WO2020197222A1 - Isp를 이용한 잔차 신호 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 전송하는 방법 - Google Patents

Isp를 이용한 잔차 신호 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 전송하는 방법 Download PDF

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WO2020197222A1
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transform
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isp
intra prediction
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최정아
허진
최장원
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present disclosure relates to a video encoding/decoding method, an apparatus, and a method of transmitting a bitstream, and more particularly, a method, apparatus and a method for encoding/decoding a residual signal using Intra Sub-Partitions (ISP), and of the present disclosure. It relates to an image encoding method/method of transmitting a bitstream generated by an apparatus.
  • ISP Intra Sub-Partitions
  • a high-efficiency image compression technique is required for effectively transmitting, storing, and reproducing information of high-resolution and high-quality images.
  • An object of the present disclosure is to provide an image encoding/decoding method and apparatus with improved encoding/decoding efficiency.
  • an object of the present disclosure is to provide a method and apparatus for encoding/decoding an image using Intra Sub-Partitions (ISP).
  • ISP Intra Sub-Partitions
  • Another object of the present disclosure is to provide a method and apparatus for encoding/decoding a residual signal to which an ISP and a transform skip mode are applied.
  • an object of the present disclosure is to provide a method for transmitting a bitstream generated by an image encoding method or apparatus according to the present disclosure.
  • an object of the present disclosure is to provide a recording medium storing a bitstream generated by an image encoding method or apparatus according to the present disclosure.
  • an object of the present disclosure is to provide a recording medium storing a bitstream that is received and decoded by an image decoding apparatus according to the present disclosure and used for image restoration.
  • a residual signal of a block to which a transform skip mode and an ISP are applied may be encoded/decoded.
  • encoding efficiency may be increased by determining at least one of a context model, a size of a transform sub-block, a scan method, and/or a syntax element encoding/decoding method in consideration of the characteristics of the block to which the transform skip mode and the ISP are applied. .
  • determining whether a prediction mode of the current block is an intra prediction mode, and the transform mode of the current block is transform skip Determining whether the current block is a mode, when the prediction mode of the current block is an intra prediction mode, determining whether the intra prediction method of the current block is an ISP (Intra Sub-Partitions), and a transform mode of the current block, and It may include generating a transform coefficient block of the current block based on whether the intra prediction technique of the current block is an ISP.
  • the generating of the transform coefficient block comprises: dividing the transform coefficient block of the current block into transform sub-blocks of a predetermined size, information on transform coefficients included in the transform sub-block And reconstructing transform coefficients included in the transform sub-block by decoding.
  • the step of restoring a transform coefficient included in the transform sub-block may be performed based on first information indicating whether a non-zero transform coefficient is included in the transform sub-block. have.
  • a transform mode of the current block is a transform skip mode and an intra prediction method of the current block is an ISP
  • parsing of the first information is skipped, and the first information is the transform It may be set to indicate that the sub-block includes a non-zero transform coefficient.
  • the width and height of the transform sub-block may be determined based on whether an intra prediction technique of the current block is an ISP.
  • the size of the transform subblock is It is determined as W x (16/W), and when H is less than 4, the size of the transform sub-block may be determined as (16/H) x H.
  • the step of restoring the transform coefficients included in the transform sub-block is performed by scanning the transform sub-blocks according to a predetermined scan order, wherein the predetermined scan order is It may be determined according to whether the intra prediction technique is an ISP.
  • the predetermined scan order may be determined according to the ISP division direction of the current block.
  • the scan order is a horizontal order
  • the scan order is a vertical order
  • the step of restoring the transform coefficient included in the sub-block may be performed based on second information indicating whether an absolute value of the transform coefficient is greater than a predetermined value.
  • a context model for parsing the second information may be determined according to whether an intra prediction technique of the current block is an ISP.
  • the predetermined value may be 1 or 3.
  • An image decoding apparatus is an image decoding apparatus including a memory and at least one processor, wherein the at least one processor includes a prediction mode of the current block based on information on a prediction mode of the current block. Is an intra prediction mode, determines whether the transform mode of the current block is a transform skip mode, and when the prediction mode of the current block is an intra prediction mode, the intra prediction method of the current block is an ISP (Intra Sub-Partitions) may be determined, and a transform coefficient block of the current block may be generated based on a transform mode of the current block and whether an intra prediction technique of the current block is an ISP.
  • ISP Intelligent Sub-Partitions
  • An image encoding method is an image encoding method performed by an image encoding apparatus, the image encoding method comprising: determining whether a prediction mode of a current block is an intra prediction mode, the current block Determining whether a transform mode of is a transform skip mode, when the prediction mode of the current block is an intra prediction mode, determining whether an intra prediction method of the current block is an ISP (Intra Sub-Partitions), and the The method may include encoding information on a transform coefficient of the current block based on a transform mode of the current block and whether an intra prediction technique of the current block is an ISP.
  • a computer-readable recording medium may store a bitstream generated by the image encoding method or image encoding apparatus of the present disclosure.
  • an image encoding/decoding method and apparatus with improved encoding/decoding efficiency may be provided.
  • ISP Intra Sub-Partitions
  • a method and apparatus for encoding/decoding a residual signal to which an ISP and a transform skip mode are applied may be provided.
  • a method for transmitting a bitstream generated by an image encoding method or apparatus according to the present disclosure may be provided.
  • a recording medium storing a bitstream generated by an image encoding method or apparatus according to the present disclosure may be provided.
  • a recording medium may be provided that stores a bitstream that is received and decoded by the image decoding apparatus according to the present disclosure and used for image restoration.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a video coding system to which an embodiment according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an image encoding apparatus to which an embodiment according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an image decoding apparatus to which an embodiment according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of generating a prediction block (predicted block) of a current block by performing intra prediction.
  • ISP intra sub-partition
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of a bitstream of intra prediction information.
  • FIG. 7 is a diagram for describing a method of encoding CABAC entropy.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a bitstream structure when a transform skip mode is applied.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a decoding method using an ISP and a transform skip mode according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a diagram for describing an encoding method using an ISP and a transform skip mode according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a method of determining a context model according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 illustrates a bitstream structure when an ISP and a transform skip mode are applied according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 illustrates a bitstream structure when an ISP and a transform skip mode are applied according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a content streaming system to which an embodiment of the present disclosure can be applied.
  • a component when a component is said to be “connected”, “coupled” or “connected” with another component, it is not only a direct connection relationship, but an indirect connection relationship in which another component exists in the middle. It can also include.
  • a certain component when a certain component “includes” or “have” another component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. .
  • first and second are used only for the purpose of distinguishing one component from other components, and do not limit the order or importance of the components unless otherwise stated. Accordingly, within the scope of the present disclosure, a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment, and similarly, a second component in one embodiment is a first component in another embodiment. It can also be called.
  • components that are distinguished from each other are intended to clearly describe each feature, and do not necessarily mean that the components are separated. That is, a plurality of components may be integrated into one hardware or software unit, or one component may be distributed to form a plurality of hardware or software units. Therefore, even if not stated otherwise, such integrated or distributed embodiments are also included in the scope of the present disclosure.
  • components described in various embodiments do not necessarily mean essential components, and some may be optional components. Accordingly, an embodiment consisting of a subset of components described in an embodiment is also included in the scope of the present disclosure. In addition, embodiments including other elements in addition to the elements described in the various embodiments are included in the scope of the present disclosure.
  • the present disclosure relates to encoding and decoding of an image, and terms used in the present disclosure may have a common meaning commonly used in the technical field to which the present disclosure belongs unless newly defined in the present disclosure.
  • a “picture” generally refers to a unit representing one image in a specific time period
  • a slice/tile is a coding unit constituting a part of a picture
  • one picture is one It may be composed of more than one slice/tile.
  • a slice/tile may include one or more coding tree units (CTU).
  • pixel or "pel” may mean a minimum unit constituting one picture (or image).
  • sample may be used as a term corresponding to a pixel.
  • a sample may generally represent a pixel or a value of a pixel, may represent only a pixel/pixel value of a luma component, or may represent only a pixel/pixel value of a chroma component.
  • unit may represent a basic unit of image processing.
  • the unit may include at least one of a specific area of a picture and information related to the corresponding area.
  • the unit may be used interchangeably with terms such as “sample array”, “block”, or “area” depending on the case.
  • the MxN block may include samples (or sample arrays) consisting of M columns and N rows, or a set (or array) of transform coefficients.
  • current block may mean one of “current coding block”, “current coding unit”, “coding object block”, “decoding object block”, or “processing object block”.
  • current block may mean “current prediction block” or “prediction target block”.
  • transformation inverse transformation
  • quantization inverse quantization
  • current block may mean “current transform block” or “transform target block”.
  • filtering is performed, “current block” may mean “block to be filtered”.
  • FIG. 1 shows a video coding system according to this disclosure.
  • a video coding system may include an encoding device 10 and a decoding device 20.
  • the encoding device 10 may transmit the encoded video and/or image information or data in a file or streaming format to the decoding device 20 through a digital storage medium or a network.
  • the encoding apparatus 10 may include a video source generator 11, an encoder 12, and a transmission unit 13.
  • the decoding apparatus 20 may include a receiving unit 21, a decoding unit 22, and a rendering unit 23.
  • the encoder 12 may be referred to as a video/image encoder, and the decoder 22 may be referred to as a video/image decoder.
  • the transmission unit 13 may be included in the encoding unit 12.
  • the receiving unit 21 may be included in the decoding unit 22.
  • the rendering unit 23 may include a display unit, and the display unit may be configured as a separate device or an external component.
  • the video source generator 11 may acquire a video/image through a process of capturing, synthesizing, or generating a video/image.
  • the video source generator 11 may include a video/image capturing device and/or a video/image generating device.
  • the video/image capture device may include, for example, one or more cameras, a video/image archive including previously captured video/images, and the like.
  • the video/image generating device may include, for example, a computer, a tablet and a smartphone, and may (electronically) generate a video/image.
  • a virtual video/image may be generated through a computer or the like, and in this case, a video/image capturing process may be substituted as a process of generating related data.
  • the encoder 12 may encode an input video/image.
  • the encoder 12 may perform a series of procedures such as prediction, transformation, and quantization for compression and encoding efficiency.
  • the encoder 12 may output encoded data (coded video/image information) in a bitstream format.
  • the transmission unit 13 may transmit the encoded video/image information or data output in the form of a bitstream to the receiving unit 21 of the decoding apparatus 20 through a digital storage medium or a network in a file or streaming form.
  • Digital storage media may include various storage media such as USB, SD, CD, DVD, Blu-ray, HDD, and SSD.
  • the transmission unit 13 may include an element for generating a media file through a predetermined file format, and may include an element for transmission through a broadcast/communication network.
  • the receiving unit 21 may extract/receive the bitstream from the storage medium or network and transmit it to the decoding unit 22.
  • the decoder 22 may decode the video/image by performing a series of procedures such as inverse quantization, inverse transformation, and prediction corresponding to the operation of the encoder 12.
  • the rendering unit 23 may render the decoded video/image.
  • the rendered video/image may be displayed through the display unit.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an image encoding apparatus to which an embodiment according to the present disclosure can be applied.
  • the image encoding apparatus 100 includes an image segmentation unit 110, a subtraction unit 115, a transform unit 120, a quantization unit 130, an inverse quantization unit 140, and an inverse transform unit ( 150), an addition unit 155, a filtering unit 160, a memory 170, an inter prediction unit 180, an intra prediction unit 185, and an entropy encoding unit 190.
  • the inter prediction unit 180 and the intra prediction unit 185 may be collectively referred to as a “prediction unit”.
  • the transform unit 120, the quantization unit 130, the inverse quantization unit 140, and the inverse transform unit 150 may be included in a residual processing unit.
  • the residual processing unit may further include a subtraction unit 115.
  • All or at least some of the plurality of constituent units constituting the image encoding apparatus 100 may be implemented as one hardware component (eg, an encoder or a processor) according to embodiments.
  • the memory 170 may include a decoded picture buffer (DPB), and may be implemented by a digital storage medium.
  • DPB decoded picture buffer
  • the image splitter 110 may divide an input image (or picture, frame) input to the image encoding apparatus 100 into one or more processing units.
  • the processing unit may be referred to as a coding unit (CU).
  • the coding unit is a coding tree unit (CTU) or a largest coding unit (LCU) recursively according to a QT/BT/TT (Quad-tree/binary-tree/ternary-tree) structure ( It can be obtained by dividing recursively.
  • one coding unit may be divided into a plurality of coding units of a deeper depth based on a quad tree structure, a binary tree structure, and/or a ternary tree structure.
  • a quad tree structure may be applied first, and a binary tree structure and/or a ternary tree structure may be applied later.
  • the coding procedure according to the present disclosure may be performed based on the final coding unit that is no longer divided.
  • the largest coding unit may be directly used as the final coding unit, or a coding unit of a lower depth obtained by dividing the largest coding unit may be used as the final cornet unit.
  • the coding procedure may include a procedure such as prediction, transformation, and/or restoration described later.
  • the processing unit of the coding procedure may be a prediction unit (PU) or a transform unit (TU).
  • Each of the prediction unit and the transform unit may be divided or partitioned from the final coding unit.
  • the prediction unit may be a unit of sample prediction
  • the transform unit may be a unit for inducing a transform coefficient and/or a unit for inducing a residual signal from the transform coefficient.
  • the prediction unit (inter prediction unit 180 or intra prediction unit 185) performs prediction on a block to be processed (current block), and generates a predicted block including prediction samples for the current block. Can be generated.
  • the prediction unit may determine whether intra prediction or inter prediction is applied in units of the current block or CU.
  • the prediction unit may generate various information on prediction of the current block and transmit it to the entropy encoding unit 190.
  • the information on prediction may be encoded by the entropy encoding unit 190 and output in the form of a bitstream.
  • the intra prediction unit 185 may predict the current block by referring to samples in the current picture.
  • the referenced samples may be located in a neighborhood of the current block or may be located away from each other according to an intra prediction mode and/or an intra prediction technique.
  • the intra prediction modes may include a plurality of non-directional modes and a plurality of directional modes.
  • the non-directional mode may include, for example, a DC mode and a planar mode (Planar mode).
  • the directional mode may include, for example, 33 directional prediction modes or 65 directional prediction modes, depending on the degree of detail of the prediction direction. However, this is an example, and more or less directional prediction modes may be used depending on the setting.
  • the intra prediction unit 185 may determine a prediction mode applied to the current block by using the prediction mode applied to the neighboring block.
