드를 포함할 수 있으며, 미리 결정된 조건(예를 들어, 블록 크기 및 블록 분할 정보, 시그널링 정보 존재, 블록 위치 등)에 따라 블록 적응적으로 결정될 수 있다. 선택 예측 모드는 예를 들어, FRUC(FRAME RATE UP-CONVERSION) 모드, BIO(BI-DIRECTIONAL OPTICAL FLOW) 모드, AMP(AFFINE MOTION PREDICTION)모드, OBMC(OVERLAPPED BLOCK MOTION COMPENSATION) 모드, DMVR(DECODER-SIDE MOTION VECTOR REFINEMENT) 모드, ATMVP(Alternative temporal motion vector prediction) 모드, STMVP(Spatial-temporal motion vector prediction) 모드, LIC(Local Illumination Compensation) 모드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예측블록 생성부(245)는 머지 모드 움직임 정보 복호화부(243) 또는 AMVP 모드 움직임 정보 복호화부(244)에 의해 복원된 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 예측 블록을 생성한다.
움직임 벡터가 정수 단위일 경우, 참조 픽쳐 인덱스가 나타내는 픽쳐 내의 움직임 벡터가 나타내는 위치에 대응하는 블록을 복사하여 현재 블록의 예측 블록이 생성될 수 있다.
한편, 움직임 벡터가 정수 단위가 아닐 경우, 참조 픽쳐 인덱스가 나타내는 픽쳐 내의 정수 단위 화소들로부터 예측 블록의 화소들이 생성되며, 이 경우 휘도 화소의 경우에는 8탭의 보간 필터를 사용하고 색차 화소의 경우 4탭 보간 필터를 사용하여 예측 화소가 생성될 수 있다.
잔차 블록 복호화부(246)는 잔차 신호를 엔트로피 복호화하고, 엔트로피 복호화된 계수들을 역스캐닝하여 2차원의 양자화된 계수 블록을 생성하며, 역스캐닝 방식은 엔트로피 복호화 방식에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, CABAC 기반으로 복호화된 경우 대각선 방향의 래스터 역스캔 방식으로, CAVLC 기반으로 복호화된 경우에는 지그재그 역스캔 방식으로 상기 역스캐닝 방식이 적용될 수 있다. 또한, 예측 블록의 크기에 따라 상기 역스캐닝 방식이 상이하게 결정될 수도 있다.
잔차블록 복호화부(246)는 상기와 같이 생성된 계수블록을 역양자화 매트릭스를 이용하여 역양자화하며, 상기 양자화 매트릭스를 유도하기 위해 양자화 파리미터를 복원할 수 있다. 여기서, 양자화 스텝 사이즈는 미리 정해진 크기 이상의 코딩 유닛별로 복원될 수 있다.
잔차블록 복호화부(260)는 상기 역양자화된 계수 블록을 역변환하여 잔차블록을 복원한다.
복원블록 생성부(270)는 상기 예측블록 생성부(250)에 의해 생성된 예측 블록과 상기 잔차블록 복호화부(260)에 의하여 생성된 잔차 블록을 더하여 복원 블록을 생성한다.
이하, 현재 블록을 인트라 예측을 통해 복원하는 과정에 대한 일실시예를 도 7을 다시 참조하여 설명한다.
먼저, 수신된 비트스트림으로부터 현재 블록의 인트라 예측 모드가 복호화되며, 그를 위해 엔트로피 복호화부(210)는 복수의 인트라 예측 모드 테이블들 중 하나를 참조하여 현재 블록의 제1 인트라 예측 모드 인덱스를 복원할 수 있다.
상기 복수의 인트라 예측 모드 테이블들 부호화 장치(10)와 복호화 장치(20)가 공유하는 테이블로서, 현재 블록에 인접한 복수 블록들에 대한 인트라 예측 모드의 분포에 따라 선택된 어느 하나의 테이블이 적용될 수 있다.
예를 들어, 현재 블록의 좌측 블록의 인트라 예측 모드와 현재 블록의 상측 블록의 인트라 예측 모드가 동일하면 제1 인트라 예측 모드 테이블을 적용하여 현재 블록의 제 1 인트라 예측 모드 인덱스를 복원하고, 동일하지 않으면 제2 인트라 예측 모드 테이블을 적용하여 현재 블록의 제 1 인트라 예측 모드 인덱스를 복원할 수 있다.
또 다른 예로써, 현재 블록의 상측 블록과 좌측 블록의 인트라 예측 모드가 모두 방향성 예측 모드(directional intra prediction 모드)일 경우, 상기 상측 블록의 인트라 예측 모드의 방향과 상기 좌측 블록의 인트라 예측 모드의 방향이 소정 각도 이내이면 제 1 인트라 예측 모드 테이블을 적용하여 현재 블록의 제 1 인트라 예측 모드 인덱스를 복원하고, 소정 각도를 벗어나면 제2 인트라 예측 모드 테이블을 적용하여 현재 블록의 제 1 인트라 예측 모드 인덱스를 복원할 수도 있다.
엔트로피 복호화부(210)는 복원된 현재 블록의 제1 인트라 예측 모드 인덱스를 인트라 예측부(230)로 전송한다.
제1 인트라 예측 모드를 인덱스를 수신한 인트라 예측부(230)는, 상기 인덱스가 최소값을 가질 경우(즉, 0일 경우), 현재 블록의 최대 가능 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로 결정할 수 있다.
한편, 인트라 예측부(230)는, 상기 인덱스가 0 이외의 값을 가질 경우, 현재 블록의 최대 가능 모드가 나타내는 인덱스와 상기 제1 인트라 예측 모드 인덱스를 비교하고, 비교 결과 상기 제1 인트라 예측 모드 인덱스가 상기 현재 블록의 최대 가능 모드가 나타내는 인덱스보다 작지 않으면 상기 제1 인트라 예측 모드 인덱스에 1을 더한 제2 인트라 예측 모드 인덱스에 대응하는 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로 결정하고, 그렇지 않으면 상기 제1 인트라 예측 모드 인덱스에 대응하는 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로 결정할 수 있다.
현재 블록에 허용 가능한 인트라 예측 모드는 적어도 하나 이상의 비방향성 모드(비 directional 모드)와 복수 개의 방향성 모드들(directional 모드s)로 구성될 수 있다.
하나 이상의 비방향성 모드는 DC 모드 및/또는 플래너(planar) 모드일수 있다. 또한, DC 모드와 플래너 모드 중 어느 하나가 적응적으로 상기 허용 가능한 인트라 예측 모드 셋에 포함될 수 있다.
이를 위해, 픽쳐 헤더 또는 슬라이스 헤더에 상기 허용 가능한 인트라 예측 모드 셋에 포함되는 비방향성 모드를 특정하는 정보가 포함될 수 있다.
다음으로, 인트라 예측부(230)는 인트라 예측 블록을 생성하기 위해, 참조 화소들을 픽쳐 저장부(260)로터 읽어들이고, 이용 가능하지 않은 참조 화소가 존재하는지 여부를 판단한다.
상기 판단은 현재 블록의 복호된 인트라 예측 모드를 적용하여 인트라 예측 블록을 생성하는데 이용되는 참조 화소들의 존재 여부에 따라 행해질 수도 있다.
다음으로, 인트라 예측부(230)는 참조 화소를 생성할 필요가 있을 경우에는 미리 복원된 이용 가능한 참조 화소들을 이용하여 이용 가능하지 않은 위치의 참조 화소들을 생성할 수 있다.
이용 가능하지 않은 참조 화소에 대한 정의 및 참조 화소의 생성 방법은 도 1에 따른 인트라 예측부(150)에서의 동작과 동일할 수 있으나, 현재 블록의 복호화된 인트라 예측 모드에 따라 인트라 예측 블록을 생성하는데 이용되는 참조 화소들이 선택적으로 복원될 수도 있다.
또한, 인트라 예측부(230)는 예측 블록을 생성하기 위해 참조 화소들에 필터를 적용할지 여부를 판단하며, 즉 현재 블록의 인트라 예측 블록을 생성하기 위하여 참조 화소들에 대해 필터링을 적용할지 여부를 상기 복호된 인트라 예측 모드 및 현재 예측 블록의 크기에 기초하여 결정할 수 있다.
블록킹 아티펙트의 문제는 블록의 크기가 커질수록 커지므로, 블록의 크기가 커질수록 참조 화소를 필터링하는 예측모드의 수를 증가시킬 수 있으나, 블록이 소정 크기보다 커지는 경우 평탄한 영역으로 볼 수 있으므로 복잡도 감소를 위해 참조 화소를 필터링하지 않을 수도 있다.
상기 참조 화소에 필터 적용이 필요하다고 판단된 경우, 인트라 예측부(230)는 필터를 이용하여 상기 참조 화소들을 필터링한다.
상기한 참조 화소들 간의 단차의 차이 정도에 따라 적어도 2개 이상의 필터를 적응적으로 적용할 수도 있다. 상기 필터의 필터계수는 대칭적인 것이 바람직하다.
또한, 상기한 2개 이상의 필터가 현재 블록의 크기에 따라 적응적으로 적용될 수도 있으며, 필터를 적용할 경우 크기가 작은 블록에 대해서는 대역폭이 좁은 필터가, 크기가 큰 블록들에 대해서는 대역폭이 넓은 필터가 적용될 수도 있다.
DC 모드의 경우에는 참조 화소들의 평균값으로 예측 블록이 생성되므로 필터를 적용할 필요가 없으며, 상이 수직 방향으로 연관성(correlation)이 있는 수직 모드에서는 참조 화소에 필터를 적용할 필요가 없고, 영상이 수평 방향으로 연관성이 있는 수평 모드에서도 참조 화소에 필터를 적용할 필요가 없을 수 있다.
이와 같이, 필터링의 적용 여부는 현재 블록의 인트라 예측 모드와도 연관성이 있으므로, 현재 블록의 인트라 예측 모드 및 예측 블록의 크기에 기초하여 참조 화소를 적응적으로 필터링할 수 있다.