  • the inter prediction unit 180 may derive a predicted block for the current block based on a reference block (reference sample array) specified by a motion vector on the reference picture.
  • motion information may be predicted in units of blocks, subblocks, or samples based on correlation between motion information between neighboring blocks and the current block.
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture index.
  • the motion information may further include inter prediction direction (L0 prediction, L1 prediction, Bi prediction, etc.) information.
  • the neighboring block may include a spatial neighboring block existing in the current picture and a temporal neighboring block existing in the reference picture.
  • the reference picture including the reference block and the reference picture including the temporal neighboring block may be the same or different from each other.
  • the temporal neighboring block may be referred to as a collocated reference block, a collocated CU (colCU), or the like.
  • a reference picture including the temporal neighboring block may be referred to as a collocated picture (colPic).
  • the inter prediction unit 180 constructs a motion information candidate list based on neighboring blocks, and provides information indicating which candidate is used to derive a motion vector and/or a reference picture index of the current block. Can be generated. Inter prediction may be performed based on various prediction modes.
  • the inter prediction unit 180 may use motion information of a neighboring block as motion information of a current block.
  • a residual signal may not be transmitted.
  • motion vector prediction (MVP) mode motion vectors of neighboring blocks are used as motion vector predictors, and indicators for motion vector difference and motion vector predictors ( indicator) to signal the motion vector of the current block.
  • the motion vector difference may mean a difference between a motion vector of a current block and a motion vector predictor.
  • the prediction unit may generate a prediction signal based on various prediction methods and/or prediction techniques to be described later.
  • the prediction unit may apply intra prediction or inter prediction for prediction of the current block, and may simultaneously apply intra prediction and inter prediction.
  • a prediction method in which intra prediction and inter prediction are applied simultaneously for prediction of a current block may be called combined inter and intra prediction (CIIP).
  • the prediction unit may perform intra block copy (IBC) for prediction of the current block.
  • the intra block copy may be used for content image/movie coding such as games, such as, for example, screen content coding (SCC).
  • IBC is a method of predicting a current block by using a reference block in a current picture at a distance from the current block by a predetermined distance. When IBC is applied, the position of the reference block in the current picture may be encoded as a vector (block vector) corresponding to the predetermined distance.
  • the prediction signal generated through the prediction unit may be used to generate a reconstructed signal or may be used to generate a residual signal.
  • the subtraction unit 115 subtracts the prediction signal (predicted block, prediction sample array) output from the prediction unit from the input image signal (original block, original sample array), and subtracts a residual signal (remaining block, residual sample array). ) Can be created.
  • the generated residual signal may be transmitted to the converter 120.
  • the transform unit 120 may generate transform coefficients by applying a transform technique to the residual signal.
  • the transformation technique uses at least one of DCT (Discrete Cosine Transform), DST (Discrete Sine Transform), KLT (Karhunen-Loeve Transform), GBT (Graph-Based Transform), or CNT (Conditionally Non-linear Transform).
  • DCT Discrete Cosine Transform
  • DST Discrete Sine Transform
  • KLT Kerhunen-Loeve Transform
  • GBT Graph-Based Transform
  • CNT Supplementally Non-linear Transform
  • GBT refers to the transformation obtained from this graph when the relationship information between pixels is expressed in a graph.
  • CNT refers to a transform obtained based on generating a prediction signal using all previously reconstructed pixels.
  • the conversion process may be applied to a block of pixels having the same size of a square, or may be applied to a block of a variable size other than a square.
  • the quantization unit 130 may quantize the transform coefficients and transmit the quantization to the entropy encoding unit 190.
  • the entropy encoding unit 190 may encode a quantized signal (information on quantized transform coefficients) and output it as a bitstream.
  • the information on the quantized transform coefficients may be called residual information.
  • the quantization unit 130 may rearrange the quantized transform coefficients in the form of a block into a one-dimensional vector form based on a coefficient scan order, and the quantized transform coefficients in the form of the one-dimensional vector It is also possible to generate information about transform coefficients.
  • the entropy encoding unit 190 may perform various encoding methods such as exponential Golomb, context-adaptive variable length coding (CAVLC), and context-adaptive binary arithmetic coding (CABAC).
  • the entropy encoding unit 190 may encode together or separately information necessary for video/image restoration (eg, values of syntax elements) in addition to quantized transform coefficients.
  • the encoded information (eg, encoded video/video information) may be transmitted or stored in a bitstream format in units of network abstraction layer (NAL) units.
  • the video/video information may further include information on various parameter sets, such as an adaptation parameter set (APS), a picture parameter set (PPS), a sequence parameter set (SPS), or a video parameter set (VPS).
  • the video/video information may further include general constraint information.
  • the signaling information, transmitted information, and/or syntax elements mentioned in the present disclosure may be encoded through the above-described encoding procedure and included in the bitstream.
  • the bitstream may be transmitted through a network or may be stored in a digital storage medium.
  • the network may include a broadcasting network and/or a communication network
  • the digital storage medium may include various storage media such as USB, SD, CD, DVD, Blu-ray, HDD, and SSD.
  • a transmission unit (not shown) for transmitting the signal output from the entropy encoding unit 190 and/or a storage unit (not shown) for storing may be provided as an inner/outer element of the image encoding apparatus 100, or transmission The unit may be provided as a component of the entropy encoding unit 190.
  • the quantized transform coefficients output from the quantization unit 130 may be used to generate a residual signal.
  • a residual signal residual block or residual samples
  • inverse quantization and inverse transform residual transforms
  • the addition unit 155 adds the reconstructed residual signal to the prediction signal output from the inter prediction unit 180 or the intra prediction unit 185 to obtain a reconstructed signal (a reconstructed picture, a reconstructed block, and a reconstructed sample array). Can be generated.
  • a reconstructed signal (a reconstructed picture, a reconstructed block, and a reconstructed sample array).
  • the predicted block may be used as a reconstructed block.
  • the addition unit 155 may be referred to as a restoration unit or a restoration block generation unit.
  • the generated reconstructed signal may be used for intra prediction of the next processing target block in the current picture, and may be used for inter prediction of the next picture through filtering as described later.
  • LMCS luma mapping with chroma scaling
  • the filtering unit 160 may apply filtering to the reconstructed signal to improve subjective/objective image quality.
  • the filtering unit 160 may generate a modified reconstructed picture by applying various filtering methods to the reconstructed picture, and the modified reconstructed picture may be converted to the memory 170, specifically, the DPB of the memory 170. Can be saved on.
  • the various filtering methods may include, for example, deblocking filtering, sample adaptive offset, adaptive loop filter, bilateral filter, and the like.
  • the filtering unit 160 may generate a variety of filtering information and transmit it to the entropy encoding unit 190 as described later in the description of each filtering method.
  • the filtering information may be encoded by the entropy encoding unit 190 and output in the form of a bitstream.
  • the modified reconstructed picture transmitted to the memory 170 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 180.
  • the image encoding apparatus 100 may avoid prediction mismatch between the image encoding apparatus 100 and the image decoding apparatus, and may improve encoding efficiency.
  • the DPB in the memory 170 may store a reconstructed picture modified to be used as a reference picture in the inter prediction unit 180.
  • the memory 170 may store motion information of a block from which motion information in a current picture is derived (or encoded) and/or motion information of blocks in a picture that have already been reconstructed.
  • the stored motion information may be transmitted to the inter prediction unit 180 to be used as motion information of spatial neighboring blocks or motion information of temporal neighboring blocks.
  • the memory 170 may store reconstructed samples of reconstructed blocks in the current picture, and may transmit the reconstructed samples to the intra prediction unit 185.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an image decoding apparatus to which an embodiment according to the present disclosure can be applied.
  • the image decoding apparatus 200 includes an entropy decoding unit 210, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 230, an addition unit 235, a filtering unit 240, and a memory 250. ), an inter prediction unit 260 and an intra prediction unit 265 may be included.
  • the inter prediction unit 260 and the intra prediction unit 265 may be collectively referred to as a “prediction unit”.
  • the inverse quantization unit 220 and the inverse transform unit 230 may be included in the residual processing unit.
  • All or at least some of the plurality of constituent units constituting the image decoding apparatus 200 may be implemented as one hardware component (eg, a decoder or a processor) according to embodiments.
  • the memory 170 may include a DPB and may be implemented by a digital storage medium.
  • the image decoding apparatus 200 receiving a bitstream including video/image information may reconstruct an image by performing a process corresponding to the process performed by the image encoding apparatus 100 of FIG. 1.
  • the image decoding apparatus 200 may perform decoding using a processing unit applied in the image encoding apparatus.
  • the processing unit of decoding may be a coding unit, for example.
  • the coding unit may be a coding tree unit or may be obtained by dividing the largest coding unit.
  • the reconstructed image signal decoded and output through the image decoding apparatus 200 may be reproduced through a reproduction device (not shown).
  • the image decoding apparatus 200 may receive a signal output from the image encoding apparatus of FIG. 1 in the form of a bitstream.
  • the received signal may be decoded through the entropy decoding unit 210.
  • the entropy decoding unit 210 may parse the bitstream to derive information (eg, video/video information) necessary for image restoration (or picture restoration).
  • the video/video information may further include information on various parameter sets, such as an adaptation parameter set (APS), a picture parameter set (PPS), a sequence parameter set (SPS), or a video parameter set (VPS).
  • the video/video information may further include general constraint information.
  • the image decoding apparatus may additionally use information on the parameter set and/or the general restriction information to decode an image.
  • the signaling information, received information and/or syntax elements mentioned in the present disclosure may be obtained from the bitstream by being decoded through the decoding procedure.
  • the entropy decoding unit 210 decodes information in the bitstream based on a coding method such as exponential Golomb coding, CAVLC, or CABAC, and a value of a syntax element required for image restoration, a quantized value of a transform coefficient related to a residual Can be printed.
  • the CABAC entropy decoding method receives a bin corresponding to each syntax element in a bitstream, and includes information on the syntax element to be decoded, information on decoding information of a neighboring block and a block to be decoded, or information on a symbol/bin decoded in a previous step
  • the context model is determined by using and, according to the determined context model, the probability of occurrence of bins is predicted to perform arithmetic decoding of bins to generate symbols corresponding to the values of each syntax element. I can.
  • the CABAC entropy decoding method may update the context model using information of the decoded symbol/bin for the context model of the next symbol/bin after the context model is determined.
  • the entropy decoding unit 210 Among the information decoded by the entropy decoding unit 210, information on prediction is provided to the prediction unit (inter prediction unit 260 and intra prediction unit 265), and the register on which entropy decoding is performed by the entropy decoding unit 210 Dual values, that is, quantized transform coefficients and related parameter information may be input to the inverse quantization unit 220. In addition, information about filtering among information decoded by the entropy decoding unit 210 may be provided to the filtering unit 240.
  • a receiving unit for receiving a signal output from the image encoding device may be additionally provided as an inner/outer element of the image decoding device 200, or the receiving unit is provided as a component of the entropy decoding unit 210 It could be.
  • the video decoding apparatus may include an information decoder (video/video/picture information decoder) and/or a sample decoder (video/video/picture sample decoder).
  • the information decoder may include an entropy decoding unit 210, and the sample decoder includes an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 230, an addition unit 235, a filtering unit 240, a memory 250, It may include at least one of the inter prediction unit 260 and the intra prediction unit 265.
  • the inverse quantization unit 220 may inverse quantize the quantized transform coefficients and output transform coefficients.
  • the inverse quantization unit 220 may rearrange the quantized transform coefficients into a two-dimensional block shape. In this case, the rearrangement may be performed based on a coefficient scan order performed by the image encoding apparatus.
  • the inverse quantization unit 220 may perform inverse quantization on quantized transform coefficients by using a quantization parameter (eg, quantization step size information) and obtain transform coefficients.
  • a quantization parameter eg, quantization step size information
  • the inverse transform unit 230 may inverse transform the transform coefficients to obtain a residual signal (residual block, residual sample array).
  • the prediction unit may perform prediction on the current block and generate a predicted block including prediction samples for the current block.
  • the prediction unit may determine whether intra prediction or inter prediction is applied to the current block based on the prediction information output from the entropy decoding unit 210, and determine a specific intra/inter prediction mode (prediction technique). I can.
  • the prediction unit can generate the prediction signal based on various prediction methods (techniques) described later.
  • the intra prediction unit 265 may predict the current block by referring to samples in the current picture.
  • the description of the intra prediction unit 185 may be equally applied to the intra prediction unit 265.
  • the inter prediction unit 260 may derive a predicted block for the current block based on a reference block (reference sample array) specified by a motion vector on the reference picture.
  • motion information may be predicted in units of blocks, subblocks, or samples based on correlation between motion information between neighboring blocks and the current block.
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture index.
  • the motion information may further include inter prediction direction (L0 prediction, L1 prediction, Bi prediction, etc.) information.
  • the neighboring block may include a spatial neighboring block existing in the current picture and a temporal neighboring block existing in the reference picture.
  • the inter prediction unit 260 may construct a motion information candidate list based on neighboring blocks, and derive a motion vector and/or a reference picture index of the current block based on the received candidate selection information.
  • Inter prediction may be performed based on various prediction modes (techniques), and the information about the prediction may include information indicating a mode (technique) of inter prediction for the current block.
  • the addition unit 235 is reconstructed by adding the obtained residual signal to the prediction signal (predicted block, prediction sample array) output from the prediction unit (including the inter prediction unit 260 and/or the intra prediction unit 265). Signals (restored pictures, reconstructed blocks, reconstructed sample arrays) can be generated. The description of the addition unit 155 may be equally applied to the addition unit 235.
  • LMCS luma mapping with chroma scaling
  • the filtering unit 240 may apply filtering to the reconstructed signal to improve subjective/objective image quality.
  • the filtering unit 240 may generate a modified reconstructed picture by applying various filtering methods to the reconstructed picture, and the modified reconstructed picture may be converted to the memory 250, specifically the DPB of the memory 250. Can be saved on.
  • the various filtering methods may include, for example, deblocking filtering, sample adaptive offset, adaptive loop filter, bilateral filter, and the like.
  • the (modified) reconstructed picture stored in the DPB of the memory 250 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 260.
  • the memory 250 may store motion information of a block from which motion information in a current picture is derived (or decoded) and/or motion information of blocks in a picture that have already been reconstructed.
  • the stored motion information may be transmitted to the inter prediction unit 260 to be used as motion information of a spatial neighboring block or motion information of a temporal neighboring block.