다음으로, 인트라 예측부(230)는 상기 복원된 인트라 예측 모드에 따라 참조 화소 또는 필터링된 참조 화소들을 이용하여 예측 블록을 생성하며, 상기 예측 블록의 생성은 부호화 장치(10)에서의 동작과 동일할 수 있으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
인트라 예측부(230)는 상기 생성된 예측 블록을 필터링할지 여부를 판단하며, 상기 필터링 여부는 슬라이스 헤더 또는 부호화 유닛 헤더에 포함된 정보를 이용하거나 또는 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 결정될 수 있다.
상기 생성된 예측 블록을 필터링할 것으로 판단할 경우, 인트라 예측부(230)는 현재 블록에 인접한 이용 가능한 참조 화소들을 이용하여 생성된 예측 블록의 특정 위치의 화소를 필터링하여 새로운 화소를 생성할 수 있다.
예를 들어, DC 모드에서는 예측 화소들 중 참조 화소들과 접하는 예측 화소는 상기 예측 화소와 접하는 참조 화소를 이용하여 필터링 될 수 있다.
따라서, 예측 화소의 위치에 따라 1개 또는 2개의 참조 화소를 이용하여 예측 화소가 필터링되며, DC 모드에서의 예측 화소의 필터링은 모든 크기의 예측 블록에 적용할 수 있다.
한편, 수직 모드에서는 예측 블록의 예측 화소들 중 좌측 참조 화소와 접하는 예측 화소들은 상기 예측블록을 생성하는데 이용되는 상측 화소 이외의 참조 화소들을 이용하여 변경될 수 있다.
마찬가지로, 수평 모드에서는 생성된 예측 화소들 중 상측 참조 화소와 접하는 예측 화소들은 상기 예측블록을 생성하는데 이용되는 좌측 화소 이외의 참조 화소들을 이용하여 변경될 수 있다.
이와 같은 방식으로 복원된 현재 블록의 예측 블록과 복호화한 현재 블록의 잔차 블록을 이용하여 현재 블록이 복원될 수 있다.
도 9는 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하는 방법에 대한 제2 실시예를 설명하기 위한 도시한 것이다.
도 9를 참조하면, 최대 256x256 픽셀 크기를 가지는 코딩 트리 유닛(CTU)은 먼저 쿼드 트리(quad tree) 구조로 나뉘어, 정사각형의 형태를 가지는 4개의 코딩 유닛(CU)들로 분할될 수 있다.
여기서, 상기 쿼드 트리 구조로 분할된 코딩 유닛들 중 적어도 하나는 이진 트리(binary tree) 구조로 나뉘어, 직사각형의 형태를 가지는 2개의 코딩 유닛(CU)들로 재 분할될 수 있다.
한편, 상기 쿼드 트리 구조로 분할된 코딩 유닛들 중 적어도 하나는 쿼드 트리 구조로 나뉘어, 정사각형의 형태를 가지는 4개의 코딩 유닛(CU)들로 재 분할될 수도 있다.
그리고 상기 이진 트리 구조로 재 분할된 코딩 유닛들 중 적어도 하나는 이진 트리 구조로 다시 나뉘어, 정사각형 또는 직사각형의 형태를 가지는 2개의 코딩 유닛(CU)들로 분할될 수 있다.
한편, 상기 쿼드 트리 구조로 재 분할된 코딩 유닛들 중 적어도 하나는 쿼드 트리 구조 또는 이진 크리 구조로 다시 나뉘어, 정사각형 또는 직사각형의 형태를 가지는 코딩 유닛(CU)들로 분할될 수도 있다.
상기와 같이 이진 트리 구조로 분할되어 구성된 CU들은 들은, 더 이상 분할되지 않고, 예측 및 변환에 이용될 수 있다. 이때, 이진 분할된 CU는 실제 부/복호화를 수행하는 블록 단위인 코딩 블록(Coding block: CB)과 해당 코딩 블록에 해당되는 신택스를 포함할 수 있다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같은 코딩 블록(CB)에 속하는 예측 유닛(PU)과 변환 유닛(TU)의 크기는, 해당 코딩 블록(CB)의 크기와 동일할 수 있다.
상기와 같이 쿼드 트리 구조로 분할된 코딩 유닛은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 바와 같은 방법을 이용하여 하나 또는 2 이상의 예측 유닛(PU)들로 분할될 수 있다.
또한, 상기와 같이 쿼드 트리 구조로 분할된 코딩 유닛은 도 5를 참조하여 설명한 바와 같은 방법을 이용하여 하나 또는 2 이상의 변환 유닛(TU)들로 분할될 수 있으며, 상기 분할된 변환 유닛(TU)은 최대 64x64 픽셀 크기를 가질 수 있다.
도 10은 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하기 위해 사용되는 신택스(syntax) 구조에 대한 일실시예를 나타내는 것이다.
도 10 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 블록 구조(block structure)는 쿼드 트리 분할 여부를 나타내는 split_cu_flag와 이진 트리 분할 여부를 나타내는 binary_split_flag를 통해 결정될 수 있다.
예를 들어, 앞서 설명한 바와 같은 코딩 유닛(CU)의 분할 여부는 split_cu_flag를 이용하여 나타낼 수 있다. 그리고, 쿼드 트리 분할 이후 이진 분할된 CU에 대응하여, 이진 분할 여부를 나타내는 binary_split_flag 및 분할된 방향을 나타내는 신택스가 결정될 수 있다. 이 때, 이진 분할의 방향성을 나타내는 방법으로서, binary_split_hor과 binary_split_ver과 같이 복수개의 신택스를 복호화하여 이에 기초한 분할 방향을 결정하는 방법 또는 binary_split_mode와 같이 하나의 신택스와 이에 따른 신호 값을 복호화하여 Horizontal(0) 또는 Vertical(1) 방향으로의 분할을 처리하는 방법이 예시될 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예로써, 이진 트리를 이용하여 분할되는 코딩 유닛(CU)의 깊이는 binary_depth를 이용하여 나타내어질 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하여 설명한 바와 같은 방법에 의해 분할된 블록들(예를 들어, 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU) 및 변환 유닛(TU))에 대해 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 바와 같은 방법들이 적용됨으로써, 영상에 대한 부호화 및 복호화가 수행될 수 있다.
이하에서는, 도 11 내지 도 16을 참조하여, 코딩 유닛(CU)을 하나 또는 2 이상의 변환 유닛(TU)들로 분할하는 방법에 대한 또 다른 실시예들을 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 코딩 유닛(CU)은 이진 트리 구조로 나뉘어 잔차 블록에 대한 변환이 수행되는 기본 단위인 변환 유닛(TU)들로 분할될 수 있다.
예를 들어, 도 11을 참조하면, 이진 트리 구조로 분할되어 Nx2N 또는 2NxN의 크기를 가지는 직사각형의 코딩 블록들(CU0, Cu1) 중 적어도 하나는, 다시 이진 트리 구조로 나뉘어, NxN의 크기를 가지는 정사각형의 변환 유닛들(TU0, TU1)로 분할될 수 있다.
상기한 바와 같이, 블록 기반의 영상 부호화 방법은, 예측, 변환, 양자화 및 엔트로피 부호화 단계들을 수행할 수 있다.
상기 예측 단계에서는, 현재 부호화를 수행하는 블록과 기존의 부호화된 영상 또는 주변 영상을 참조하여 예측 신호를 생성하며, 이를 통해 현재 블록과의 차분 신호를 계산할 수 있다.
한편, 변환 단계에서는, 상기 차분 신호를 입력으로 하여 다양한 변환 함수를 이용하여 변환을 수행하며, 상기 변환된 신호는 DC 계수와 AC 계수들로 분류되 에너지 집중(Energy compaction)되어 부호화 효율이 향상될 수 있다.
또한, 양자화 단계에서는 변환 계수(Transform coefficient)들을 입력으로 양자화가 수행하며, 이후 양자화된 신호에 대해 엔트로피 부호화가 수행됨으로써 영상이 부호화될 수 있다.
한편, 영상 복호화 방법은 상기와 같은 부호화 과정의 역순으로 진행되며, 영상의 화질 왜곡 현상이 양자화 단계에서 발생할 수 있다.
부호화 효율을 향상시키면서 화질 왜곡 현상을 줄이기 위한 방법으로서, 변환 단계에서 입력으로 들어오는 차분 신호의 분포 및 영상의 특징에 따라 변환 유닛(TU)의 크기 또는 모양과 적용되는 변환 함수 종류를 다양하게 할 수 있다.
예를 들어, 예측 단계에서 블록 기반 움직임 추정 과정을 통해 현재 블록과 유사한 블록을 찾는 경우, SAD(Sum of Absolute Difference) 또는 MSE(Mean Square error) 등과 같은 코스트(cost) 측정 방법을 이용하여, 차분 신호의 분포는 영상의 특성에 따라 다양한 형태로 생길 수 있다.
그에 따라, 다양한 차분 신호의 분포에 기초해 선택적으로 변환 유닛(CU)의 크기 또는 모양을 결정하여 변환을 수행함으로써, 효과적인 부호화가 수행될 수 있다.
도 12를 참조하면, 임의의 코딩 유닛(CUx) 에서 (a)에 도시된 바와 같이 차분 신호가 발생하는 경우, (b)에 도시된 바와 같이 해당 코딩 유닛(CUx)을 이진 트리 구조로 나누어 2개의 변환 유닛(TU)들로 분할함으로써 효과적인 변환이 수행되도록 할 수 있다.
예를 들어, DC 값은 일반적으로 입력 신호의 평균값을 나타낸다고 말할 수 있으므로, 도 12의 (a)에 도시된 바와 같은 차분 신호가 변환 과정의 입력으로 수신되는 경우, 코딩 유닛(CUx)을 2개의 변환 유닛(TU)들로 분할함으로써 효과적으로 DC 값을 나타낼 수 있다.