  • the memory 250 may store reconstructed samples of reconstructed blocks in the current picture, and may be transmitted to the intra prediction unit 265.
  • the embodiments described in the filtering unit 160, the inter prediction unit 180, and the intra prediction unit 185 of the encoding apparatus 100 are, respectively, the filtering unit 240 and the inter prediction unit of the image decoding apparatus 200.
  • the same or corresponding to the prediction unit 260 and the intra prediction unit 265 may be applied.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of generating a prediction block (predicted block) of a current block by performing intra prediction.
  • the process illustrated in FIG. 4 may be performed by the intra prediction unit 185 of FIG. 2 and/or the intra prediction unit 265 of FIG. 3.
  • Intra prediction may indicate prediction of generating prediction samples for a current block based on reference samples in a picture (hereinafter, referred to as a current picture) to which the current block belongs.
  • a current picture a picture to which the current block belongs.
  • surrounding reference samples to be used for intra prediction of the current block may be derived.
  • the neighboring reference samples of the current block are a sample adjacent to the left boundary of the current block of size nWxnH, a total of 2xnH samples adjacent to the bottom-left, and a sample adjacent to the top boundary of the current block. And a total of 2xnW samples adjacent to the top-right side and one sample adjacent to the top-left side of the current block.
  • the peripheral reference samples of the current block may include a plurality of columns of upper peripheral samples and a plurality of rows of left peripheral samples.
  • the neighboring reference samples of the current block are a total of nH samples adjacent to the right boundary of the current block of size nWxnH, a total of nW samples adjacent to the bottom boundary of the current block, and the lower right side of the current block. It may include one sample adjacent to (bottom-right).
  • determination of whether to perform intra prediction of FIG. 4 on the current block may be performed based on rate-distortion optimization (RDO).
  • RDO rate-distortion optimization
  • the prediction mode for the current block may be determined as the intra prediction mode.
  • a method of determining a prediction mode for a current block is not limited to the above example.
  • determination of whether to perform intra prediction of FIG. 4 on the current block may be performed based on information on the prediction mode of the current block.
  • the information on the prediction mode of the current block may be information indicating whether the prediction mode of the current block is an intra prediction mode or an inter prediction mode.
  • Information about the prediction mode of the current block may be explicitly signaled through a bitstream, or may be implicitly derived based on an encoding parameter about the current block.
  • the encoding/decoding method includes determining an intra prediction mode (S410), configuring a reference sample (S420), and/or performing intra prediction (S430). ) Can be included.
  • the image encoding apparatus or the image decoding apparatus may determine a type of at least one intra prediction technique that can be used for intra prediction.
  • an encoding/decoding method that can be used to perform intra prediction is defined as an intra prediction technique.
  • the intra prediction technique may mean one of an encoding/decoding method used to determine an intra prediction mode, an encoding/decoding method used to construct a reference sample, and/or an encoding/decoding method used to derive a prediction sample. have. That is, based on the determined intra prediction technique, at least one of steps S410 to S430 of FIG. 4 may be performed.
  • the intra prediction mode of the current block may be determined as one of a plurality of intra prediction modes including non-directional intra prediction modes and directional intra prediction modes.
  • a prediction sample of the current block may be derived based on an average or interpolation of neighboring reference samples of the current block.
  • a prediction sample of the current block may be derived based on a reference sample existing in a specific (prediction) direction with respect to a prediction target sample among neighboring reference samples of the current block. .
  • the intra prediction mode of the current block may be determined using the intra prediction mode of the neighboring block.
  • the image decoding apparatus may select one of the MPM candidates in the MPM list derived based on the intra prediction mode of the neighboring block of the current block and the additional candidate modes based on the MPM index received from the image encoding apparatus.
  • the neighboring block may include at least one of the left and/or upper neighboring blocks of the current block.
  • the video decoding apparatus may determine one of the intra prediction modes not included in the MPM list as the intra prediction mode of the current block.
  • the prediction sample of the current block is the intra prediction mode of the current block based on the prediction target sample of the current block among neighboring reference samples. It may be generated through interpolation between a first surrounding sample located in the prediction direction and a second surrounding sample located in the opposite direction.
  • LIP linear interpolation intra prediction
  • chroma prediction samples may be generated based on luma samples using a linear model.
  • a temporary prediction sample of the current block is derived based on the filtered surrounding reference samples, and existing surrounding reference samples, that is, unfiltered surrounding reference
  • a prediction sample of the current block may be derived by weighted summation of at least one reference sample derived according to the intra prediction mode among samples and the temporary prediction sample.
  • the intra prediction technique is multi-reference line intra prediction (MRL) or MRL-based intra prediction
  • a reference sample line with the highest prediction accuracy is selected among neighboring multi-reference sample lines of the current block
  • a prediction sample can be derived using a reference sample located at.
  • information on the used reference sample line eg, intra_luma_ref_idx
  • intra_luma_ref_idx may be encoded in the bitstream and signaled.
  • the intra prediction technique is Intra Sub-Partitions (ISP) or ISP-based intra prediction
  • the current block is divided into vertical or horizontal sub-partitions or ISP sub-blocks, and the same intra prediction mode for each sub-partition Intra prediction may be performed based on.
  • neighboring reference samples for intra prediction may be derived for each ISP subblock. That is, the reconstructed sample of the previous ISP subblock in the encoding/decoding order may be used as the neighboring reference sample of the current subblock.
  • the intra prediction techniques may be referred to in various terms such as an intra prediction type or an additional intra prediction mode, separated from a directional or non-directional intra prediction mode.
  • a plurality of intra prediction techniques are not limited to the above example, and some intra prediction techniques may be omitted or other intra prediction techniques may be added. For example, if necessary, an intra prediction technique for performing post-processing filtering on the derived prediction samples may be added. Also, a plurality of intra prediction techniques may be used exclusively, or two or more intra prediction techniques may be applied to the current block.
  • the encoding parameter may include a size (width and/or height) of the current block, a color component of the current block, or whether or not other intra prediction techniques are applied.
  • the determination of whether the corresponding intra prediction technique is available for the current block may be performed based on information signaled at a higher level of the current block, such as a sequence, picture, slice, and CTU. For example, when information transmitted at the sequence level indicates that a predetermined intra prediction technique is not available, it may be determined that the corresponding intra prediction technique is not available for blocks belonging to the corresponding sequence.
  • the video encoding apparatus may determine whether the corresponding intra prediction technique is applied to the current block using various methods. For example, the image encoding apparatus may determine whether to apply a corresponding intra prediction technique based on RDO.
  • the video encoding apparatus may encode information on whether or not a corresponding intra prediction technique is applied (hereinafter, referred to as intra prediction technique information) into a bitstream to signal.
  • Intra prediction technique information may be encoded in various forms according to a corresponding intra prediction technique.
  • a reference sample to be used for intra prediction of the current block may be constructed from neighboring reference samples of the current block.
  • intra prediction of the current block is performed in step S430 to generate a prediction block of the current block.
  • the prediction block (predicted block) of the current block may be added to the residual signal of the current block and used to generate a reconstructed signal of the current block.
  • ISP Intra Sub-Partitions
  • ISP intra sub-partition
  • the current encoding/decoding target block (current block) is regarded as one unit and encoding/decoding is performed without division.
  • intra prediction encoding/decoding may be performed by dividing the current block in a horizontal direction or a vertical direction.
  • a reconstructed ISP subblock is generated by encoding/decoding in units of divided ISP subblocks, and the reconstructed ISP subblock may be used as a reference block of the next divided ISP subblock.
  • intra prediction may be performed on each of the ISP subblocks obtained by dividing the current block in a horizontal direction or a vertical direction. That is, intra prediction, residual signal generation, and restoration signal generation are performed in units of ISP sub-blocks, and the reconstructed signal of the reconstructed sub-partition may be used as a reference sample for intra prediction of the next sub-partition.
  • the image encoding apparatus may determine the ISP division direction by various methods (eg, RDO-based method).
  • the determined splitting direction is information about the splitting direction of the ISP and may be explicitly signaled through a bitstream.
  • the video decoding apparatus may determine the ISP division direction of the current block based on the signaled division direction information.
  • the video encoding apparatus and the video decoding apparatus may determine the ISP division direction of the current block by the same method.
  • Each of the ISP subblocks obtained by dividing the current block may be required to include at least 16 samples. For example, if the current block is a 4x4 block, it may be implicitly determined that the ISP is not applied. In addition, when the current block is a 4x8 block or an 8x4 block, as shown in FIG. 5A, the current block to which the ISP is applied may be divided into two ISP subblocks. In addition, when the current block is not a 4x4 block, a 4x8 block, or an 8x4 block, the current block to which the ISP is applied may be divided into 4 ISP sub-blocks, as shown in FIG. 5B. In the examples shown in FIGS.
  • encoding and/or decoding when the ISP division direction is in the horizontal direction, encoding and/or decoding may be performed in the order of the ISP subblock at the top to the ISP subblock at the bottom. .
  • encoding and/or decoding when the division direction is a vertical direction, encoding and/or decoding may be performed in the order of the ISP subblock on the left to the ISP subblock on the right.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of a bitstream of intra prediction information.
  • Equation 1 Whether the ISP is available for the current block may be determined based on Equation 1 below.
  • the condition of Equation 1 may be determined based on the luma component block of the current block. That is, under the following conditions, the width, height, and position of the current block may mean the width, height, and position of the luma component block of the current block, respectively.
  • Equation 1 when all the conditions of Equation 1 for the current block are satisfied, it may be determined that the ISP is available for the current block. After it is determined that the ISP is available for the current block, it may be determined whether to apply the ISP to the current block.
  • intra_luma_ref_idx[x0][y0] may be information indicating a reference line used for prediction of the current block.
  • intra_luma_ref_idx when intra_luma_ref_idx is 0, that is, when the reference line used for prediction of the current block is line 0 (the reference line immediately adjacent to the current block), the ISP for the current block is determined to be available. Can be. If the reference line used for prediction of the current block is a line other than line 0, it may be determined that the ISP is not available for the current block.
  • cbWidth and cbHeight may mean the width and height of the current block, respectively.
  • MaxTbSizeY and MinTbSizeY may mean a maximum transform size and a minimum transform size for the current block, respectively.
  • residual processing may include transformation or inverse transformation.
  • the size of a transform block for which transform or inverse transform is available may be predefined or signaled through a bitstream. That is, the maximum transform size may mean the maximum size of a transform block in which transform or inverse transform can be performed.
  • the minimum transform size may mean a minimum size of a transform block in which transform or inverse transform can be performed.
  • the current block when the size of the current block is larger than the maximum transform size, the current block may be divided into two or more transform blocks. Also, the current block cannot be divided into transform blocks having a size smaller than the minimum transform size.
  • the maximum transform size and/or the minimum transform size may be predefined in the image encoding apparatus and the image decoding apparatus, or may be derived based on information signaled at a higher level of the block.
  • the ISP for the current block may be determined to be available only when at least one of cbWidth or cbHeight is less than MaxTbSizeY. That is, when both cbWidth and cbHeight are greater than MaxTbSizeY, it may be determined that the ISP is not available for the current block.
  • the ISP division direction may be determined in a vertical direction as described later.
  • the ISP division direction may be determined in a horizontal direction as described later.
  • cbWidth * cbHeight may mean the area of the current block or the number of samples included in the current block. For example, when MinTbSizeY is 4, the ISP may determine that the current block is available only when the number of samples included in the current block is more than 16 (4 * 4).
  • the video encoding apparatus may transmit whether or not the ISP is applied in block units.
  • the video encoding apparatus may signal whether an ISP is applied to the current block by using the syntax element intra_subpartions_mode_flag. For example, when intra_subpartions_mode_flag has a first value, ISP is applied to the current block, and when intra_subpartions_mode_flag has a second value, ISP may not be applied to the current block.
  • the video encoding apparatus may signal the ISP split direction of the current block by using the syntax element intra_subpartions_split_flag. For example, when intra_subpartions_split_flag has a first value, the ISP division direction of the current block may be determined in the horizontal direction. On the other hand, when intra_subpartions_split_flag has a second value, the ISP division direction of the current block may be determined in the vertical direction.
  • the intra prediction mode for the current block is equally applied to all ISP subblocks, and neighboring reference samples may be derived for each ISP subblock.
  • intra prediction is recursively performed using neighboring reference samples of the ISP subblock, intra prediction performance may be improved.
  • a residual sample processing procedure may be performed in units of ISP subblocks. For example, intra prediction samples may be derived for each ISP subblock, and residual samples for the corresponding subblock may be added thereto to obtain reconstructed samples.
  • CABAC Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding
  • the image encoding/decoding apparatus may encode/decode image information using CABAC. Some or all of the image information may be entropy-encoded by the entropy encoding unit 190 of FIG. 2, and some or all of the image information may be entropy-decoded by the entropy decoding unit 210. Syntax elements included in a residual signal to be described later may be entropy encoded/decoded based on CABAC.
  • FIG. 7 is a diagram for describing a method of encoding CABAC entropy.
  • the input signal When the input signal is a syntax element other than a binary value, the input signal may be converted into a binary value through the binarization unit 810. If the input signal is already a binary value, the binarization process may not be performed. At this time, each binary number 0 or 1 constituting the binary value may be referred to as a bin. For example, when the binary sequence after binarization is 110, each of 1, 1, and 0 may be one bin. Binary or binary string for one syntax element can represent the value of the corresponding syntax element.
  • the binarized bins may be input to the regular encoding engine 820 or the bypass encoding engine 830.
  • the context model determiner 840 allocates a context model reflecting a probability value to the corresponding bin, and the regular encoding engine 820 may encode the corresponding bin based on the allocated context model. After encoding each bin in the regular encoding engine 820, the probability model for the corresponding bin may be updated. Bins encoded in this way may be referred to as context-coded bins.
  • a procedure for estimating a probability for an input bin and a procedure for updating a probability model applied to a corresponding bin after encoding may be omitted.
  • the bypass encoding engine 830 may improve encoding speed by encoding input bins by applying a uniform probability distribution instead of allocating context. Bins encoded through the bypass encoding engine 830 may be referred to as bypass bins.
  • the entropy encoding unit 190 may determine whether to perform encoding through the regular encoding engine 820 or through the bypass encoding engine 830, and switch the encoding path.
  • entropy decoding may be performed by performing the encoding process of FIG. 7 in reverse order.
  • the entropy decoding unit 210 may decode a bitstream into a binary sequence using one of a regular coding/decoding engine or a bypass decoding engine. After decoding in the regular coding engine is performed, the probability model for the corresponding bin may be updated. Meanwhile, in the bypass decoding engine, a procedure for estimating a probability for an input bitstream and a procedure for updating a probability model may be omitted.
  • the bin generated through either the regular coding decoding engine or the bypass decoding engine may be finally restored to the syntax element that was the first input signal through selective inverse binarization of the inverse binarization unit.
  • Residual samples may be derived using quantized transform coefficients through a transform and quantization process.
  • Quantized transform coefficients may be defined as transform coefficients.
  • Transform coefficients within a block may be signaled in the form of residual information.
  • the residual information may include a residual coding syntax element.
  • the image encoding apparatus may configure a residual coding syntax element with residual information, encode it, and output it in the form of a bitstream.
  • the image decoding apparatus may obtain quantized transform coefficients by decoding the residual coding syntax element from the bitstream.
  • the residual coding syntax element may be referred to as a syntax element.
  • the transform coefficient is last_sig_coeff_x_prefix, last_sig_coeff_y_prefix, last_sig_coeff_x_suffix, last_sig_coeff_y_suffix, coded_sub_block_flag, sig_coeff_flag, abs_level_gtX_flag, par_level_flag.
  • a process of encoding/decoding a transform coefficient using a syntax element may be defined as residual (data) coding or (transform) coefficient coding. In this case, the conversion/quantization process may be omitted.
  • the syntax elements last_sig_coeff_x_prefix, last_sig_coeff_y_prefix, last_sig_coeff_x_suffix, and last_sig_coeff_y_suffix are syntax elements that encode (x, y) position information of the last non-zero coefficient in the associated block.
  • the associated block may be a coding block (CB) or a transform block (TB).
  • a block in a transform, quantization, and residual coding process may be a coding block or a transform block.
  • last_sig_coeff_x_prefix indicates the prefix of the column position of the last significant coefficient in the scan order in the transform block
  • last_sig_coeff_y_prefix is the prefix of the row position of the last significant coefficient in the scan order in the transform block Can instruct.
  • last_sig_coeff_x_suffix indicates the suffix of the column position of the last significant coefficient in the scan order in the transform block
  • last_sig_coeff_y_suffix indicates the suffix of the row position of the last significant coefficient in the scan order in the transform block.
  • the effective coefficient may mean a non-zero coefficient.
  • the scan order may be one of an upward-right diagonal scan order, a horizontal scan order, and a vertical scan order.
  • the horizontal scan order may mean a scan order from left to right
  • the vertical scan order may mean a scan order from top to bottom.
  • the scan order may be determined based on whether intra/inter prediction is applied to the target block and/or a specific intra/inter prediction mode.
  • the syntax element coded_sub_block_flag may be a syntax element indicating whether each 4x4 subblock contains a non-zero coefficient when the current block is divided into 4x4 subblocks.
  • the sub-block may also be expressed as a coefficient group (CG).
  • coded_sub_block_flag if the value of coded_sub_block_flag is 0, since there is no more information to be transmitted, the encoding process for the subblock may be terminated. Conversely, if the value of coded_sub_block_flag is 1, the sig_coeff_flag encoding/decoding process may be performed. When the scan order is followed, signaling for coded_sub_block_flag may not be performed for a subblock including a coefficient other than 0 last. This may be due to a high probability that a non-zero coefficient exists because a DC coefficient exists in the upper left sub-block. Therefore, coded_sub_block_flag is not coded for a subblock including a last non-zero coefficient, and its value may be set to 1.
  • sig_coeff_flag When coded_sub_block_flag indicates that a non-zero coefficient exists in the current sub-block, sig_coeff_flag having a binary value may be encoded/decoded according to the reverse scan order.
  • a 1-bit syntax element sig_coeff_flag[n] may be encoded/decoded for a coefficient of a corresponding scan position (n) according to a scan order.
  • the syntax element sig_coeff_flag[n] may be a syntax element indicating whether the coefficient of the current scan position has a value of 0.
  • the encoding/decoding process may be omitted.
  • Level information encoding/decoding may be performed only when sig_coeff_flag[n] is 1.
  • the level information encoding/decoding process may be performed using at least one of the above-described syntax elements.
  • the syntax element sig_coeff_flag[xC][yC] may be a syntax element indicating whether the transform coefficient of each transform coefficient position (xC, yC) in the current block is 0.
  • the level value remaining after sig_coeff_flag[n] encoding/decoding may be derived according to Equation 2 below.
  • the syntax element remAbsLevel[n] may indicate a level value to be encoded/decoded at the scan position n.
  • coeff[n] may mean an actual transform coefficient value.
  • abs_level_gtx_flag[n][0] may be a syntax element indicating whether remAbsLevel[n] at the scan position n is greater than 1. If the value of abs_level_gtX_flag[n][0] is 0, the absolute value of the corresponding position coefficient may be 1. On the other hand, if the value of abs_level_gtX_flag[n][0] is 1, remAbsLevel[n] can be derived according to Equation 3 below.
  • par_level_flag[n] may be a syntax element used to encode/decode the least significant coefficient (LSB) value of remAbsLevel[n] according to Equation 4 below. That is, par_level_flag[n] may indicate parity of the transform coefficient level value of the scan position n. After par_leve_flag[n] encoding/decoding, remAbsLevel[n] may be updated according to Equation 4 below.
  • par_level_flag[n] remAbsLevel[n] & 1
  • abs_level_gtx_flag[n][1] may be a syntax element indicating whether remAbsLevel[n] at scan position n is greater than 3.
  • abs_remainder[n] may be encoded/decoded only when abs_level_gtX_flag[n][1] is 1.
  • the relationship between coeff[n] and each syntax element may be as shown in Equation 5 below.
  • indicates a transform coefficient level value, and may be expressed as AbsLevel[n] for the transform coefficient.
  • the syntax element coeff_sign_flag[n] may indicate a transform coefficient sign at a corresponding scan position n.
  • abs_level_gtx_flag[n][i] may be a syntax element indicating whether the absolute value of the transform coefficient is greater than any one of 1 or 3.
  • CABAC provides high performance, but has a disadvantage of poor throughput performance. This may be due to the above-described regular encoding engine of CABAC. Since the regular encoding engine uses the updated probability state and range through encoding of the previous bin, it shows high data dependence, and it takes a lot of time to read the probability interval and determine the current state. In this case, if the number of context encoding bins is limited, the throughput problem of CABAC can be solved.
  • the sum of bins used to represent sig_coeff_flag[n], abs_level_gtX_flag[n][0], par_level_flag[n], and abs_level_gtx_flag[n][1] may be limited according to the size of the transform block. Specifically, the sum of bins may be limited to a value of ((1 ⁇ (log2TbWidth + log2TbHeight)) * 7) >> 2. That is, the sum of bins may be limited to a number of 1.75 times the size of the transform block including the current CG, which may mean that 1.75 context encoding bins may be used per one pixel position on average.
  • CABAC is not applied to the remaining coefficients, and bypass encoding/decoding may be performed. That is, when the number of encoding/decoding bins is 32 in 4x4 CG and 8 in 2x2 CG, sig_coeff_flag[n], abs_level_gtX_flag[n][0], par_level_flag[n], abs_level_gtx_flag[n][1] are additionally encoded. May not be. In this case,
  • the transform unit 120 of the image encoding apparatus may generate transform coefficients by performing transform on the residual signal.
  • the transform coefficients may be signaled to the image decoding apparatus through quantization and entropy encoding, and the inverse transform unit 230 of the image decoding apparatus may restore the transform coefficients by performing inverse transform on the transform coefficient.
  • the image encoding apparatus may perform entropy encoding without performing transformation on the residual signal, and this operation of the image encoding apparatus may be defined as a transformation skip process or application of a transformation skip mode.
  • the inverse transform unit 230 of the image decoding apparatus may not perform inverse transform with respect to the residual signal from which the transform is omitted.
  • the video encoding apparatus may transmit information indicating whether the transform skip mode is applied to the current block.
  • the apparatus for encoding an image may signal whether the transform skip mode is applied to the current block through the syntax element transform_skip_flag.
  • transform_skip_flag may be signaled based on at least one of the height, width, and maximum transform size of the current block.
  • whether to encode/decode transform_skip_flag of the current block may be determined according to the condition of Equation 6 below.
  • transform_skip_enabled_flag may be a syntax element indicating whether or not the transform skip mode is applicable, and may be signaled at at least one of a sequence level, a picture level, a tile level, a tile group level, and a slice level.
  • encoding/decoding of the above-described residual signal may be performed according to the following characteristics.
  • the transform skip mode since energy compression by transform does not occur, transmission of the last significant coefficient may not be required. That is, when transform skip is applied, information on the last significant coefficient may not be signaled. In addition, since energy compression by transformation does not occur, a diagonal scan method that proceeds from an upper left to a lower right according to a prediction mode may be used. In this case, information on the sub-block including the last significant coefficient may not be signaled. Meanwhile, since the scanning order is different from the residual signal to which the transformation is applied, the block on which encoding/decoding is performed first may be the upper left sub-block of the current block.
  • the syntax element coded_sub_block_flag when transform skip is applied, a non-zero significant coefficient may occur in all sub-blocks, and thus the syntax element coded_sub_block_flag may be encoded/decoded for all sub-blocks.
  • the context for encoding/decoding the syntax element coded_sub_block_flag may be changed.
  • the context for encoding/decoding coded_sub_block_flag may be determined using the sum or logical sum of the coded_sub_block_flag of the left sample and the upper sample of the current block.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a bitstream structure when a transform skip mode is applied.
  • FIGS. 8A to 8C illustrate a structure of a residual signal bitstream when a transform skip mode is applied to a current block.
  • the bitstream structure of FIGS. 8A to 8C is an example of the present disclosure, and the scope of the present disclosure is not limited by the present disclosure.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a transform skip mode and a decoding method using an ISP according to an embodiment of the present disclosure.
  • ISP Intra Sub-Partitions
  • FIG. 10 is a diagram for describing an encoding method using an ISP and a transform skip mode according to an embodiment of the present disclosure.
  • the encoding method using a transform skip mode and an ISP includes determining whether a prediction mode of a current block is an intra prediction mode (S1010), and determining whether a transform mode of a current block is a transform skip mode.
  • Step (S1020) when the prediction mode of the current block is the intra prediction mode, determining whether the intra prediction technique of the current block is Intra Sub-Partitions (ISP) (1030S), and the transformation mode of the current block and the current
  • ISP Intra Sub-Partitions
  • Example #1 A method of determining a context model.
  • the video encoding/decoding apparatus when an ISP is applied to a current block and a transform skip mode is applied, the video encoding/decoding apparatus encodes a residual signal by using a context model different from the conventional context model. /Can be decrypted.
  • the ISP When the ISP is applied to the current block, since the distance between the current sample and the reference sample is closer than that of a conventional intra prediction technique, more accurate intra prediction can be performed. Due to the higher prediction precision, the residual signal may have a smaller residual level.
  • transform skip when transform skip is applied to the current block, since residual characteristics of the pixel domain are maintained, more efficient encoding/decoding can be performed when a separate context model is used. That is, when a residual signal of a block to which a transform skip mode is applied is encoded/decoded using a context model effective for a low residual level, improved encoding/decoding efficiency can be obtained compared to the prior art.
  • the context element may mean a syntax element or a syntax element that is normally coded based on context.
  • a context initialization process may mean a process of selecting a context model table (ctxTable) determined according to the type of a syntax element, and initializing a context model for a corresponding syntax element by using an initialization value (initValue) defined in the table. Specifically, what initialization value is to be used may be determined using a bin index (binIdx) indicating a location of a bin in the bin string and a context model index (ctxIdx) derived using neighboring block information.
  • binIdx bin index
  • ctxIdx context model index
  • ctxIdx may be determined using the sum of the context model offset (ctxIdxOffset) and the context model increment value (ctxInc). That is, a context model used for encoding/decoding a specific syntax element may be determined according to the ctxInc value.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a method of determining a context model according to an embodiment of the present disclosure.
  • a context model for encoding/decoding a first syntax element may be determined.
  • the first syntax element may mean one of syntax elements included in the residual signal.
  • the first syntax element may be abs_level_gtx_flag.
  • a method of determining a context model for encoding/decoding a syntax element abs_level_gtx_flag will be described, but other syntax elements included in the residual signal may be determined by the same method.
  • the first syntax element may be encoded/decoded using a conventional general transform coefficient context model (S1120). Meanwhile, when the transform skip mode is applied to the current block, it may be determined whether the prediction mode of the current block is an intra prediction mode (S1130). When the prediction mode of the current block is not the intra prediction mode, the first syntax element may be encoded/decoded using a transform skip context model (S1150). Meanwhile, when the prediction mode of the current block is determined as the intra prediction mode, it may be determined whether an ISP is applied to the current block (S1140).
  • the first syntax element may be encoded/decoded using a transform skip context model (S1150). Meanwhile, when the intra prediction technique of the current block is an ISP, the first syntax element may be encoded/decoded using an ISP context model.
  • a transform skip context model S1150
  • ISP context model ISP context model
  • the context model for encoding/decoding the syntax element abs_level_gtx_flag[n][i] may be determined by ctxInc described above.
  • n may be a value indicating the location of the current sample.
  • ctxInc for encoding/decoding of abs_level_gtx_flag[n][i] is It may be determined according to Equation 6 of. For example, when the syntax element transform_skip_flag[x0][y0] has a value of 1 and the syntax element intra_subpartions_mode_flag[x0][y0] has a value of 0, a context model for encoding/decoding abs_level_gtx_flag[n][i] CtxInc used for induction may be determined according to Equation 7 below.
  • ctxInc for encoding/decoding abs_level_gtx_flag[n][i] is It may be determined according to the following Equation 8 or Equation 9.
  • transform_skip_flag[x0][y0] has a value of 1
  • the syntax element intra_subpartions_mode_flag[x0][y0] has a value of 1
  • the context model for encoding/decoding abs_level_gtx_flag[n][i] It may be determined according to Equation 8 or Equation 9 following ctxInc to be used.
  • numGtXFlags may mean the number of types of abs_level_gtx_flag that can be used during encoding/decoding.
  • numGtXFlags may be 5.
  • abs_level_gtx_flag[n][0] abs_level_gtx_flag[n][1]
  • abs_level_gtx_flag[n][2] abs_level_gtx_flag[n][3] and abs_level_flag[n][3] and abs_level_flag[n][3] [4]
  • a total of five abs_level_gtx_flag syntax elements can be used.