도 13을 참조하면, 2Nx2N의 크기를 가지는 정사각형의 코딩 유닛(CU0)이 이진 트리 구조로 나뉘어, Nx2N 또는 2NxN의 크기를 가지는 직사각형의 변환 유닛들(TU0, TU1)로 분할될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기한 바와 같이 코딩 유닛(CU)을 이진 트리 구조로 분할하는 단계를 2회 이상 반복해 수행하여, 복수의 변환 유닛(TU)들로 분할할 수 있다.
도 14를 참조하면, Nx2N의 크기를 가지는 직사각형의 코딩 블록(CB1)을 이진 트리 구조로 분할하고, 상기 분할된 NxN의 크기를 가지는 블록을 다시 이진 트리 구조로 분할하여 N/2xN 또는 NxN/2의 크기를 가지는 직사각형의 블록을 구성한 후, 상기 N/2xN 또는 NxN/2의 크기를 가지는 블록을 다시 이진 트리 구조로 분할하여 N/2xN/2의 크기를 가지는 정사각형의 변환 유닛들(TU1, TU2, TU4, TU5)로 분할할 수 있다.
도 15를 참조하면, 2Nx2N의 크기를 가지는 정사각형의 코딩 유닛(CU0)을 이진 트리 구조로 분할하고, 상기 분할된 Nx2N의 크기를 가지는 블록을 다시 이진 트리 구조로 분할하여 NxN의 크기를 가지는 정사각형의 블록을 구성한 후, 상기 NxN의 크기를 가지는 블록을 다시 이진 트리 구조로 분할하여 N/2xN의 크기를 가지는 직사각형의 변환 유닛들(TU1, TU2)로 분할할 수 있다.
도 16을 참조하면, 2NxN의 크기를 가지는 직사각형의 코딩 유닛(CU0)을 이진 트리 구조로 분할하고, 상기 분할된 NxN의 크기를 가지는 블록을 다시 쿼드 트리 구조로 분할하여 N/2xN/2의 크기를 가지는 정사각형의 변환 유닛들(TU1, TU2, TU3, TU4)로 분할할 수 있다.
도 11 내지 도 16을 참조하여 설명한 바와 같은 방법에 의해 분할된 블록들(예를 들어, 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU) 및 변환 유닛(TU))에 대해 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 바와 같은 방법들이 적용됨으로써, 영상에 대한 부호화 및 복호화가 수행될 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 부호화 장치(10)가 블록 분할 구조를 결정하는 방법에 대한 실시예들에 대해 설명한다.
영상 부호화 장치(10)에 구비된 픽쳐 분할부(110)는 미리 설정된 순서에 따라 RDO(Rate distortion Optimization)를 수행하여, 상기한 바와 같이 분할 가능한 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU) 및 변환 유닛(TU)의 분할 구조를 결정할 수 있다.
예를 들어, 블록 분할 구조를 결정하기 위해, 픽쳐 분할부(110)는 RDO-Q(Rate distortion Optimization- Quantization)를 수행하면서 비트율(bitrate)와 왜곡(distortion) 측면에서 최적의 블록 분할 구조를 결정할 수 있다.
도 17을 참조하면, 코딩 유닛(CU)이 2Nx2N 픽셀 크기의 형태를 가지는 경우, (a)에 도시된 2Nx2N 픽셀 크기, (b)에 도시된 NxN 픽셀 크기, (c)에 도시된 Nx2N 픽셀 크기, (d)에 도시된 2NxN 픽셀 크기의 변환 유닛(PU) 분할 구조 순서로 RDO를 수행하여 변환 유닛(PU)의 최적 분할 구조를 결정할 수 있다.
도 18을 참조하면, 코딩 유닛(CU)이 Nx2N 또는 2NxN 픽셀 크기의 형태를 가지는 경우, (a)에 도시된 Nx2N(또는, 2NxN)의 픽셀 크기, (b)에 도시된 NxN의 픽셀 크기, (c)에 도시된 N/2xN(또는, NxN/2)와 NxN의 픽셀 크기, (d)에 도시된 N/2xN/2, N/2xN 및 NxN의 픽셀 크기, (e)에 도시된 N/2xN의 픽셀 크기의 변환 유닛(PU) 분할 구조 순서로 RDO를 수행하여 변환 유닛(PU)의 최적 분할 구조를 결정할 수 있다.
상기에서는 RDO(Rate distortion Optimization)를 수행하여 블록 분할 구조가 결정되는 것을 예로 들어 본 발명의 블록 분할 방법을 설명하였으나, 픽쳐 분할부(110)는 SAD(Sum of Absolute difference) 또는 MSE(Mean Square Error)를 이용하여 블록 분할 구조를 결정함으로써 복잡도를 감소시키면서도 적절한 효율을 유지할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기한 바와 같이 분할된 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU) 또는 변환 유닛(TU) 단위로 적응적 루프 필터링(Adaptive Loof Filtering: ALF)의 적용 여부가 결정될 수 있다.
예를 들어, 적응적 루프 필터(ALF)의 적용 여부는 코딩 유닛(CU) 단위로 결정될 수 있으며, 코딩 유닛(CU)에 따라 적용될 루프 필터의 크기 또는 계수는 달라질 수 있다.
이 경우, 코딩 유닛(CU) 별 상기 적응적 루프 필터(ALF)의 적용 여부를 나타내는 정보가 각 슬라이스 헤더에 포함될 수 있다.
색차 신호의 경우, 픽쳐 단위로 적응적 루프 필터(ALF)의 적용 여부를 결정할 수도 있으며, 루프 필터의 형태도 휘도와 달리 직사각형 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 적응적 루프 필터링(ALF)은 슬라이스별로 적용 여부를 결정할 수 있다. 따라서, 현재 슬라이스에 적응적 루프 필터링(ALF)이 적용되는지 여부를 나타내는 정보는 슬라이스 헤더 또는 픽쳐 헤더에 포함될 수 있다.
현재 슬라이스에 적응적 루프 필터링이 적용됨을 나타내면, 슬라이스 헤더 또는 픽쳐 헤더는 추가적으로 적응적 루프 필터링 과정에 사용되는 휘도 성분의 수평 및/또는 수직 방향의 필터 길이를 나타내는 정보를 포함할 수 있다.
슬라이스 헤더 또는 픽쳐 헤더는 필터 세트의 수를 나타내는 정보를 포함할 수 있으며, 필터 세트의 수가 2 이상인 경우 필터 계수들이 예측 방법을 사용하여 부호화 될 수 있다.
따라서, 슬라이스 헤더 또는 픽쳐 헤더는 필터 계수들이 예측 방법으로 부호화 되는지 여부를 나타내는 정보를 포함할 수 있으며, 예측 방법이 사용되는 경우에는 예측된 필터 계수를 포함할 수 있다.
한편, 휘도 뿐만 아니라, 색차 성분들도 적응적으로 필터링 될 수 있으며, 이 경우 색차 성분 각각이 필터링 되는지 여부를 나타내는 정보가 슬라이스 헤더 또는 픽쳐 헤더에 포함될 수 있으며 비트 수를 줄이기 위해 Cr과 Cb에 대한 필터링 여부를 나타내는 정보와 함께 조인트 코딩(즉, 다중화 코딩)될 수 있다.
이 때, 색차 성분들의 경우에는 복잡도 감소를 위해 Cr과 Cb를 모두 필터링하지 않는 경우가 가장 빈번할 가능성이 높으므로, Cr과 Cb를 모두 필터링하지 않는 경우에 가장 작은 인덱스를 할당하여 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다.
그리고, Cr 및 Cb를 모두 필터링하는 경우에 가장 큰 인덱스를 할당하여 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다.
도 19내지 도 29는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 복합 분할 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
예를 들어, 도 19를 참조하면, 코딩 유닛(CU)이 이진 트리 구조로 분할됨에 따라, 도 19(A)와 같은 가로 길이 W가 세로 길이 H보다 긴 형태의 직사각형과, 도 19(B)와 같이 세로 길이 H가 가로 길이 W보다 긴 형태의 직사각형으로 분할된 코딩 유닛(CU)의 형태가 나타날 수 있다. 이와 같이 특정 방향의 길이가 긴 코딩 유닛의 경우, 중간 영역에 비하여 가장자리 좌우 또는 상하 경계 영역이 상대적으로 부호화 정보가 집중될 가능성이 높다.
따라서, 보다 정밀하고 효율적인 부호화 및 복호화를 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 부호화 장치(10)는 쿼드 트리 및 이진 트리 분할에 의해, 특정 방향 길이가 길게 분할된 코딩 유닛의 가장자리 영역 등을 용이하게 분할하게 할 수 있는 삼진 트리(ternary tree) 또는 삼중 트리(triple tree) 구조로 코딩 유닛을 분할할 수 있다.
예를 들어, 도 19(A)는 분할 대상 코딩 유닛이 수평 분할된 코딩 유닛인 경우, 가로 W/8, 세로 H/4 길이인 좌측 가장자리의 제1 영역과, 가로 W/8*6, 세로 H/4 길이로서, 중간 영역인 제2 영역과, 가로 W/8, 세로 H/4 길이의 우측 가장자리의 제3 영역으로 삼진 분할될 수 있음을 나타내고 있다.
또한, 도 19(B)는 분할 대상 코딩 유닛이 수직 분할된 코딩 유닛인 경우, 가로 W/4, 세로 H/8 길이인 상단 가장자리의 제1 영역과, 가로 W/4, 세로 H/8*6 길이로서, 중간 영역인 제2 영역과, 가로 W/4, 세로 H/8 길이의 하단 가장자리의 제3 영역으로 분할될 수 있음을 나타내고 있다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 부호화 장치(10)는, 픽쳐 분할부(110)를 통해 이와 같은 삼진 트리 구조의 분할을 처리할 수 있다. 이를 위해, 픽쳐 분할부(110)는 전술한 쿼드 트리 및 이진 트리 구조로의 분할을 부호화 효율에 따라 결정할 수 있을 뿐만 아니라, 삼진 트리 구조를 함께 고려하여 세분화된 분할 방식을 세결정할 수 있다.