  • a context model for encoding/decoding the first syntax element may be determined according to a conventional method. For example, when the current scan position is the same as the position of the last significant coefficient, it may be determined according to Equation 10 following ctxInc used for deriving a context model for encoding/decoding the first syntax element.
  • cIdx may be a syntax element indicating the component type (luma or chroma) of the first syntax element. For example, when the value of cIdx is 0, the component of the syntax element may be a luma component, and when the value of cIdx is not 0, the component of the syntax element may be a chroma component.
  • ctxOffset may be a value derived through the sum of the number of significant coefficients and the number of significant coefficients included in the neighboring scan locations of the current scan location.
  • d may be the sum of the x-coordinate and y-coordinate of the current scan position.
  • the context model is used for encoding/decoding the first syntax element.
  • ctxInc can be set differently.
  • the apparatus for encoding/decoding an image may efficiently determine a context model for encoding/decoding a syntax element in consideration of the transformation mode of the current block and whether the ISP is applied.
  • Embodiment #2 A method of determining the size and scan order of a transform sub-block.
  • a transform subblock or coefficient group may be determined differently from the size of a conventional transform subblock or coefficient group.
  • the transform subblock and the coefficient group may have the same meaning.
  • the current block When the intra prediction technique of the current block is an ISP, the current block may be divided into a plurality of ISP subblocks. In this case, there may be a problem in that the size of the transform sub-block in which the ISP sub-block is divided again cannot be defined as 4x4 or 2x2, which is a general transform block size. According to the present embodiment, when the intra prediction technique of the current block is an ISP, the size of the transform subblock may be determined according to the size of the ISP subblock as shown in Table 1 below.
  • the size of the transform sub-block may be determined as follows. For example, when W is less than 4, the size of the transform sub-block may be determined as W x (16/W). In addition, when H is less than 4, the size of the transform sub-block may be determined as (16/H) x H.
  • a transform mode of a current block is a transform skip mode
  • a prediction mode of a current block is an intra prediction mode
  • an intra prediction method of the current block is an ISP
  • the scan order of the groups may be determined differently from the scan order of the conventional transform subblocks or coefficient groups.
  • the current block may be divided into ISP sub-blocks, and each ISP sub-block may be divided into a plurality of transform sub-blocks.
  • the scan order of the plurality of transform sub-blocks may be determined differently from the scan order of the conventional transform block.
  • the scan order of the transform sub-block may be determined in a predetermined scan order according to the ISP division direction of the current block.
  • a predetermined scan order may be a left-to-right order or a horizontal order.
  • the predetermined scan order may be from top to bottom or vertical.
  • FIG. 12 illustrates a bitstream structure when an ISP and a transform skip mode are applied according to an embodiment of the present disclosure.
  • the size and scan order of a transform subblock to which an ISP and a transform skip mode are applied may be determined.
  • the bitstream structure of FIG. 12 may be an improvement of the bitstream structure of FIG. 8.
  • the underline of FIG. 12 may indicate a changed or added part when compared with the bitstream structure of FIG. 8.
  • the current block may mean the above-described ISP sub-block.
  • the size of the transform sub-block may be determined through FIG. 12A.
  • the width of the current block may be expressed as TbWidth, and the height may be expressed as TbHeight.
  • the width of the transform sub-block may be expressed as SbW, and the height may be expressed as SbH.
  • it may be determined whether at least one of TbWidth and TbHeight is less than 4.
  • the size of the transform subblock may be determined as follows. For example, when TbWidth is less than 4, log2SbW and log2SbH may be determined as log2TbWidth and 4-log2TbWidth, respectively. In addition, when TbHeight is less than 4, log2SbW and log2SbH may be determined as 4- log2TbHeigt and log2TbHeight, respectively. That is, according to FIG. 12A, the size of the transform sub-block may be determined as shown in Table 1 above.
  • the syntax element coded_sub_block_flag may be encoded/decoded through the bitstream structure of FIG. 12B.
  • at least one of the syntax elements sig_coeff_flag, coeff_sign_flag, abs_level_gtx_flag, and par_level_flag may be encoded/decoded through the bitstream structure of FIG. 12C.
  • the syntax element abs_remainder may be encoded/decoded through the bitstream structure of FIG. 12D. Referring to FIGS.
  • a scan order (or direction) of a current block may be determined based on a matrix (DiagScanOrder) regarding a predetermined scan order, whether or not to apply a transform, and a size of a transform subblock.
  • a scan order when a transform sub-block is generated in a vertically divided form, a scan order may be a horizontal order.
  • the scan order when the transform sub-block is generated in a horizontally divided form, the scan order may be a vertical order.
  • a transform mode of a current block is a transform skip mode
  • a prediction mode of a current block is an intra prediction mode
  • an intra prediction method of a current block is an ISP
  • parsing for a specific syntax element is omitted. Or it can be skipped.
  • parsing of the first syntax element may be omitted or skipped.
  • the first syntax element may be coded_sub_block_flag.
  • the coded_sub_block_flag of the current block is not signaled and may always be determined as the first value. That is, when the transform mode of the current block is determined as the transform skip mode, the image encoding apparatus may not encode coded_sub_block_flag. Meanwhile, when the transform mode of the current block is determined as the transform skip mode, the video decoding apparatus may set the value to the first value without parsing the coded_sub_block_flag. For example, at this time, the first value may be 1.
  • the transform mode of the current block is the transform skip mode and the intra prediction method of the current block is the ISP
  • parsing of the coded_sub_block_flag may be skipped.
  • the image decoding apparatus may determine that all transform blocks of the current block include non-zero transform coefficients. According to the present embodiment, since the use of bins for encoding/decoding the syntax element coded_sub_block_flag can be saved, encoding/decoding efficiency can be increased.
  • FIG. 13 illustrates a bitstream structure when an ISP and a transform skip mode are applied according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13B may be an example of improving the bitstream structure of FIG. 13A described above.
  • FIG. 13A may be the same view as FIG. 12B described above.
  • FIG. 13B may be a bitstream structure in which a block display portion is deleted from the bitstream structure of FIG. 13A.
  • encoding/decoding of the syntax element coded_sub_block_flag may be omitted.
  • exemplary methods of the present disclosure are expressed as a series of operations for clarity of description, but this is not intended to limit the order in which steps are performed, and each step may be performed simultaneously or in a different order if necessary.
  • the illustrative steps may include additional steps, other steps may be included excluding some steps, or may include additional other steps excluding some steps.
  • an image encoding apparatus or an image decoding apparatus performing a predetermined operation may perform an operation (step) of confirming an execution condition or situation of the operation (step). For example, when it is described that a predetermined operation is performed when a predetermined condition is satisfied, the video encoding apparatus or the video decoding apparatus performs an operation to check whether the predetermined condition is satisfied, and then performs the predetermined operation. I can.
  • various embodiments of the present disclosure may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • one or more ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs Field Programmable Gate Arrays
  • general purpose It may be implemented by a processor (general processor), a controller, a microcontroller, a microprocessor, or the like.
  • the image decoding device and the image encoding device to which the embodiment of the present disclosure is applied include a multimedia broadcasting transmission/reception device, a mobile communication terminal, a home cinema video device, a digital cinema video device, a surveillance camera, a video chat device, and a real-time communication device such as video communication.
  • Mobile streaming devices storage media, camcorders, video-on-demand (VoD) service providers, OTT video (Over the top video) devices, Internet streaming service providers, three-dimensional (3D) video devices, video telephony video devices, and medical use. It may be included in a video device or the like, and may be used to process a video signal or a data signal.
  • an OTT video (Over the top video) device may include a game console, a Blu-ray player, an Internet-connected TV, a home theater system, a smartphone, a tablet PC, and a digital video recorder (DVR).
  • DVR digital video recorder
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a content streaming system to which an embodiment of the present disclosure can be applied.
  • the content streaming system to which the embodiment of the present disclosure is applied may largely include an encoding server, a streaming server, a web server, a media storage device, a user device, and a multimedia input device.
  • the encoding server serves to generate a bitstream by compressing content input from multimedia input devices such as smartphones, cameras, camcorders, etc. into digital data, and transmits it to the streaming server.
  • multimedia input devices such as smartphones, cameras, camcorders, etc. directly generate bitstreams
  • the encoding server may be omitted.
  • the bitstream may be generated by an image encoding method and/or an image encoding apparatus to which an embodiment of the present disclosure is applied, and the streaming server may temporarily store the bitstream in a process of transmitting or receiving the bitstream.
  • the streaming server may transmit multimedia data to a user device based on a user request through a web server, and the web server may serve as an intermediary informing the user of a service.
  • the web server transmits the request to the streaming server, and the streaming server may transmit multimedia data to the user.
  • the content streaming system may include a separate control server, and in this case, the control server may play a role of controlling a command/response between devices in the content streaming system.
  • the streaming server may receive content from a media storage and/or encoding server. For example, when content is received from the encoding server, the content may be received in real time. In this case, in order to provide a smooth streaming service, the streaming server may store the bitstream for a predetermined time.
  • Examples of the user device include a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation system, a slate PC, and Tablet PC, ultrabook, wearable device, for example, smartwatch, smart glass, head mounted display (HMD)), digital TV, desktop There may be computers, digital signage, etc.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • HMD head mounted display
  • TV desktop
  • desktop There may be computers, digital signage, etc.
  • Each server in the content streaming system may be operated as a distributed server, and in this case, data received from each server may be distributedly processed.
  • the scope of the present disclosure is software or machine-executable instructions (e.g., operating systems, applications, firmware, programs, etc.) that cause operations according to the methods of various embodiments to be executed on a device or computer, and such software It includes a non-transitory computer-readable medium (non-transitory computer-readable medium) which stores instructions and the like and is executable on a device or a computer.
  • a non-transitory computer-readable medium non-transitory computer-readable medium
  • An embodiment according to the present disclosure may be used to encode/decode an image.

Landscapes

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

Abstract

영상 부호화/복호화 방법 및 장치가 제공된다. 본 개시에 따른 영상 복호화 방법은 현재 블록의 예측 모드에 관한 정보에 기초하여, 상기 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인지 여부를 판단하는 단계, 상기 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드인지 여부를 판단하는 단계, 상기 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인 경우, 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP(Intra Sub-Partitions) 모드인지 여부를 판단하는 단계 및 상기 현재 블록의 변환 모드 및 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인지 여부에 기초하여, 상기 현재 블록의 변환 계수 블록을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 14.04.2020]　ISP를 이용한 잔차 신호 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 전송하는 방법
본 개시는 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 전송하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, ISP(Intra Sub-Partitions)를 이용하여 잔차 신호를 부호화/복호화하는 방법, 장치 및 본 개시의 영상 부호화 방법/장치에 의해 생성된 비트스트림을 전송하는 방법에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 영상 및 UHD(Ultra High Definition) 영상과 같은 고해상도, 고품질의 영상에 대한 수요가 다양한 분야에서 증가하고 있다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상 데이터에 비해 상대적으로 전송되는 정보량 또는 비트량이 증가하게 된다. 전송되는 정보량 또는 비트량의 증가는 전송 비용과 저장 비용의 증가를 초래한다.
이에 따라, 고해상도, 고품질 영상의 정보를 효과적으로 전송하거나 저장하고, 재생하기 위한 고효율의 영상 압축 기술이 요구된다.
본 개시는 부호화/복호화 효율이 향상된 영상 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는, ISP(Intra Sub-Partitions)를 이용하여 영상을 부호화/복호화하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는, ISP 및 변환 스킵 모드가 적용된 잔차 신호를 부호화/복호화하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 본 개시에 따른 영상 부호화 방법 또는 장치에 의해 생성된 비트스트림을 전송하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 본 개시에 따른 영상 부호화 방법 또는 장치에 의해 생성된 비트스트림을 저장한 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 본 개시에 따른 영상 복호화 장치에 의해 수신되고 복호화되어 영상의 복원에 이용되는 비트스트림을 저장한 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 일 양상에 따른 영상 부호화/복호화 방법에 따르면, 변환 스킵 모드 및 ISP가 적용된 블록의 잔차 신호가 부호화/복호화될 수 있다. 구체적으로, 변환 스킵 모드 및 ISP가 적용된 블록의 특징을 고려하여, 문맥 모델, 변환 서브 블록의 크기, 스캔 방법 및/또는 구문 요소 부호화/복호화 방법 중 적어도 하나를 결정하여 부호화 효율이 증대될 수 있다.
본 개시의 일 양상에 따른 영상 복호화 방법은, 현재 블록의 예측 모드에 관한 정보에 기초하여, 상기 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인지 여부를 판단하는 단계, 상기 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드인지 여부를 판단하는 단계, 상기 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인 경우, 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP(Intra Sub-Partitions)인지 여부를 판단하는 단계 및 상기 현재 블록의 변환 모드 및 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP 인지 여부에 기초하여, 상기 현재 블록의 변환 계수 블록을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 변환 계수 블록을 생성하는 단계는, 상기 현재 블록의 변환 계수 블록을 소정 크기의 변환 서브 블록들로 분할하는 단계, 변환 서브 블록에 포함된 변환 계수에 관한 정보를 복호화하여, 상기 변환 서브 블록에 포함된 변환 계수를 복원하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 변환 서브 블록에 포함된 변환 계수를 복원하는 단계는, 상기 변환 서브 블록에 0이 아닌 변환 계수가 포함되는지 여부를 지시하는 제 1 정보에 기반하여 수행될 수 있다.
본 개시의 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드이고, 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인 경우, 상기 제 1 정보의 파싱이 스킵되고, 상기 제 1 정보는 상기 변환 서브 블록이 0이 아닌 변환 계수를 포함함을 지시하도록 설정될 수 있다.
본 개시의 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 변환 서브 블록의 너비 및 높이는, 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인지 여부에 기초하여 결정될 수 있다.
본 개시의 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인 경우, 상기 현재 블록의 너비가 W이고, 높이가 H일 때, 상기 W가 4 미만인 경우, 상기 변환 서브 블록의 크기는 W x (16/W)으로 결정되고, 상기 H가 4 미만인 경우, 상기 변환 서브 블록의 크기는 (16/H) x H로 결정될 수 있다.
본 개시의 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 변환 서브 블록에 포함된 변환 계수를 복원하는 단계는, 상기 변환 서브 블록들을 소정의 스캔 순서에 따라 스캐닝하여 수행되되, 상기 소정의 스캔 순서는 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인지 여부에 따라 결정될 수 있다.
본 개시의 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인 경우, 상기 소정의 스캔 순서는 상기 현재 블록의 ISP 분할 방향에 따라 결정될 수 있다.
본 개시의 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 현재 블록의 ISP 분할 방향이 세로 방향인 경우, 상기 스캔 순서는 수평 순서이고, 상기 현재 블록에 대한 ISP 분할 방향이 가로 방향인 경우, 상기 스캔 순서는 수직 순서일 수 있다.
본 개시의 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 서브 블록에 포함된 변환 계수를 복원하는 단계는, 상기 변환 계수의 절대값이 소정의 값보다 큰지 여부를 지시하는 제 2 정보에 기반하여 수행될 수 있다.
본 개시의 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드인 경우, 상기 제 2 정보의 파싱을 위한 문맥 모델은 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인지 여부에 따라 결정될 수 있다.
본 개시의 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 소정의 값은 1 또는 3일 수 있다.
본 개시의 다른 양상에 따른 영상 복호화 장치는, 메모리 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 영상 복호화 장치로서, 상기 적어도 하나의 프로세서는 현재 블록의 예측 모드에 관한 정보에 기초하여, 상기 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인지 여부를 판단하고, 상기 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드인지 여부를 판단하고, 상기 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인 경우, 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP(Intra Sub-Partitions)인지 여부를 판단하고, 상기 현재 블록의 변환 모드 및 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인지 여부에 기초하여, 상기 현재 블록의 변환 계수 블록을 생성할 수 있다.
본 개시의 또 다른 양상에 따른 영상 부호화 방법은, 영상 부호화 장치에 의해 수행되는 영상 부호화 방법으로서, 상기 영상 부호화 방법은, 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인지 여부를 판단하는 단계, 상기 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드인지 여부를 판단하는 단계, 상기 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인 경우, 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP(Intra Sub-Partitions)인지 여부를 판단하는 단계 및 상기 현재 블록의 변환 모드 및 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인지 여부에 기초하여, 상기 현재 블록의 변환 계수에 관한 정보를 부호화하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 양상에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는, 본 개시의 영상 부호화 방법 또는 영상 부호화 장치에 의해 생성된 비트스트림을 저장할 수 있다.
본 개시에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 개시의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 개시에 따르면, 부호화/복호화 효율이 향상된 영상 부호화/복호화 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, ISP(Intra Sub-Partitions)를 이용하여 영상을 부호화/복호화하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, ISP 및 변환 스킵 모드가 적용된 잔차 신호를 부호화/복호화하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 본 개시에 따른 영상 부호화 방법 또는 장치에 의해 생성된 비트스트림을 전송하는 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 본 개시에 따른 영상 부호화 방법 또는 장치에 의해 생성된 비트스트림을 저장한 기록 매체가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 본 개시에 따른 영상 복호화 장치에 의해 수신되고 복호화되어 영상의 복원에 이용되는 비트스트림을 저장한 기록 매체가 제공될 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 비디오 코딩 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 영상 부호화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 영상 복호화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 인트라 예측을 수행하여 현재 블록의 예측 블록(예측된 블록)을 생성하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5는 인트라 예측 기법 중 인트라 서브 파티션(ISP)을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 인트라 예측 정보의 비트스트림의 구조를 예시한 도면이다.
도 7은 CABAC 엔트로피 인코딩 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 변환 스킵 모드가 적용되는 경우의 비트스트림 구조를 예시한 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 ISP 및 변환 스킵 모드를 이용한 복호화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 ISP 및 변환 스킵 모드를 이용한 부호화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 문맥 모델 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따라, ISP 및 변환 스킵 모드가 적용되는 경우의 비트스트림 구조를 도시한다.
도 13은 본 개시의 다른 일 실시예에 따라, ISP 및 변환 스킵 모드가 적용되는 경우의 비트스트림 구조를 도시한다.
도 14는 본 개시의 실시예가 적용될 수 있는 컨텐츠 스트리밍 시스템을 예시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 개시의 실시예를 설명함에 있어서 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 도면에서 본 개시에 대한 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 개시에 있어서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 "연결", "결합" 또는 "접속"되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결관계뿐만 아니라, 그 중간에 또 다른 구성요소가 존재하는 간접적인 연결관계도 포함할 수 있다. 또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소를 "포함한다" 또는 "가진다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 또 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 개시에 있어서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 특별히 언급되지 않는 한 구성요소들간의 순서 또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 따라서, 본 개시의 범위 내에서 일 실시예에서의 제1 구성요소는 다른 실시예에서 제2 구성요소라고 칭할 수도 있고, 마찬가지로 일 실시예에서의 제2 구성요소를 다른 실시예에서 제1 구성요소라고 칭할 수도 있다.
본 개시에 있어서, 서로 구별되는 구성요소들은 각각의 특징을 명확하게 설명하기 위함이며, 구성요소들이 반드시 분리되는 것을 의미하지는 않는다. 즉, 복수의 구성요소가 통합되어 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있고, 하나의 구성요소가 분산되어 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있다. 따라서, 별도로 언급하지 않더라도 이와 같이 통합된 또는 분산된 실시예도 본 개시의 범위에 포함된다.
본 개시에 있어서, 다양한 실시예에서 설명하는 구성요소들이 반드시 필수적인 구성요소들은 의미하는 것은 아니며, 일부는 선택적인 구성요소일 수 있다. 따라서, 일 실시예에서 설명하는 구성요소들의 부분집합으로 구성되는 실시예도 본 개시의 범위에 포함된다. 또한, 다양한 실시예에서 설명하는 구성요소들에 추가적으로 다른 구성요소를 포함하는 실시예도 본 개시의 범위에 포함된다.
본 개시는 영상의 부호화 및 복호화에 관한 것으로서, 본 개시에서 사용되는 용어는, 본 개시에서 새롭게 정의되지 않는 한 본 개시가 속한 기술 분야에서 통용되는 통상의 의미를 가질 수 있다.
본 개시에서 "픽처(picture)"는 일반적으로 특정 시간대의 하나의 영상을 나타내는 단위를 의미하며, 슬라이스(slice)/타일(tile)은 픽처의 일부를 구성하는 부호화 단위로서, 하나의 픽처는 하나 이상의 슬라이스/타일로 구성될 수 있다. 또한, 슬라이스/타일은 하나 이상의 CTU(coding tree unit)를 포함할 수 있다.
본 개시에서 "픽셀(pixel)" 또는 "펠(pel)"은 하나의 픽처(또는 영상)를 구성하는 최소의 단위를 의미할 수 있다. 또한, 픽셀에 대응하는 용어로서 "샘플(sample)"이 사용될 수 있다. 샘플은 일반적으로 픽셀 또는 픽셀의 값을 나타낼 수 있으며, 루마(luma) 성분의 픽셀/픽셀값만을 나타낼 수도 있고, 크로마(chroma) 성분의 픽셀/픽셀 값만을 나타낼 수도 있다.
본 개시에서 "유닛(unit)"은 영상 처리의 기본 단위를 나타낼 수 있다. 유닛은 픽처의 특정 영역 및 해당 영역에 관련된 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유닛은 경우에 따라서 "샘플 어레이", "블록(block)" 또는 "영역(area)" 등의 용어와 혼용하여 사용될 수 있다. 일반적인 경우, MxN 블록은 M개의 열과 N개의 행으로 이루어진 샘플들(또는 샘플 어레이) 또는 변환 계수(transform coefficient)들의 집합(또는 어레이)을 포함할 수 있다.
본 개시에서 "현재 블록"은 "현재 코딩 블록", "현재 코딩 유닛", "부호화 대상 블록", "복호화 대상 블록" 또는 "처리 대상 블록" 중 하나를 의미할 수 있다. 예측이 수행되는 경우, "현재 블록"은 "현재 예측 블록" 또는 "예측 대상 블록"을 의미할 수 있다. 변환(역변환)/양자화(역양자화)가 수행되는 경우, "현재 블록"은 "현재 변환 블록" 또는 "변환 대상 블록"을 의미할 수 있다. 필터링이 수행되는 경우, "현재 블록"은 "필터링 대상 블록"을 의미할 수 있다.
본 개시에서 "/"와 ","는 "및/또는"으로 해석될 수 있다. 예를 들어, "A/B"와 "A, B"는 "A 및/또는 B"로 해석될 수 있다. 또한, "A/B/C"와 "A, B, C"는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나"를 의미할 수 있다.
본 개시에서 "또는"은 "및/또는"으로 해석될 수 있다. 예를 들어, "A 또는 B"는, 1) "A" 만을 의미하거나 2) "B" 만을 의미하거나, 3) "A 및 B"를 의미할 수 있다. 또는, 본 개시에서 "또는"은 "추가적으로 또는 대체적으로(additionally or alternatively)"를 의미할 수 있다.
비디오 코딩 시스템 개요
도 1은 본 개시에 따른 비디오 코딩 시스템을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 코딩 시스템은 부호화 장치(10) 및 복호화 장치(20)를 포함할 수 있다. 부호화 장치(10)는 부호화된 비디오(video) 및/또는 영상(image) 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 복호화 장치(20)로 전달할 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 장치(10)는 비디오 소스 생성부(11), 부호화부(12), 전송부(13)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 복호화 장치(20)는 수신부(21), 복호화부(22) 및 렌더링부(23)를 포함할 수 있다. 상기 부호화부(12)는 비디오/영상 부호화부라고 불릴 수 있고, 상기 복호화부(22)는 비디오/영상 복호화부라고 불릴 수 있다. 전송부(13)는 부호화부(12)에 포함될 수 있다. 수신부(21)는 복호화부(22)에 포함될 수 있다. 렌더링부(23)는 디스플레이부를 포함할 수도 있고, 디스플레이부는 별개의 디바이스 또는 외부 컴포넌트로 구성될 수도 있다.
비디오 소스 생성부(11)는 비디오/영상의 캡쳐, 합성 또는 생성 과정 등을 통하여 비디오/영상을 획득할 수 있다. 비디오 소스 생성부(11)는 비디오/영상 캡쳐 디바이스 및/또는 비디오/영상 생성 디바이스를 포함할 수 있다. 비디오/영상 캡쳐 디바이스는 예를 들어, 하나 이상의 카메라, 이전에 캡쳐된 비디오/영상을 포함하는 비디오/영상 아카이브 등을 포함할 수 있다. 비디오/영상 생성 디바이스는 예를 들어 컴퓨터, 타블렛 및 스마트폰 등을 포함할 수 있으며 (전자적으로) 비디오/영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 등을 통하여 가상의 비디오/영상이 생성될 수 있으며, 이 경우 관련 데이터가 생성되는 과정으로 비디오/영상 캡쳐 과정이 갈음될 수 있다.
부호화부(12)는 입력 비디오/영상을 부호화할 수 있다. 부호화부(12)는 압축 및 부호화 효율을 위하여 예측, 변환, 양자화 등 일련의 절차를 수행할 수 있다. 부호화부(12)는 부호화된 데이터(부호화된 비디오/영상 정보)를 비트스트림(bitstream) 형태로 출력할 수 있다.
전송부(13)는 비트스트림 형태로 출력된 부호화된 비디오/영상 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 복호화 장치(20)의 수신부(21)로 전달할 수 있다. 디지털 저장 매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장 매체를 포함할 수 있다. 전송부(13)는 미리 정해진 파일 포멧을 통하여 미디어 파일을 생성하기 위한 엘리먼트를 포함할 수 있고, 방송/통신 네트워크를 통한 전송을 위한 엘리먼트를 포함할 수 있다. 수신부(21)는 상기 저장매체 또는 네트워크로부터 상기 비트스트림을 추출/수신하여 복호화부(22)로 전달할 수 있다.
복호화부(22)는 부호화부(12)의 동작에 대응하는 역양자화, 역변환, 예측 등 일련의 절차를 수행하여 비디오/영상을 복호화할 수 있다.
렌더링부(23)는 복호화된 비디오/영상을 렌더링할 수 있다. 렌더링된 비디오/영상은 디스플레이부를 통하여 디스플레이될 수 있다.
영상 부호화 장치 개요
도 2는 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 영상 부호화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 영상 부호화 장치(100)는 영상 분할부(110), 감산부(115), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 가산부(155), 필터링부(160), 메모리(170), 인터 예측부(180), 인트라 예측부(185) 및 엔트로피 인코딩부(190)를 포함할 수 있다. 인터 예측부(180) 및 인트라 예측부(185)는 합쳐서 "예측부"라고 지칭될 수 있다. 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150)는 레지듀얼(residual) 처리부에 포함될 수 있다. 레지듀얼 처리부는 감산부(115)를 더 포함할 수도 있다.
영상 부호화 장치(100)를 구성하는 복수의 구성부들의 전부 또는 적어도 일부는 실시예에 따라 하나의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어, 인코더 또는 프로세서)로 구현될 수 있다. 또한 메모리(170)는 DPB(decoded picture buffer)를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구현될 수 있다.
영상 분할부(110)는 영상 부호화 장치(100)에 입력된 입력 영상(또는, 픽처, 프레임)을 하나 이상의 처리 유닛(processing unit)으로 분할할 수 있다. 일 예로, 상기 처리 유닛은 코딩 유닛(coding unit, CU)이라고 불릴 수 있다. 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛(coding tree unit, CTU) 또는 최대 코딩 유닛(largest coding unit, LCU)을 QT/BT/TT (Quad-tree/binary-tree/ternary-tree) 구조에 따라 재귀적으로(recursively) 분할함으로써 획득될 수 있다. 예를 들어, 하나의 코딩 유닛은 쿼드 트리 구조, 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리 트리 구조를 기반으로 하위(deeper) 뎁스의 복수의 코딩 유닛들로 분할될 수 있다. 코딩 유닛의 분할을 위해, 쿼드 트리 구조가 먼저 적용되고 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리 트리 구조가 나중에 적용될 수 있다. 더 이상 분할되지 않는 최종 코딩 유닛을 기반으로 본 개시에 따른 코딩 절차가 수행될 수 있다. 최대 코딩 유닛이 바로 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있고, 최대 코딩 유닛을 분할하여 획득한 하위 뎁스의 코딩 유닛이 최종 코닛 유닛으로 사용될 수도 있다. 여기서 코딩 절차라 함은 후술하는 예측, 변환 및/또는 복원 등의 절차를 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 코딩 절차의 처리 유닛은 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)일 수 있다. 상기 예측 유닛 및 상기 변환 유닛은 각각 상기 최종 코딩 유닛으로부터 분할 또는 파티셔닝될 수 있다. 상기 예측 유닛은 샘플 예측의 단위일 수 있고, 상기 변환 유닛은 변환 계수를 유도하는 단위 및/또는 변환 계수로부터 레지듀얼 신호(residual signal)를 유도하는 단위일 수 있다.