여기서, 삼진 트리 구조의 분할은 별도 제한 없이 모든 코딩 유닛에 대해 처리될 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이 부호화 및 복호화 효율을 고려하면, 특정 조건의 코딩 유닛에 대하여만 삼진 트리 구조를 허용하는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 삼진 트리 구조는 코딩 트리 유닛에 대한 다양한 방식의 삼진 분할이 필요할 수 있으나, 부호화 및 복호화 복잡도 및 시그널링에 의한 전송 대역폭을 고려하여, 최적화된 소정 형태만이 허용되는 것이 바람직할 수 있다.
따라서, 픽쳐 분할부(110)는 현재 코딩 유닛의 분할을 결정함에 있어서, 현재 코딩 유닛이 미리 설정된 조건에 대항하는 경우에만 특정 형태의 삼진 트리 구조로의 분할여부를 판단 및 결정할 수 있다. 또한, 이와 같은 삼진 트리의 허용에 따라, 바이너리 트리의 분할 비율도 1:1만이 아닌 3:1, 1:3 등으로 확장 및 가변될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 코딩 유닛의 분할 구조는 비율에 따라 쿼드 트리, 이진 트리 또는 삼진 트리로 세분화 분할되는 복합 트리 구조를 포함할 수 있다.
예를 들어, 픽쳐 분할부(110)는 상기한 분할 테이블에 기초하여, 분할 대상 코딩 유닛의 복합 분할 구조를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 픽쳐 분할부(110)는 블록의 최대 사이즈(예를 들어, 픽셀 기반 128 x 128, 256 x 256 등)에 대응하여, 쿼드 트리 분할을 처리하고, 쿼드 트리 분할된 단말 노드에 대응하는 이중 트리 구조 및 삼중 트리 구조 분할 중 적어도 하나를 처리하는 복합 분할 처리를 수행할 수 잇다.
특히, 본 발명의 실시 예에 따르면 픽쳐 분할부(110)는 분할 테이블에 따라, 현재 블록의 특성 및 사이즈에 대응하는 이진 트리 분할인 제1 이진 분할(BINARY 1), 제2 이진 분할(BINARY 2)과, 삼진 트리 분할인 제1 삼진 분할(TRI 1) 또는 제2 삼진 분할(TRI 2) 중 어느 하나의 분할 구조를 결정할 수 있다.
여기서, 제1 이진 분할은 N:N의 비율을 갖는 수직 또는 수평 분할에 대응할 수 있으며, 제2 이진 분할은 3N:N 또는 N:3N의 비율을 갖는 수직 또는 수평 분할에 대응될 수 있고, 각 이진 분할된 root CU는 분할 테이블에 명시된 각 사이즈의 CU0 및 CU1으로 분할될 수 있다.
한편, 제1 삼진 분할은 N:2N:N의 비율을 갖는 수직 또는 수평 분할에 대응할 수 있으며, 제2 삼진 분할은 N:6N:N의 비율을 갖는 수직 또는 수평 분할에 대응될 수 있고, 각 삼진 분할된 root CU는 분할 테이블에 명시된 각 사이즈의 CU0, CU1 및 CU2로 분할될 수 있다.
다만, 본 발명의 실시 예에 따른 픽쳐 분할부(110)는, 상기 제1 이진 분할, 제2 이진 분할, 제1 삼진 분할 또는 제2 삼진 분할을 적용하기 위한 최대 코딩 유닛 크기 및 최소 코딩 유닛 크기를 각각 설정할 수 있다.
이는, 최소 크기, 예를 들어 2 이하의 가로 또는 세로 픽셀을 갖는 블록에 대응하는 부호화 및 복호화 처리를 수행하는 것은 복잡도 측면에서 비효율적일 수 있게 때문이며, 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 분할 테이블은 각 코딩 유닛의 사이즈별 허용 가능한 분할 구조를 사전 정의할 수 있다.
이에 따라, 픽쳐 분할부(110)는 최소 크기, 예를 들어 4 미만의 사이즈로서 가로 또는 세로 픽셀 사이즈가 2인 경우로 분할되는 경우등을 사전 방지할 수 있으며, 이를 위해, 분할 대상 블록의 사이즈로부터 제1 이진 분할, 제2 이진 분할, 제1 삼진 분할 또는 제2 삼진 분할에 대응하는 허용 여부를 미리 판단하고, 허용 가능한 분할 구조에 대응하는 RDO 성능 연산을 처리 비교하여 최적의 분할 구조를 결정할 수 있다.
예를 들어, 최대 크기의 루트 코딩 유닛 CU 0가 이진 분할된 경우, 이진 분할 구조는 1:1, 3:1 또는 1:3 수직 분할 중 어느 하나의 구조를 구성하는 CU0, CU1으로 분할될 수 있고, 삼진 분할 구조는 1:2:1 또는 1:6:1 수직 분할 중 어느 하나의 구조를 구성하는 CU0, CU1 및 CU2로 분할 될 수 있다.
분할 대상 코딩 유닛의 사이즈에 따라, 허용 가능한 수직 분할 구조가 제한적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 64X64 코딩 유닛 및 32X32 코딩 유닛의 수직 분할구조는 제1 이진 분할, 제2 이진 분할, 제1 삼진 분할 및 제2 삼진 분할이 모두 허용될 수 있으나, 16X16 코딩 유닛의 수직 분할 구조 중 제2 삼진 분할은 불가능한 것으로 제한될 수 있다. 또한, 8X8 코딩 유닛의 수직 분할 구조는 제1 이진 분할만이 제한적으로 허용될 수도 있다. 이에 따라 복잡성을 야기시키는 최소 크기 미만의 블록으로의 분할은 사전에 방지될 수 있다.
마찬가지로, 최대 크기의 루트 코딩 유닛 CU 0가 이진 분할된 경우, 이진 분할 구조는 1:1, 3:1 또는 1:3 수평 분할 중 어느 하나의 구조를 구성하는 CU0, CU1으로 분할될 수 있고, 삼진 분할 구조는 1:2:1 또는 1:6:1 수평 분할 중 어느 하나의 구조를 구성하는 CU0, CU1 및 CU2로 분할 될 수 있다.
분할 대상 코딩 유닛의 사이즈에 따라, 허용 가능한 수평 분할 구조가 제한적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 64X64 코딩 유닛 및 32X32 코딩 유닛의 수평 분할구조는 제1 이진 분할, 제2 이진 분할, 제1 삼진 분할 및 제2 삼진 분할이 모두 허용될 수 있으나, 16X16 코딩 유닛의 수평 분할 구조 중 제2 삼진 분할은 불가능한 것으로 제한될 수 있다. 또한, 8X8 코딩 유닛의 수평 분할 구조는 제1 이진 분할만이 제한적으로 허용될 수도 있다. 이에 따라 복잡성을 야기시키는 최소 크기 미만의 블록으로의 분할은 사전에 방지될 수 있다.
한편, 픽쳐 분할부(110)는 분할 테이블에 따라, 수직 분할된 코딩 유닛을 제1 이진 분할 또는 제2 이진 분할로 수평 분할 처리하거나, 제1 삼진 분할 또는 제2 삼진 분할로 수평 분할 처리할 수 있다.
예를 들어, 32X64 로 수직 분할된 코딩 유닛에 대응하여, 픽쳐 분할부(110)는 제1 이진 분할에 따라 32X32의 CU0, CU1으로 분할하거나, 제2 이진 분할에 따라 32X48, 32X16의 C0, CU1으로 분할하거나, 제1 삼진 분할에 따라, 32X32, 32X16, 32X16의 CU0, CU1, CU2로 분할하거나, 제2 삼진 분할에 따라 32X8, 64X48, 32X8의 CU0, CU1, CU2로 분할할 수 있다.
또한, 픽쳐 분할부(110)는 수평 분할된 코딩 유닛을 제1 이진 분할 또는 제2 이진 분할로 수직 분할 처리하거나, 제1 삼진 분할 또는 제2 삼진 분할로 수직 분할 처리할 수 있다.
예를 들어, 32X16 으로 수평 분할된 코딩 유닛에 대응하여, 픽쳐 분할부(110)는 제1 이진 분할에 따라 16X16의 CU0, CU1으로 분할하거나, 제2 이진 분할에 따라 24X16 8X16의 C0, CU1으로 분할하거나, 제1 삼진 분할에 따라, 8X16, 16X16, 8X16의 CU0, CU1, CU2로 분할하거나, 제2 삼진 분할에 따라 4X16, 24X16, 4X16의 CU0, CU1, CU2로 분할할 수 있다.
이러한 분할 허용 구조는 CTU의 크기, CTU 그룹 단위 및 슬라이스 단위와, 수직 및 수평 방향별로 상이하게 조건부로 결정될 수 있는 바, 제1 이진 분할, 제2 이진 분할, 제1 삼진 분할 및 제2 삼진 분할 처리되는 경우의 각 CU 분할 비율 및 결정 크기 정보가 분할 테이블에 의해 정의되거나, 조건 정보가 미리 설정될 수 있다.
한편, 도 20 내지 도 21은 분할 대상 코딩 유닛에 대응하는 수평 및 수직 분할에 대해, 균등(symmetric) 분할 및 비균등(asymmetric) 분할이 수행되는 것을 나타내며, 도 22 내지 도 25는 각 케이스별 분할 비율 및 사이즈를 예시하는 분할 테이블을 나타낸다.
먼저, 도 20(A) 및 도 20(B)에 도시된 바와 같이, 분할 대상 코딩 유닛은 균등한 수평 또는 수직 분할로서 분할될 수 있다. 그러나, 균등분할은 높은 예측 값이 집중되는 영역이 일부 경계영역에만 존재하는 등의 상황에 있어서 매우 비효율적인 예측 방법일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 다른 픽쳐 분할부(110)는, 도 20(C)에 도시된 바와 같은 일정 비율에 따라 비균등하게 분할된 비균등 분할을 조건부로 허용할 수 있다.
예를 들어, 이진 균등 분할이 Binary: 1:1 인 경우, 비균등 분할은 Asymmetric Binary: (1/3, 2/3), (1/4, 3/4), (2/5, 3/5), (3/8, 5/8), (1/5, 4/5)과 같이 그 비율이 결정될 수 있다.
이는 삼진 분할의 경우에도 마찬가지로서, 도 21은 각 분할 비율에 따라 결정되는 균등 삼진 분할을 예시한다. 예를 들어, 도 21(A)은 수평 균등 삼진 분할, 도 21(B)는 수평 비균등 삼진 분할, 도 21(C)는 수직 균등 삼진 분할, 도 21(D)는 수직 비균등 삼진 분할일 수 있다.
예를 들어, 삼진 균등 분할이 1:2:1 인 경우, 비균등 분할은 1:6:1과 같이 그 비율이 가변적으로 결정될 수 있다.
이에 따라, 도 22 내지 도 25는 각 케이스별로, 이진 균등 분할, 이진 비균등 분할, 삼진 균등 분할, 삼진 비균등 분할시의 대상 블록의 사이즈에 다른 분할 비율을 예시하는 분할 테이블을 나타낸다.
도 22 내지 도 25를 참조하면, 각 루트 노드인 블록에 대응하는 블록 크기에 대응하여, 이진 수직 분할, 비균등 이진 수직 분할, 이진 수평 분할, 비균등 이진 수평 분할, 삼진 수직 분할, 비균등 삼진 수직 분할, 삼진 수평 분할, 비균등 삼진 수평 분할시의 분할 비율 또는 분할 크기가 적응적으로 결정될 수 있음을 확인할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 부호화 장치(10)는, 픽쳐 분할부(110)를 통해 이와 같은 이진 트리 및 삼진 트리 구조의 균등 분할 및 비균등 분할을 처리할 수 있다. 이를 위해, 픽쳐 분할부(110)는 전술한 쿼드 트리 및 이진 트리 구조로의 분할을 부호화 효율에 따라 결정할 수 있을 뿐만 아니라, 삼진 트리 구조를 함께 고려할 수 있으며, 이에 대응한 균등 또는 비균등 분할을 포함하는 세분화된 분할 방식을 상세하게 결정할 수 있다.
여기서, 균등 또는 비균등의 분할은 부호화 및 복호화 효율을 고려하면, 특정 조건의 코딩 유닛에 대하여 명시적 또는 묵시적으로 허용하는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 균등 또는 비균등 분할 구조는 코딩 트리 유닛에 대한 다양한 방식의 분할 구조가 필요할 수 있으나, 부호화 및 복호화 복잡도 및 시그널링에 의한 전송 대역폭을 고려하여, 최적화된 소정 형태만이 허용되는 것이 바람직할 수 있다.
따라서, 픽쳐 분할부(110)는 현재 코딩 유닛의 분할을 결정함에 있어서, 현재 코딩 유닛이 미리 설정된 조건에 대응하는 경우에만 특정 형태의 균등 또는 비균등 이진/삼진 트리 구조로의 분할여부를 판단 및 결정할 수 있다. 또한, 이와 같은 균등 또는 비균등 이진/삼진 트리의 허용에 따라, 각 방향별 분할 비율도 1:1만이 아니라, 길이N에 대응한 비율 기반으로 확장 및 가변될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 코딩 유닛의 분할 구조는 비율에 따라 쿼드 트리, 균등 (수평/수직) 이진 트리, 비균등 (수평/수직) 이진 트리, 균등 (수평/수직) 삼진 트리 또는 비균등 (수평/수직) 삼진 트리로 세분화 분할되는 복합 트리 구조를 포함할 수 있다.
한편, 도 26 내지 도 29는 본 발명의 실시 예에 따른 복합 분할 처리 프로세스에 있어서, 이진 또는 삼진분할에 대한 삼각 분할이 처리되는 경우의 분할 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
도 26 내지 도 29를 참조하면, 수평 또는 수직 분할과 달리, 삼각 분할의 경우 전체 블록을 대각선으로 분할하는 분할 구조를 포함할 수 있다. 도 26(A)과 도26 (B)의 경우 이진 삼각 분할을 나타내며, 도 26(C)과 도26 (D)의 경우 삼진 삼각 분할을 나타낼 수 있다.
또한, 도 27 및 도 28에 도시된 바와 같이, 각 이진 삼각 및 삼진 삼각 분할의 경우에도 전술한 비균등 분할 또는 균등 분할 처리가 가능할 수 있다. 도 27(A)는 블록의 수평 비균등 이진 삼각 분할을 나타내며, 도 27(B)는 블록의 수평 균등 이진 삼각 분할을 나타내고, 도 28(A)는 블록의 수직 비균등 이진 삼각 분할을 나타내고, 도 28(B)는 블록의 수직 균등 이진 삼각 분할을 나타낸다.
또한, 도 29(A)내지(D)에 도시된 바와 같이, 각 제1 방향 또는 제2 방향으로의 수평 또는 수직 삼각 분할이 가능할 수 있다.
픽쳐 분할부(110)는 전술한 부호화 및 복호화 효율을 고려하여, 전술한 이진 트리 및 삼진 트리 방식에 대응하여, 삼각 분할이 가능한 복합 트리 구조를 적용함으로써 그 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 삼각 분할 방식별 분할 비율 또한 별도의 분할 테이블에 조건부로 정의될 수 있다.
이러한 복합 분할 처리 프로세스를 도 30을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 30참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 부호화 장치(10)는, 픽쳐 분할부(110)를 통해 전술한 복합 분할을 처리하고, 이에 대응하는 분할 정보를 SPLIT_MODE 정보를 이용하여 시그널링 할 수 있다.
이를 위해, 부호화 장치(10)는 픽쳐 분할부(110)의 블록 분할 및 파티션 처리 프로세스에 진입하고(S1001), 복합 분할을 위한 분할 모드 SPLIT_MODE 파싱을 활성화한다(S1003).
이에 따라, 부호화 장치(10)는 사전 정의된 조건에 의해 분할 정보를 나타내는 SPLIT_MODE 정보가 파싱되는 경우(S1005), 픽쳐 분할부(110)는 SPLIT_MODE 정보가 NO_SPLIT인지 여부와, 코딩 유닛의 가로 및 세로 크기가 최소 CU 크기에 해당하는지 여부를 판단한다(S1007).
그리고, 부호화 장치(10)는 SPLIT_MODE 정보가, NO_SPLIT이거나 최소 CU 크기에 해당하는 경우에는 이후의 분할을 처리하지 않고, 블록 정보의 예측 부호화를 처리한다(S1011).
반면, 부호화 장치(10)는 SPLIT_MODE 정보가, NO_SPLIT이 아니면서 최소 CU 크기에 해당하지 않는 겨우, 전술한 분할 테이블에 기초한 적응적 복합 분할을 처리한다(S1009).
예를 들어, 부호화 장치(10)의 픽쳐 분할부(110)는 CU 크기 및 SPLIT_MODE 정보에 따라, ROOT 분할인지, 수직 또는 수평의 BI_VER1 분할, BI_VER2 분할, TRI_VER1 분할 또는 TRI_VER2 분할 중 어느 하나의 분할에 따라, 쿼드 트리 분할 또는 수직 이진 분할, 수직 삼진 분할, 수평 이진 분할, 수평 삼진 분할 중 어느 하나의 분할 프로세스를 처리할 수 있다.
또한, 픽쳐 분할부(110)는 분할 처리에 대응하는 균등 또는 비균등 분할 처리를 결정할 수 있으며, 이와 같은 균등/비균등 분할여부는 명시적 또는 묵시적 프로세스에 의해 결정될 수 있다.
이와 같은 분할 처리에 따라, 이진 트리 및 삼진 트리를 이용한 세분화된 분할 및 균등 또는 비균등 분할을 조건부로 허용함으로써, 그 코딩 유닛에 특성에 맞는 적절한 비율의 분할이 가능하게 되며 이에 따른 부호화 효율은 향상될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시 예에 따른 픽쳐 분할부(110)는 픽쳐 및 픽쳐분할의 정보를 이용하여, 첫 CTB 위치를 확인하고, 이를 통해 픽쳐 및 픽쳐 경계의 묵시적 블록 분할 여부를 결정할 수 있다. 이 때, 상기 픽쳐 분할은 슬라이스, 타일과 같은 하나의 픽쳐를 다수개의 독립적인 영역으로 분류하는 단위로 분할하는 것을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 픽쳐 분할부(110)는 헤더정보로부터 슬라이스 주소(slice address)를 이용하여, 첫 CTB 위치를 확인하고, 이를 통해 슬라이스 경계의 명시적 또는 묵시적 블록 분할 여부를 결정할 수 있으며, 픽쳐 및 픽쳐분할의 경계 영역을 확인하여, 경계 영역에 대해서는 비균등 묵시적 분할, 비 경계 영역에 대해서는 균등 명시적 분할을 수행할 수 있다. 이러한 명시적 및 묵시적 분할에 대하여는 보다 구체적으로 후술하도록 한다.
도 30은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽쳐 분할부를 보다 구체적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 30을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 픽쳐 분할부는 픽쳐 경계 확인부(1101), 명시적(Explicit) 블록 분할부(1103) 및 묵시적(Implicit) 블록 분할부(1105)를 포함한다.
픽쳐 경계 확인부(1101)는, 현재 블록이 경계 영역에 위치한 블록인지 확인하며, 확인된 경계 영역 정보를 명시적 블록 분할부(1103) 또는 묵시적 블록 분할부(1105)로 전달한다.
그리고, 명시적 블록 분할부(1103)는, 경계 영역 정보에 따라, 경계 영역에 위치하지 않은 블록과, 경계 영역의 부분 영역(예를 들어, 경계 내부 영역)에 대응한 명시적 블록 분할을 처리한다. 명시적 블록 분할은, 영상 압축시의 블록 분할 정보가 헤더 정보에 명시되는 블록 분할 처리를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 블록 분할 처리는 균등 이진 수직 분할, 비균등 이진 수직 분할, 균등 이진 수평 분할, 비균등 이진 수평 분할, 균등 삼진 수직 분할, 비균등 삼진 수직 분할, 균등 삼진 수평 분할, 비균등 삼진 수평 분할 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 특히 이와 같이 세분화된 분할 구조는 상기 경계 영역의 부분 영역에 대응하여 결정되는 경우, 보다 효율적인 부호화 및 복호화 처리를 가능하게 한다.