예측부(인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185))는 처리 대상 블록(현재 블록)에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부는 현재 블록 또는 CU 단위로 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있다. 예측부는 현재 블록의 예측에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전달할 수 있다. 예측에 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(190)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
인트라 예측부(185)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 상기 참조되는 샘플들은 인트라 예측 모드 및/또는 인트라 예측 기법에 따라 상기 현재 블록의 주변(neighbor)에 위치할 수 있고, 또는 떨어져서 위치할 수도 있다. 인트라 예측 모드들은 복수의 비방향성 모드와 복수의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 비방향성 모드는 예를 들어 DC 모드 및 플래너 모드(Planar 모드)를 포함할 수 있다. 방향성 모드는 예측 방향의 세밀한 정도에 따라, 예를 들어 33개의 방향성 예측 모드 또는 65개의 방향성 예측 모드를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시로서 설정에 따라 그 이상 또는 그 이하의 개수의 방향성 예측 모드들이 사용될 수 있다. 인트라 예측부(185)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측부(180)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록을 유도할 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기초하여 움직임 정보를 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측할 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 방향(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다. 인터 예측의 경우, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 상기 참조 블록을 포함하는 참조 픽처와 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 상기 시간적 주변 블록은 동일 위치 참조 블록(collocated reference block), 동일 위치 CU(colCU) 등의 이름으로 불릴 수 있다. 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일 위치 픽처(collocated picture, colPic)라고 불릴 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(180)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출하기 위하여 어떤 후보가 사용되는지를 지시하는 정보를 생성할 수 있다. 다양한 예측 모드를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 예를 들어 스킵 모드와 머지 모드의 경우에, 인터 예측부(180)는 주변 블록의 움직임 정보를 현재 블록의 움직임 정보로 이용할 수 있다. 스킵 모드의 경우, 머지 모드와 달리 레지듀얼 신호가 전송되지 않을 수 있다. 움직임 정보 예측(motion vector prediction, MVP) 모드의 경우, 주변 블록의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor)로 이용하고, 움직임 벡터 차분(motion vector difference) 및 움직임 벡터 예측자에 대한 지시자(indicator)를 부호화함으로써 현재 블록의 움직임 벡터를 시그널링할 수 있다. 움직임 벡터 차분은 현재 블록의 움직임 벡터와 움직임 벡터 예측자 간의 차이를 의미할 수 있다.
예측부는 후술하는 다양한 예측 방법 및/또는 예측 기법을 기반으로 예측 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 예측부는 현재 블록의 예측을 위해 인트라 예측 또는 인터 예측을 적용할 수 있을 뿐 아니라, 인트라 예측과 인터 예측을 동시에 적용할 수 있다. 현재 블록의 예측을 위해 인트라 예측과 인터 예측을 동시에 적용하는 예측 방법은 combined inter and intra prediction (CIIP)라고 불릴 수 있다. 또한, 예측부는 현재 블록의 예측을 위해 인트라 블록 카피(intra block copy, IBC)를 수행할 수도 있다. 인트라 블록 카피는 예를 들어 SCC(screen content coding) 등과 같이 게임 등의 컨텐츠 영상/동영상 코딩을 위하여 사용될 수 있다. IBC는 현재 블록으로부터 소정의 거리만큼 떨어진 위치의 현재 픽처 내 기복원된 참조 블록을 이용하여 현재 블록을 예측하는 방법이다. IBC가 적용되는 경우, 현재 픽처 내 참조 블록의 위치는 상기 소정의 거리에 해당하는 벡터(블록 벡터)로서 부호화될 수 있다.
예측부를 통해 생성된 예측 신호는 복원 신호를 생성하기 위해 이용되거나 레지듀얼 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 감산부(115)는 입력 영상 신호(원본 블록, 원본 샘플 어레이)로부터 예측부에서 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플 어레이)를 감산하여 레지듀얼 신호(residual signal, 잔여 블록, 잔여 샘플 어레이)를 생성할 수 있다. 생성된 레지듀얼 신호는 변환부(120)로 전송될 수 있다.
변환부(120)는 레지듀얼 신호에 변환 기법을 적용하여 변환 계수들(transform coefficients)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 변환 기법은 DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), KLT(Karhunen-Loeve Transform), GBT(Graph-Based Transform), 또는 CNT(Conditionally Non-linear Transform) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, GBT는 픽셀 간의 관계 정보를 그래프로 표현한다고 할 때 이 그래프로부터 얻어진 변환을 의미한다. CNT는 이전에 복원된 모든 픽셀(all previously reconstructed pixel)을 이용하여 예측 신호를 생성하고 그에 기초하여 획득되는 변환을 의미한다. 변환 과정은 정사각형의 동일한 크기를 갖는 픽셀 블록에 적용될 수도 있고, 정사각형이 아닌 가변 크기의 블록에도 적용될 수 있다.
양자화부(130)는 변환 계수들을 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(양자화된 변환 계수들에 관한 정보)를 인코딩하여 비트스트림으로 출력할 수 있다. 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보는 레지듀얼 정보라고 불릴 수 있다. 양자화부(130)는 계수 스캔 순서(scan order)를 기반으로 블록 형태의 양자화된 변환 계수들을 1차원 벡터 형태로 재정렬할 수 있고, 상기 1차원 벡터 형태의 양자화된 변환 계수들을 기반으로 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 생성할 수도 있다.
엔트로피 인코딩부(190)는 예를 들어 지수 골롬(exponential Golomb), CAVLC(context-adaptive variable length coding), CABAC(context-adaptive binary arithmetic coding) 등과 같은 다양한 인코딩 방법을 수행할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 변환 계수들 외 비디오/이미지 복원에 필요한 정보들(예컨대 신택스 요소들(syntax elements)의 값 등)을 함께 또는 별도로 인코딩할 수도 있다. 인코딩된 정보(ex. 인코딩된 비디오/영상 정보)는 비트스트림 형태로 NAL(network abstraction layer) 유닛 단위로 전송 또는 저장될 수 있다. 상기 비디오/영상 정보는 어댑테이션 파라미터 세트(APS), 픽처 파라미터 세트(PPS), 시퀀스 파라미터 세트(SPS) 또는 비디오 파라미터 세트(VPS) 등 다양한 파라미터 세트에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 비디오/영상 정보는 일반 제한 정보(general constraint information)를 더 포함할 수 있다. 본 개시에서 언급된 시그널링 정보, 전송되는 정보 및/또는 신택스 요소들은 상술한 인코딩 절차를 통하여 인코딩되어 상기 비트스트림에 포함될 수 있다.
상기 비트스트림은 네트워크를 통하여 전송될 수 있고, 또는 디지털 저장매체에 저장될 수 있다. 여기서 네트워크는 방송망 및/또는 통신망 등을 포함할 수 있고, 디지털 저장매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장매체를 포함할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(190)로부터 출력된 신호를 전송하는 전송부(미도시) 및/또는 저장하는 저장부(미도시)가 영상 부호화 장치(100)의 내/외부 엘리먼트로서 구비될 수 있고, 또는 전송부는 엔트로피 인코딩부(190)의 구성요소로서 구비될 수도 있다.
양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 변환 계수들은 레지듀얼 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 변환 계수들에 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록 or 레지듀얼 샘플들)를 복원할 수 있다.
가산부(155)는 복원된 레지듀얼 신호를 인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185)로부터 출력된 예측 신호에 더함으로써 복원(reconstructed) 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플 어레이)를 생성할 수 있다. 스킵 모드가 적용된 경우와 같이 처리 대상 블록에 대한 레지듀얼이 없는 경우, 예측된 블록이 복원 블록으로 사용될 수 있다. 가산부(155)는 복원부 또는 복원 블록 생성부라고 불릴 수 있다. 생성된 복원 신호는 현재 픽처 내 다음 처리 대상 블록의 인트라 예측을 위하여 사용될 수 있고, 후술하는 바와 같이 필터링을 거쳐서 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
한편, 후술하는 바와 같이 픽처 인코딩 과정에서 LMCS (luma mapping with chroma scaling)가 적용될 수도 있다.
필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(160)는 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(170), 구체적으로 메모리(170)의 DPB에 저장할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다. 필터링부(160)는 각 필터링 방법에 대한 설명에서 후술하는 바와 같이 필터링에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전달할 수 있다. 필터링에 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(190)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
메모리(170)에 전송된 수정된 복원 픽처는 인터 예측부(180)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 영상 부호화 장치(100)는 이를 통하여 인터 예측이 적용되는 경우, 영상 부호화 장치(100)와 영상 복호화 장치에서의 예측 미스매치를 피할 수 있고, 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
메모리(170) 내 DPB는 인터 예측부(180)에서의 참조 픽처로 사용하기 위해 수정된 복원 픽처를 저장할 수 있다. 메모리(170)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 인코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(180)에 전달될 수 있다. 메모리(170)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(185)에 전달할 수 있다.
영상 복호화 장치 개요
도 3은 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 영상 복호화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 영상 복호화 장치(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산부(235), 필터링부(240), 메모리(250), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)를 포함하여 구성될 수 있다. 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)를 합쳐서 “예측부”라고 지칭될 수 있다. 역양자화부(220), 역변환부(230)는 레지듀얼 처리부에 포함될 수 있다.
영상 복호화 장치(200)를 구성하는 복수의 구성부들의 전부 또는 적어도 일부는 실시예에 따라 하나의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어 디코더 또는 프로세서)로 구현될 수 있다. 또한 메모리(170)는 DPB를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구현될 수 있다.
비디오/영상 정보를 포함하는 비트스트림을 수신한 영상 복호화 장치(200)는 도 1의 영상 부호화 장치(100)에서 수행된 프로세스에 대응하는 프로세스를 수행하여 영상을 복원할 수 있다. 예를 들어, 영상 복호화 장치(200)는 영상 부호화 장치에서 적용된 처리 유닛을 이용하여 디코딩을 수행할 수 있다. 따라서 디코딩의 처리 유닛은 예를 들어 코딩 유닛일 수 있다. 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛이거나 또는 최대 코딩 유닛을 분할하여 획득될 수 있다. 그리고, 영상 복호화 장치(200)를 통해 디코딩 및 출력된 복원 영상 신호는 재생 장치(미도시)를 통해 재생될 수 있다.
영상 복호화 장치(200)는 도 1의 영상 부호화 장치로부터 출력된 신호를 비트스트림 형태로 수신할 수 있다. 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 디코딩될 수 있다. 예를 들어, 엔트로피 디코딩부(210)는 상기 비트스트림을 파싱하여 영상 복원(또는 픽처 복원)에 필요한 정보(예컨대, 비디오/영상 정보)를 도출할 수 있다. 상기 비디오/영상 정보는 어댑테이션 파라미터 세트(APS), 픽처 파라미터 세트(PPS), 시퀀스 파라미터 세트(SPS) 또는 비디오 파라미터 세트(VPS) 등 다양한 파라미터 세트에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 비디오/영상 정보는 일반 제한 정보(general constraint information)를 더 포함할 수 있다. 영상 복호화 장치는 영상을 디코딩하기 위해 상기 파라미터 세트에 관한 정보 및/또는 상기 일반 제한 정보를 추가적으로 이용할 수 있다. 본 개시에서 언급된 시그널링 정보, 수신되는 정보 및/또는 신택스 요소들은 상기 디코딩 절차를 통하여 디코딩됨으로써 상기 비트스트림으로부터 획득될 수 있다. 예컨대, 엔트로피 디코딩부(210)는 지수 골롬 부호화, CAVLC 또는 CABAC 등의 코딩 방법을 기초로 비트스트림 내 정보를 디코딩하고, 영상 복원에 필요한 신택스 엘리먼트의 값, 레지듀얼에 관한 변환 계수의 양자화된 값들을 출력할 수 있다. 보다 상세하게, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은, 비트스트림에서 각 구문 요소에 해당하는 빈을 수신하고, 디코딩 대상 구문 요소 정보와 주변 블록 및 디코딩 대상 블록의 디코딩 정보 혹은 이전 단계에서 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥(context) 모델을 결정하고, 결정된 문맥 모델에 따라 빈(bin)의 발생 확률을 예측하여 빈의 산술 디코딩(arithmetic decoding)을 수행하여 각 구문 요소의 값에 해당하는 심볼을 생성할 수 있다. 이때, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은 문맥 모델 결정 후 다음 심볼/빈의 문맥 모델을 위해 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥 모델을 업데이트할 수 있다. 엔트로피 디코딩부(210)에서 디코딩된 정보 중 예측에 관한 정보는 예측부(인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265))로 제공되고, 엔트로피 디코딩부(210)에서 엔트로피 디코딩이 수행된 레지듀얼 값, 즉 양자화된 변환 계수들 및 관련 파라미터 정보는 역양자화부(220)로 입력될 수 있다. 또한, 엔트로피 디코딩부(210)에서 디코딩된 정보 중 필터링에 관한 정보는 필터링부(240)로 제공될 수 있다. 한편, 영상 부호화 장치로부터 출력된 신호를 수신하는 수신부(미도시)가 영상 복호화 장치(200)의 내/외부 엘리먼트로서 추가적으로 구비될 수 있고, 또는 수신부는 엔트로피 디코딩부(210)의 구성요소로서 구비될 수도 있다.
한편, 본 개시에 따른 영상 복호화 장치는 비디오/영상/픽처 복호화 장치라고 불릴 수 있다. 상기 영상 복호화 장치는 정보 디코더(비디오/영상/픽처 정보 디코더) 및/또는 샘플 디코더(비디오/영상/픽처 샘플 디코더)를 포함할 수도 있다. 상기 정보 디코더는 엔트로피 디코딩부(210)를 포함할 수 있고, 상기 샘플 디코더는 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산부(235), 필터링부(240), 메모리(250), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
역양자화부(220)에서는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 출력할 수 있다. 역양자화부(220)는 양자화된 변환 계수들을 2차원의 블록 형태로 재정렬할 수 있다. 이 경우 상기 재정렬은 영상 부호화 장치에서 수행된 계수 스캔 순서에 기반하여 수행될 수 있다. 역양자화부(220)는 양자화 파라미터(예를 들어 양자화 스텝 사이즈 정보)를 이용하여 양자화된 변환 계수들에 대한 역양자화를 수행하고, 변환 계수들(transform coefficient)을 획득할 수 있다.