이에 따라, 명시적 블록 분할부(1103)는 블록 분할 처리에 따른 블록 분할 정보를 헤더 정보에 명시할 수 있으며, 명시된 헤더 정보는 복호화 장치(20)로 시그널링되어 명시적 복호화에 이용될 수 있다.
한편, 묵시적 블록 분할부(1105)는, 경계 영역 정보에 따라, 경계 영역에 위치한 블록의 부분 영역(예를 들어, 경계 외부 영역)에 대응한 묵시적 블록 분할을 처리한다. 묵시적 블록 분할은, 영상 압축시의 블록 분할 정보가 헤더 정보에 명시되지 않는 블록 분할 처리를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 블록 분할 처리는 균등 이진 수직 분할, 비균등 이진 수직 분할, 균등 이진 수평 분할, 비균등 이진 수평 분할, 균등 삼진 수직 분할, 비균등 삼진 수직 분할, 균등 삼진 수평 분할, 비균등 삼진 수평 분할 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 특히 이와 같이 세분화된 분할 구조는 상기 경계 영역의 부분 영역에 대응하여 결정되는 경우, 보다 효율적인 부호화 및 복호화 처리를 가능하게 한다.
이에 따라, 묵시적 블록 분할부(1103)는 블록 분할 처리에 따른 블록 분할 정보를 헤더 정보에 명시하지 않을 수 있으며, 복호화 장치(20)는 복호화 처리에 따른 경계 영역 식별에 따라, 별도의 헤더 정보 없이도 전술한 부분 영역에 대한 묵시적 블록 분할을 처리할 수 있다.
도 32 내지 도 39는 본 발명의 실시 예에 따른 픽쳐 분할 프로세스들을 케이스별로 설명한 흐름도들이다.
먼저, 도 32를 참조하면, 픽쳐 분할부(110)는, 픽쳐 경계 확인부(1101)를 통해 픽쳐 경계를 확인하고(S2001), 경계 정보를 명시적 블록 분할부(1103) 및 묵시적 블록 분할부(1105)로 전달하여, 현재 블록의 명시적 또는 묵시적 분할 처리를 결정하게 한다(S2003).
그리고, 명시적 블록 분할부(1103) 또는 묵시적 블록 분할부(1105)는 결정된 분할 처리에 대응하는 분할 모드 및 분할 특성 정보를 결정하며(S2005), 결정된 분할 모드 및 특성 정보에 따라 블록의 분할 처리를 수행한다(S2007).
예를 들어, 부호화 또는 복호화 대상 블록은 균등 이진 수직 분할, 비균등 이진 수직 분할, 균등 이진 수평 분할, 비균등 이진 수평 분할, 균등 삼진 수직 분할, 비균등 삼진 수직 분할, 균등 삼진 수평 분할, 비균등 삼진 수평 분할 구조로 분할 될 수 있으며, 부호화 장치(10)는 분할 결정된 블록의 부호화 및 변환 처리를 세분화하여 수행할 수 있다.
도 33은 분할 처리에 있어서의 분할 모드 및 특성 결정 프로세스를 도시한 것으로, 도 33에 도시된 바와 같이, 분할 여부는 순차적으로 결정될 수 있으며, 픽쳐 분할부(110)가 명시적 블록 분할부(1103) 또는 묵시적 블록 분할부(1105)을 통해 판단 프로세스를 수행할 수 있다.
먼저, 픽쳐 분할부(110)는 현재 블록의 쿼드라틱 분할 여부를 결정한다(S3001).
쿼드라틱 분할이 결정된 경우, 픽쳐 분할부(110)는 쿼드라틱 분할을 처리하여 분할된 다음 블록의 분할여부를 결정할 수 있다.
그리고, 쿼드라틱 분할이 아닌 경우, 픽쳐 분할부(110)는 현재 블록의 멀티 타입 분할 여부를 결정한다(S3003).
이후, 멀티 타입 분할이 결정되면, 픽쳐 분할부(110)는 이진 또는 삼진 분할여부를 결정한다(S3005).
멀티 타입 분할은 균등 이진 수직 분할, 비균등 이진 수직 분할, 균등 이진 수평 분할, 비균등 이진 수평 분할, 균등 삼진 수직 분할, 비균등 삼진 수직 분할, 균등 삼진 수평 분할, 비균등 삼진 수평 분할 구조를 포함할 수 있는 바, 픽쳐 분할부(110)는 블록 사이즈 및 기타 조건에 따라 이진 또는 삼진 분할여부를 결정할 수 있다.
이후, 픽쳐 분할부(110)는 더 이상 분할되지 않는 단말 노드 블록을 결정한다(S3007).
도 34는 본 발명의 실시 예에 따른 명시적 블록 분할부(1103)의 분할 프로세스를 도시한 것으로, 명시적 블록 분할부(1103)는 헤더 정보로부터 파싱되는 쿼드트리 분할 플래그(QT_SPLIT_CU_FLAG), 멀티 타입 분할 플래그(MTT_SPLIT_CU_FLAG), 수직/수평 플래그 및 이진/삼진 플래그에 따라 이진/삼진 및 수평/수직 분할을 결정할 수 있다.
도 34를 참조하면, 명시적 블록 분할부(1103)는 현재 블록 CU에 대한 명시적 분할 처리가 결정되면(S2101), 먼저 쿼드트리 분할 플래그가 참인지 판단하고(S2103) 참인 경우, 현재 CU의 쿼드트리 분할을 수행하며(S2105), 현재 CU에 대한 분할 깊이 값에 1을 부가한다.
만약, 쿼드트리 분할 플래그가 참이 아닌 경우, 명시적 블록 분할부(1103)는 멀티 타입 분할 플래그가 참인지 판단하며(S2109), 멀티 타입이 참이 아닌 경우 현재 CU를 쿼드트리 블록 분할 모드로 결정한다(S2111).
한편, 멀티 타입 분할 플래그가 참인 경우, 명시적 블록 분할부(1103)는 수직 플래그(MTT_SPLIT_CU_VER_FLAG)가 참인지 판단하며(S2113), 참인 경우 현재 CU에 대한 수직 분할을 수행하고(S2115), 참이 아닌 경우 현재 CU에 대한 수평 분할을 수행한다(S2123).
이후, 명시적 블록 분할부(1103)는 수직 분할에 대한 이진 플래그(MTT_SPLIT_CU_BINARY_FLAG)가 참인지를 판단하여, 참인 경우, 현재 CU에 대한 이진 수직 분할 모드를 결정하고(S2119), 참이 아닌 경우 현재 CU에 대한 삼진 수직 분할 모드를 결정한다(S2121).
또한, 명시적 블록 분할부(1103)는 수평 분할에 대한 이진 플래그(MTT_SPLIT_CU_BINARY_FLAG)가 참인지를 판단하여, 참인 경우, 현재 CU에 대한 이진 수평 분할 모드를 결정하고(S2127), 참이 아닌 경우 현재 CU에 대한 삼진 수평 분할 모드를 결정한다(S2129).
이에 따라, 명시적 블록 분할부(1103)는 결정된 분할 모드를 헤더 정보에 명시할 수 있으며, 복호화 장치(20)는 명시된 헤더 정보를 추출하여 현재 블록의 분할 모드를 전술한 각 모드 중 하나로 결정할 수 있다.
한편, 도 35는 본 발명의 실시 예에 따른 균등 또는 비균등 분할 프로세스를 도시한 것으로, 명시적 블록 분할부(1103)는 명시적 분할이 결정되면(S2201), 비대칭 허용 여부에 따라, 조건부 균등/비균등 이진 분할 또는 균등/비균등 삼진 분할을 수행한다(S2203).
이에 따라, 결정된 조건부 균등/비균등 이진 분할 또는 균등/비균등 삼진 분할의 분할 정보는 헤더 정보에 명시될 수 있으며, 복호화 장치(20)로 시그널링될 수 있다.
분할 정보는 도 36 내지 도 37에 도시된 바와 같이, 슬라이스 헤더 정보에 명시되는 것이 예시될 수 있다. AMT_FLAG는 비대칭 분할 허용 여부를 나타낼 수 있으며, MTT_SPLIT_BINARY_FLAG는 이진/삼진 여부, MTT_SPLIT_CU_VER_FLAG는 수평/수직 여부를 나타낼 수 있다.
도 36을 참조하면, 헤더 정보로부터 명시된 분할 정보를 추출한 복호화 장치(20)는, 헤더 정보로부터 비대칭 분할 모드 허용여부를 판단하고, 이후의 이진/삼진 플래그와, 수평/수직 플래그 정보에 따라 현재 블록의 균등 이진 수직 분할, 비균등 이진 수직 분할, 균등 이진 수평 분할, 비균등 이진 수평 분할, 균등 삼진 수직 분할, 비균등 삼진 수직 분할, 균등 삼진 수평 분할, 비균등 삼진 수평 분할 중 어느 하나를 결정하고, 결정된 분할 구조에 따른 분할 처리를 수행할 수 있다.
또한, 도 37을 참조하면, 헤더 정보로부터 명시된 분할 정보를 추출한 복호화 장치(20)는, 헤더 정보로부터 이진/삼진 플래그와, 수평/수직 플래그 정보에 따라 현재 블록의 이진/삼진 및 수평/수직 분할여부를 먼저 판단하고, 이후 AMT_FLAG에 따른 균등 또는 비균등 분할을 판단하여, 최종적으로 균등 이진 수직 분할, 비균등 이진 수직 분할, 균등 이진 수평 분할, 비균등 이진 수평 분할, 균등 삼진 수직 분할, 비균등 삼진 수직 분할, 균등 삼진 수평 분할, 비균등 삼진 수평 분할 중 어느 하나를 결정하고, 결정된 분할 구조에 따른 분할 처리를 수행할 수도 있다.
또한, 도 38을 참조하면, 복호화 장치(20)는, 슬라이스 헤더 정보 추출에 따른 명시적 분할을 처리하면서, 비대칭 분할 모드 허용여부를 별도의 조건부로 결정할 수도 있으며, 비대칭 분할 모드가 허용된 경우, 미리 설정된 조건에 따른 균등 이진 수직 분할, 비균등 이진 수직 분할, 균등 이진 수평 분할, 비균등 이진 수평 분할, 균등 삼진 수직 분할, 비균등 삼진 수직 분할, 균등 삼진 수평 분할, 비균등 삼진 수평 분할 중 어느 하나를 결정하고, 결정된 분할 구조에 따른 분할 처리를 수행할 수도 있다.
여기서, 복호화 장치(20)는 상기 조건이 헤더 정보에 명시되지 않은 경우라도, 묵시적 분할 프로세스에 따른 비대칭 분할 모드 결정을 처리할 수도 있다.
한편, 도 39는 조건부 묵시적 분할이 처리되는 명시적 분할 프로세스를 도시한 것이다.
도 39를 참조하면, 명시적 블록 분할부(1103)에서 명시적 분할이 결정되면(S2301), 종래외 같은 명시적 쿼드트리 분할 및 균등 이진 분할이 처리될 수 있다(S2303). 그리고, 픽쳐 분할부(110)는 묵시적 블록 분할부(1105)를 통해, 명시적 이진 분할 모드로 N번의 중복 분할이 수행된 경우, 이후의 N+1번 분할에 대응하는 묵시적 비균등 이진 분할을 처리한다(S2305).
이러한 묵시적 블록 분할부(1105)의 처리에 의해 중복 분할에 대한 불필요한 정보의 생성 및 시그널링 처리를 줄일 수 있으며, 이는 부호화 및 복호화 효율을 향상시킬 수 있다.
여기서, 이진 분할을 예시하였으나, 이러한 중복 프로세스에 대응한 묵시적 분할이 삼진 분할에도 적용될 수 있음은 자명하다.
도 40은 본 발명의 실시 예에 따른 픽쳐 경계 영역을 나타내며, 도 41은 픽쳐 경계 영역에 대응하는 분할 프로세스를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 40을 참조하면, 픽쳐 경계 영역은 픽쳐 경계를 포함할 수 있으며, 픽쳐 경계에 의해 내부 영역과 외부 영역(음영 영역)으로 부분적으로 분리 형성될 수 있다.
이에 따라, 도 41을 참조하면, 픽쳐 분할부(110)는, 경계 확인부(1101)를 통해, 픽쳐 및 슬라이스 헤더 정보를 파싱하고(S2401), 블록 위치 정보에 따른 경계 영역을 결정한다(S2403).
여기서, 경계 확인부(1101)는 경계 영역을 결정하기 위하여 조건부 확인 프로세스를 수행할 수 있다.
구체적으로, 예를 들어 경계 확인부(1101)는, 특정 루마 코딩 블록에 포함된 샘플 중 상단 샘플의 y좌표(y0)와 블록 높이(CbHeight)를 더한 값이 루마 샘플의 픽쳐 높이(pic height in luma samples) 값보다 큰 경우, 상기 특정 루마 코딩 블록이 상단 경계 영역에 위치하였음을 결정할 수 있다.
또한, 예를 들어 경계 확인부(1101)는, 특정 루마 코딩 블록에 포함된 샘플 중 좌측단 샘플의 x좌표(x0)와 블록 폭(CbWidth)를 더한 값이 루마 샘플의 픽쳐 폭(pic width in luma samples) 값보다 큰 경우, 상기 특정 루마 코딩 블록이 측단 경계 영역에 위치하였음을 결정할 수 있다.그리고, 픽쳐 분할부(110)는 경계 영역에 대응하여, 현재 부호화 블록 특성 정보에 기초한 부분 영역 블록 분할 모드를 결정한다(S2405).
여기서, 부분 영역은, 제1 영역인 경계 외부 영역과 제2 영역인 경계 내부 영역으로 구분될 수 있으며, 각 부분 영역에 대한 블록 분할 모드가 상이하게 결정될 수 있다.
부분 영역 블록 분할 모드가 결정되면, 픽쳐 분할부(110)는 묵시적 블록 분할부(1105)를 통해 경계 외부 영역에 대응하는 묵시적 블록 분할을 수행할 수 있으며(S2407), 명시적 블록 분할부(1103)를 통해 경계 내부 영역에 대응하는 명시적 블록 분할을 수행할 수 있다(S2409).
또한, 묵시적 블록 분할부(1105) 또는 명시적 블록 분할부(1103)는 경계 영역에 대응하는 부분 영역 블록 분할 모드에 있어서, 블록 크기 및 분할 방향 정보에 따라서 특정 방향으로의 이진 또는 삼진 분할을 제한하는 제한적 블록 분할 처리를 수행할 수도 있다. 예를 들어, 상단 또는 측단 경계 영역에 위치한 일정 크기 이하의 블록은 수직방향으로의 이진 또는 삼진 분할이 제한될 수 있다. 또한, 상단 또는 측단 경계 영역에 위치한 일정 크기 이하의 블록은 수평방향으로의 이진 또는 삼진 분할이 제한될 수 있다.이에 따라, 픽쳐 경계 영역의 내부 블록은 부분적으로 명시적 블록 분할 및 부호화될 수 있으며, 외부 블록의 나머지 부분은 묵시적으로 블록 분할 및 부호화 처리될 수 있다. 또한, 픽쳐 경계 영역에 위치한 블록의 분할 방향은 일정 조건에 따라 제한될 수 있다. 이와 같이, 경계 영역이 내부 영역과 외부 영역으로 구분되고, 경계 영역에 대한 분할 제한 처리가 수행되어, 각 영역에 필요한 부호화 처리 프로세스가 명시적 또는 묵시적으로 결정될 수 있게 됨에 따라, 그 부호화 처리 및 복호화에 필요한 연산량을 줄이고, 시그널링 정보를 줄일 수 있으며, 압축율도 향상시킬 수 있게 된다.
도 42는 본 발명의 실시 예에 따른 헤더 정보 기반 블록 분할 프로세스를 나타내며, 도 43 내지 도 48은 본 발명의 실시 예에 따른 헤더 정보의 예시 구성도이다.
도 42에 도시된 바와 같이, 복호화 장치(20)는, 비트스트림으로부터 픽쳐 헤더 및 슬라이스 헤더 정보를 파싱하며(S2503), CTU 단위 코딩 정보를 파싱한다(S2505).
그리고, 복호화 장치(20)는 헤더 정보에 기초하여, 전술한 조건부 묵시적 블록 분할 또는 명시적 블록 분할을 결정하고, 결정된 분할에 따른 픽쳐 분할 처리를 수행한다(S2507, S2509).
도 43 내지 도 48은 본 발명의 실시 예에 따른 헤더 정보의 예시도로서, 먼저, 도 43은 본 발명의 실시 예에 따른 묵시적 블록 분할 조건 정보를 시그널링하는 신택스를 예시한다.
도 43에 도시된 바와 같이, 묵시적 블록 분할 조건 정보는 블록 크기 및 경계 위치에 대응하여, 별도의 명시된 분할 정보 없이도 묵시적 블록 분할 처리를 수행할 수 있음을 나타내는 시그널링 정보가 복호화 장치(20)로 전달될 수 있다.
도 44 및 도 45는 묵시적 분할여부 결정에 이용되는 헤더 정보로서의 시퀀셜 파라미터 세트(SPS)와, 슬라이스 헤더를 나타내며, 도 45는 전술한 시그널링 조건 정보 기반의 묵시적 분할 처리를 위한 코딩 트리 유닛의 신택스를 예시한다.
예를 들어, 도 44에 도시된 바와 같이, 묵시적 분할여부 결정에 이용되는 헤더 정보에는, chroma format idc에 대응하는 separate colour plane flag 정보에 따른 컬러 샘플링 비율 정보를 포함할 수 있다. 컬러 샘플링 비율 정보는 예를 들어, 블록의 chroma 포맷을 나타낼 수 있으며, chorma format idc는 단일(monochorm), 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4 중 적어도 하나를 나타낼 수 있다. 특히, 예를 들어 블록의 컬러 분할 tree type이 이 DUAL TREE CHORMA인 경우, 각 코딩 블록은 루마 분할 블록과 크로마 분할 블록으로 각각의 컬러 정보에 따라 독립적으로 이중 분할 될 수 있으며, 이 경우 루마 분할 블록의 묵시적 분할 처리 조건은 크로마 분할 블록의 묵시적 분할 처리 조건과 동일할 수 있다.
복호화 장치(20)는 컬러 샘플링 비율 정보, 컬러 타입 정보 등을 포함하는 컬러 정보와 블록 크기에 따라, 별도의 명시된 분할 정보 없이 묵시적 블록 분할 처리를 수행할 수 있다. 또한, 이러한 묵시적 블록 분할 처리는 일정 크기 이하의 블록 중 특정 컬러 정보를 포함하는 블록에 대하여 수직 또는 수평 방향으로의 이진 또는 삼진 분할 중 적어도 하나가 처리되지 못하도록 제한되는 제한적 묵시적 블록 분할 처리를 포함할 수 있다.
따라서, 복호화 장치(20)는 블록의 크기 정보 및 컬러 정보(예를 들어, 샘플링 비율 정보, 블록의 컬러 분할 트리 타입 정보 등)에 기초하여 수직 또는 수평 방향으로의 이진 또는 삼진 분할 중 적어도 하나가 처리되지 못하도록 제한되는 제한적 묵시적 블록 분할 처리를 수행할 수 있다.한편, 도 47 내지 도 48은 명시적 분할 정보를 포함하는 헤더 정보로서, 전술한 미리 설정된 조건에 따른 균등 이진 수직 분할, 비균등 이진 수직 분할, 균등 이진 수평 분할, 비균등 이진 수평 분할, 균등 삼진 수직 분할, 비균등 삼진 수직 분할, 균등 삼진 수평 분할, 비균등 삼진 수평 분할 중 어느 하나의 분할 및 그 분할 특성 정보는 도 47 및 도 48에 도시된 바와 같은 멀티 타입 트리 신택스에 의해 시그널링될 수 있다.
도 49는 본 발명의 실시 예에 따른 블록 크기 정보 기반의 분할 제한 프로세스를 도시한다.
도 49를 참조하면, 명시적 블록 분할부(1103) 또는 묵시적 블록 분할부(1105)는, 블록 사이즈 정보를 식별하고(S4001), 블록 사이즈 정보에 따른 제한적 명시적 또는 묵시적 분할 처리를 수행할 수 있다(S4003).
보다 구체적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 명시적 또는 묵시적 분할에 의한 블록 분할 프로세스는, 코딩 트리 유닛 및 코딩 유닛 사이즈와, 블록 정보에 따라 그 적용 여부가 제한될 수 있다. 여기서 블록 정보는 블록의 컬러 정보, 경계 영역 정보, 분할 방향 정보 등이 예시될 수 있다.
예를 들어, 최대 CTU Size가 128인 128x128 CTU 블록에 대하여는 쿼드트리 분할 또는 이진 분할 만 수행될 수 있도록 제한될 수 있다.
또한, 상기 128 x 128 블록에서 이진 분할을 수행하여 하위 CU가 128 x 64 또는 64 x 128 의 크기를 갖게 된 하위 CU 블록은 (width 또는 height 의 크기가 128 이상인 블록) 이진 또는 삼진 분할될 수 없도록 제한될 수 있다.
또한, 상기 이진 분할된 CU는 하위 CU로의 묵시적 분할시, 상위 CU의 방향과 같거나 다른 특정 방향으로의 수직 또는 수평 이진 분할은 처리되지 않도록 묵시적 블록 분할부(1105)가 제한할 수 있다.
예를 들어, 묵시적 블록 분할부(1105)는 CU가 128 x 64일 때에는 수평적 이진 분할이 제한되고, 수직적 이진 분할만 수행할 수 있으며, 64 x 128의 CU에는 수직적 이진 분할이 제한되고, 수평적 이진 분할을 수행할 수 있도록 제한할 수 있다.
또한, 예를 들어 묵시적 블록 분할부(1105)는 CU가 수직 또는 수평 방향으로 삼진 분할된 블록 중 중간 블록(예를 들어, 가로 길이 기준 32, 64, 32 크기로 삼진 분할된 경우 중간 크기 64 블록)에 대하여는 동일 방향으로의 이진 또는 삼진 분할이 수행되지 않도록 제한할 수도 있다.
또한, 묵시적 블록 분할부(1105)는 경계 영역에 대한 묵시적 블록 분할 시, I Picture 또는 I Slice 내의 경계 영역에 대한 묵시적 블록 분할은 수행할 수 없도록 제한될 수 있다(slice type != I).
그리고, 묵시적 블록 분할부(1105)는 B 또는 P 픽쳐 또는, B 또는 P 슬라이스의 경계에서만 묵시적 블록 분할을 처리할 수 있도록 제한될 수 있다. 따라서, 묵시적 블록 분할부(1105)는 코딩 블록이 인터 또는 인트라 모드로 부호화 또는 복호화된 경우, 컬러 정보 및 블록 크기 정보에 따라 블록 분할이 수행할 수 없도록 제한할 수 있다.
예를 들어, 코딩 블록이 인트라 모드로 부호화 또는 복호화되고, 컬러 트리 타입이 듀얼 트리인 경우 수직 또는 수평 방향으로의 이진 또는 삼진 분할은 제한될 수 있다.
또한, 예를 들어 묵시적 블록 분할부(1105)는 코딩 블록이 인터 모드로 부호화 또는 복호화되고, 클록 크기가 일정 크기 이내인 경우 수직 또는 수평 방향으로의 이진 또는 삼진 분할은 제한될 수 있다.
이에 따라, 묵시적 블록 분할부(1105)는 별도 시그널링 없이도, 사전 결정된 프로세스에 따른 분할 처리에 있어서의 특정 방향으로의 분할을 제한 처리할 수 있다. 예를 들어, 상기 제한 처리는 일반적 수평 또는 수직 방향으로의 이진 또는 삼진 분할 프로세스 중 특정 분할 프로세스의 처리를 허용하지 않는 처리를 포함할 수 있다. 이러한 처리는 연산의 복잡도를 줄여서 코딩 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.
이에 따라, 묵시적 블록 분할부(1105)는 분할 대상 코딩 블록의 CU 크기 정보, 인터 또는 인트라 코딩 정보, 분할 방향 정보, 컬러 정보, 분할 깊이 정보 및 경계 영역 정보에 따라, 수직 또는 수평 방향으로의 이진 또는 삼진 분할 중 적어도 하나를 제한할 수 있는 것이다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 부호화 장치(10) 및 복호화 장치(20)는 복합 분할 트리 구조에 기초한 블록의 명시적 또는 묵시적 분할을 적응적으로 처리할 수 있으며, 이에 따라 부호화 및 복호화 효율 및 전송 효율을 극대화할 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어서는 안될 것이다.

Claims (13)

  1. 영상 복호화 방법에 있어서,
    영상의 픽쳐가 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)이 수행되는 기본 단위인 복수의 코딩 유닛(Coding Unit)들로 분할되도록, 상기 픽쳐 또는 분할 영역을 쿼드 트리(quad tree), 이진 트리(binary tree) 또는 삼진 트리(ternery tree) 구조로 단계적으로 분할한 코딩 유닛을 복호화하기 위한 현재 블록을 결정하는 단계; 및
    상기 현재 블록에 대응하여 상기 코딩 유닛의 예측 복호화를 처리하는 단계를 포함하고,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 현재 블록의 결정을 위해, 상기 픽쳐 또는 분할 영역의 명시적 블록 분할 또는 묵시적 블록 분할을 수행하는 단계를 포함하는
    영상 복호화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 명시적 블록 분할은 헤더 정보에 대응하여 명시적으로 결정되는 분할 프로세스를 포함하는
    영상 복호화 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 명시적 블록 분할은 헤더 정보에 의해 명시되는 균등 이진 수직 분할, 비균등 이진 수직 분할, 균등 이진 수평 분할, 비균등 이진 수평 분할, 균등 삼진 수직 분할, 비균등 삼진 수직 분할, 균등 삼진 수평 분할, 비균등 삼진 수평 분할 중 어느 하나를 포함하는
    영상 복호화 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 헤더 정보는, 분할 대상 블록에 대한 균등/비균등 분할 플래그, 이진/삼진 분할 플래그 및 수평/수직 분할 플래그 중 적어도 하나를 포함하는
    영상 복호화 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 묵시적 블록 분할은 미리 설정된 조건에 따라 결정되는 묵시적 분할 프로세스를 포함하는
    영상 복호화 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 묵시적 블록 분할은 분할 시그널링 정보 없이 묵시적으로 처리되는 균등 이진 수직 분할, 비균등 이진 수직 분할, 균등 이진 수평 분할, 비균등 이진 수평 분할, 균등 삼진 수직 분할, 비균등 삼진 수직 분할, 균등 삼진 수평 분할, 비균등 삼진 수평 분할 중 적어도 하나를 포함하는
    영상 복호화 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 묵시적 블록 분할은, 상기 픽쳐의 경계 외부 영역에 대응하여 묵시적으로 처리되는 것을 특징으로 하는
    영상 복호화 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 픽쳐의 경계 내부 영역은 명시적 블록 분할이 처리되는 것을 특징으로 하는
    영상 복호화 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 묵시적 블록 분할은
    분할 대상 코딩 블록의 블록 정보에 따라, 수직 또는 수평 방향으로의 이진 또는 삼진 분할 중 적어도 하나를 제한하는 제한적 묵시적 블록 분할 처리를 수행하는
    영상 복호화 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제한적 묵시적 블록 분할 처리는
    블록 분할 방향 및 블록 크기 정보에 따라 수직 또는 수평 방향 중 어느 하나의 방향으로의 이진 또는 삼진 분할을 제한하는 분할 제한 처리를 포함하는
    영상 복호화 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제한적 묵시적 블록 분할 처리는
    블록 컬러 정보 및 블록 크기 정보에 따라 수직 또는 수평 방향 중 어느 하나의 방향으로의 이진 또는 삼진 분할을 제한하는 분할 제한 처리를 포함하는
    영상 복호화 방법.
  12. 영상 부호화 방법에 있어서,
    영상의 픽쳐가 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)이 수행되는 기본 단위인 복수의 코딩 유닛(Coding Unit)들로 분할되도록, 상기 픽쳐 또는 분할 영역을 쿼드 트리(quad tree), 이진 트리(binary tree) 또는 삼진 트리(ternery tree) 구조로 단계적으로 분할한 코딩 유닛을 복호화하기 위한 현재 블록을 결정하는 단계; 및
    상기 현재 블록에 대응하여 상기 코딩 유닛의 예측 부호화를 처리하는 단계를 포함하고,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 현재 블록의 결정을 위해, 상기 픽쳐 또는 분할 영역의 명시적 블록 분할 또는 묵시적 블록 분할을 선택적으로 수행하는 단계를 포함하는
    영상 부호화 방법.
  13. 영상 부호화 장치에 있어서,
    영상의 픽쳐가 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)이 수행되는 기본 단위인 복수의 코딩 유닛(Coding Unit)들로 분할되도록, 상기 픽쳐 또는 분할 영역을 쿼드 트리(quad tree), 이진 트리(binary tree) 또는 삼진 트리(ternery tree) 구조로 단계적으로 분할한 코딩 유닛을 복호화하기 위한 현재 블록을 결정하는 픽쳐 분할부; 및
    상기 현재 블록에 대응하여 상기 코딩 유닛의 예측 부호화를 처리하는 예측 부호화부를 포함하고,
    상기 픽쳐 분할부는,
    상기 현재 블록의 결정을 위해, 상기 픽쳐 또는 분할 영역의 명시적 블록 분할 또는 묵시적 블록 분할을 선택적으로 수행하는
    영상 복호화 장치.
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