역변환부(230)에서는 변환 계수들을 역변환하여 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록, 레지듀얼 샘플 어레이)를 획득할 수 있다.
예측부는 현재 블록에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부는 엔트로피 디코딩부(210)로부터 출력된 상기 예측에 관한 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있고, 구체적인 인트라/인터 예측 모드(예측 기법)를 결정할 수 있다.
예측부가 후술하는 다양한 예측 방법(기법)을 기반으로 예측 신호를 생성할 수 있음은 영상 부호화 장치(100)의 예측부에 대한 설명에서 언급된 바와 동일하다.
인트라 예측부(265)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 인트라 예측부(185)에 대한 설명은 인트라 예측부(265)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
인터 예측부(260)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록을 유도할 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기초하여 움직임 정보를 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측할 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 방향(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다. 인터 예측의 경우에, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(260)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 수신한 후보 선택 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출할 수 있다. 다양한 예측 모드(기법)를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 상기 예측에 관한 정보는 상기 현재 블록에 대한 인터 예측의 모드(기법)를 지시하는 정보를 포함할 수 있다.
가산부(235)는 획득된 레지듀얼 신호를 예측부(인터 예측부(260) 및/또는 인트라 예측부(265) 포함)로부터 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플 어레이)에 더함으로써 복원 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플 어레이)를 생성할 수 있다. 가산부(155)에 대한 설명은 가산부(235)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
한편, 후술하는 바와 같이 픽처 디코딩 과정에서 LMCS (luma mapping with chroma scaling)가 적용될 수도 있다.
필터링부(240)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(240)는 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(250), 구체적으로 메모리(250)의 DPB에 저장할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다.
메모리(250)의 DPB에 저장된 (수정된) 복원 픽처는 인터 예측부(260)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 메모리(250)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 디코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(260)에 전달할 수 있다. 메모리(250)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(265)에 전달할 수 있다.
본 명세서에서, 인코딩 장치(100)의 필터링부(160), 인터 예측부(180) 및 인트라 예측부(185)에서 설명된 실시예들은 각각 영상 복호화 장치(200)의 필터링부(240), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)에도 동일 또는 대응되도록 적용될 수 있다.
인트라 예측 개요
도 4는 인트라 예측을 수행하여 현재 블록의 예측 블록(예측된 블록)을 생성하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4에 도시된 과정은 도 2의 인트라 예측부(185) 및/또는 도 3의 인트라 예측부(265)에서 수행될 수 있다.
인트라 예측은 현재 블록이 속하는 픽처(이하, 현재 픽처) 내의 참조 샘플들을 기반으로 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 생성하는 예측을 나타낼 수 있다. 현재 블록에 인트라 예측이 적용되는 경우, 현재 블록의 인트라 예측에 사용할 주변 참조 샘플들이 도출될 수 있다. 상기 현재 블록의 주변 참조 샘플들은 nWxnH 크기의 현재 블록의 좌측(left) 경계에 인접한 샘플 및 좌하측(bottom-left)에 이웃하는 총 2xnH 개의 샘플들, 현재 블록의 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 우상측(top-right)에 이웃하는 총 2xnW 개의 샘플들 및 현재 블록의 좌상측(top-left)에 이웃하는 1개의 샘플을 포함할 수 있다. 또는, 상기 현재 블록의 주변 참조 샘플들은 복수열의 상측 주변 샘플들 및 복수행의 좌측 주변 샘플들을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 현재 블록의 주변 참조 샘플들은 nWxnH 크기의 현재 블록의 우측(right) 경계에 인접한 총 nH 개의 샘플들, 현재 블록의 하측(bottom) 경계에 인접한 총 nW 개의 샘플들 및 현재 블록의 우하측(bottom-right)에 이웃하는 1개의 샘플을 포함할 수도 있다.
영상 부호화 장치에 있어서, 현재 블록에 대해 도 4의 인트라 예측을 수행할지의 판단은 RDO(rate-distortion optimization) 기반으로 수행될 수 있다. 예컨대, 인터 예측보다 인트라 예측이 효율적일 때, 현재 블록에 대한 예측 모드는 인트라 예측 모드로 결정될 수 있다. 그러나, 영상 부호화 장치에 있어서, 현재 블록에 대한 예측 모드를 결정하는 방법은 상기 예로 한정되지 않는다.
영상 복호화 장치에 있어서, 현재 블록에 대해 도 4의 인트라 예측을 수행할지의 판단은 현재 블록의 예측 모드에 관한 정보에 기초하여 수행될 수 있다. 현재 블록의 예측 모드에 관한 정보는 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인지 인터 예측 모드인지를 나타내는 정보일 수 있다. 현재 블록의 예측 모드에 관한 정보는 비트스트림을 통해 명시적으로 시그널링될 수도 있고, 현재 블록에 관한 부호화 파라미터에 기초하여 암묵적으로 유도될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 부호화/복호화 방법은 인트라 예측 모드를 결정하는 단계(S410), 참조 샘플을 구성하는 단계(S420) 및/또는 인트라 예측을 수행하는 단계(S430)를 포함할 수 있다.
현재 블록에 대해 인트라 예측이 수행되는 것으로 결정되는 경우, 영상 부호화 장치 혹은 영상 복호화 장치는 인트라 예측에 활용될 수 있는 적어도 하나 이상의 인트라 예측 기법의 종류를 결정할 수 있다. 이하의 명세서에서, 인트라 예측을 수행하기 위해 활용될 수 있는 부호화/복호화 방법을 인트라 예측 기법이라 정의한다. 예컨대, 인트라 예측 기법은 인트라 예측 모드를 결정하는데 사용되는 부호화/복호화 방법, 참조 샘플을 구성하는데 사용되는 부호화/복호화 방법 및/또는 예측 샘플을 유도하는데 사용되는 부호화/복호화 방법 중 하나를 의미할 수 있다. 즉, 결정되는 인트라 예측 기법에 기초하여, 도 4의 단계 S410 내지 단계 S430 중 적어도 하나가 수행될 수 있다.
단계 S410에서, 현재 블록의 인트라 예측 모드는 비방향성 인트라 예측 모드들과 방향성 인트라 예측 모드들을 포함하는 복수의 인트라 예측 모드들 중에서 하나로 결정될 수 있다. 현재 블록의 인트라 예측 모드가 비방향성 인트라 예측 모드인 경우, 현재 블록의 주변(neighboring) 참조 샘플들의 평균(average) 혹은 인터폴레이션(interpolation)을 기반으로 현재 블록의 예측 샘플이 유도될 수 있다. 현재 블록의 인트라 예측 모드가 방향성 인트라 예측 모드인 경우, 현재 블록의 주변 참조 샘플들 중 예측 대상 샘플에 대하여 특정 (예측) 방향에 존재하는 참조 샘플을 기반으로 현재 블록의 예측 샘플을 유도될 수 있다.
일 예로, 인트라 예측 기법이 MPM(Most Probable Mode)인 경우, 현재 블록의 인트라 예측 모드는 주변 블록의 인트라 예측 모드를 이용하여 결정될 수 있다. 예컨대, 영상 복호화 장치는 현재 블록의 주변 블록의 인트라 예측 모드 및 추가적인 후보 모드들을 기반으로 도출된 MPM 리스트 내 MPM 후보들 중 하나를, 영상 부호화 장치로부터 수신된 MPM 인덱스를 기반으로 선택할 수 있다. 이때, 주변 블록은 현재 블록의 좌측 및/또는 상단 주변 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 MPM 리스트에 포함되지 않는 경우, 영상 복호화 장치는 MPM 리스트에 포함되어 있지 않은 인트라 예측 모드들 중 하나를 현재 블록의 인트라 예측 모드로 결정할 수 있다.
다른 예로, 인트라 예측 기법이 선형 보간 인트라 예측(Linear interpolation intra prediction, LIP)인 경우, 현재 블록의 예측 샘플은, 주변 참조 샘플들 중 현재 블록의 예측 대상 샘플을 기준으로 현재 블록의 인트라 예측 모드의 예측 방향에 위치하는 제 1 주변 샘플과 그 반대 방향에 위치하는 제 2 주변 샘플과의 보간을 통하여 생성될 수 있다.
또 다른 예로, 인트라 예측 기법이 LM(Linear Model) 모드인 경우, 선형 모델(linear model)을 이용하여 루마 샘플들을 기반으로 크로마 예측 샘플들이 생성될 수 있다.
또 다른 예로, 인트라 예측 기법이 PDPC(Position dependent intra prediction)인 경우, 필터링된 주변 참조 샘플들을 기반으로 현재 블록의 임시 예측 샘플을 도출하고, 기존의 주변 참조 샘플들, 즉, 필터링되지 않은 주변 참조 샘플들 중 상기 인트라 예측 모드에 따라 도출된 적어도 하나의 참조 샘플과 상기 임시 예측 샘플을 가중합(weighted sum)하여 상기 현재 블록의 예측 샘플을 도출할 수 있다.
또 다른 예로, 인트라 예측 기법이 multi-reference line intra prediction (MRL) 또는 MRL 기반 인트라 예측인 경우, 현재 블록의 주변 다중 참조 샘플 라인 중 가장 예측 정확도가 높은 참조 샘플 라인을 선택하여 해당 라인에서 예측 방향에 위치하는 참조 샘플을 이용하여 예측 샘플을 도출할 수 있다. 이 때, 사용된 참조 샘플 라인에 관한 정보(예컨대, intra_luma_ref_idx)가 비트스트림에 부호화되어 시그널링될 수 있다.
또 다른 예로, 인트라 예측 기법이 Intra Sub-Partitions (ISP) 또는 ISP 기반 인트라 예측인 경우, 현재 블록이 수직 또는 수평의 서브 파티션 혹은 ISP 서브 블록들로 분할되고, 각 서브 파티션에 대해 동일한 인트라 예측 모드를 기반으로 인트라 예측이 수행될 수 있다. 이 때, 인트라 예측의 주변 참조 샘플들은 각 ISP 서브 블록 단위로 도출될 수 있다. 즉, 부호화/복호화 순서 상 이전 ISP 서브 블록의 복원된 샘플이 현재 서브 블록의 주변 참조 샘플로서 이용될 수 있다.
상기 인트라 예측 기법들은 방향성 또는 비방향성의 인트라 예측 모드와 구분하여 인트라 예측 타입 또는 부가 인트라 예측 모드 등 다양한 용어로 불릴 수 있다.
예컨대, 복수의 인트라 예측 기법들은 상기 예로 한정되지 않으며, 일부 인트라 예측 기법들이 생략되거나 다른 인트라 예측 기법들이 추가될 수 있다. 예컨대, 필요에 따라서 도출된 예측 샘플에 대한 후처리 필터링을 수행하는 인트라 예측 기법이 추가될 수 있다. 또한, 복수의 인트라 예측 기법들은 배타적으로 사용될 수도 있고, 현재 블록에 대해 둘 이상의 인트라 예측 기법들이 적용될 수도 있다.
소정의 인트라 예측 기법이 현재 블록에 대해 적용되는지 여부를 결정하기 전에, 해당 인트라 예측 기법이 현재 블록에 대해 가용한지 여부가 먼저 판단될 수 있다. 예컨대, 현재 블록에 대한 부호화 파라미터에 기초하여 현재 블록에 대해 해당 인트라 예측 기법이 가용한지 여부가 판단될 수 있다. 이때, 부호화 파라미터는 현재 블록의 크기(너비 및/또는 높이), 현재 블록의 색 성분 또는 다른 인트라 예측 기법의 적용 여부 등을 포함할 수 있다.
또한, 해당 인트라 예측 기법이 현재 블록에 대해 가용한지 여부의 판단은 시퀀스, 픽처, 슬라이스, CTU 등 현재 블록의 상위 레벨에서 시그널링되는 정보에 기초하여 수행될 수 있다. 예컨대, 시퀀스 레벨에서 전송되는 정보가 소정의 인트라 예측 기법이 가용하지 않음을 나타낼 때, 해당 시퀀스에 속한 블록들에 대해서는 해당 인트라 예측 기법이 가용하지 않은 것으로 판단될 수 있다.
현재 블록에 대해 소정의 인트라 예측 기법이 가용한 것으로 판단된 경우, 영상 부호화 장치는 다양한 방법을 이용하여 현재 블록에 대해 해당 인트라 예측 기법이 적용되는지 여부를 결정할 수 있다. 예컨대, 영상 부호화 장치는 RDO 기반으로 해당 인트라 예측 기법의 적용 여부를 결정할 수 있다. 영상 부호화 장치는 해당 인트라 예측 기법의 적용 여부에 관한 정보(이하, 인트라 예측 기법 정보라 함)를 비트스트림에 부호화하여 시그널링할 수 있다. 인트라 예측 기법 정보는 해당 인트라 예측 기법에 따라 다양한 형태로 부호화될 수 있다.
단계 S420에서, 현재 블록의 주변 참조 샘플들로부터 현재 블록의 인트라 예측에 이용될 참조 샘플이 구성될 수 있다.
단계 S410에서 결정된 현재 블록의 인트라 예측 모드 및 단계 S420에서 구성된 참조 샘플에 기초하여, 단계 S430에서 현재 블록에 대한 인트라 예측이 수행되어 현재 블록의 예측 블록이 생성될 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 현재 블록의 예측 블록(예측된 블록)은 현재 블록의 레지듀얼 신호와 더해져서 현재 블록의 복원 신호를 생성하는데 이용될 수 있다.
ISP(Intra Sub-Partitions) 모드 개요
도 5는 인트라 예측 기법 중 인트라 서브 파티션(ISP)을 설명하기 위한 도면이다.
종래의 인트라 예측은 현재 부호화/복호화 대상 블록(현재 블록)을 하나의 단위로 간주하여 분할없이 부호화/복호화를 수행한다. 그러나 ISP가 적용되는 경우, 현재 블록을 수평 방향 혹은 수직 방향으로 분할하여 인트라 예측 부호화/복호화가 수행될 수 있다. 이 때, 분할된 ISP 서브 블록 단위로 부호화/복호화를 수행하여 복원된 ISP 서브 블록이 생성되고, 복원된 ISP 서브 블록은 다음 분할된 ISP 서브 블록의 참조 블록으로 사용될 수 있다.
현재 블록에 대해 ISP 모드가 적용되는 경우, 현재 블록을 수평 방향 혹은 수직 방향으로 분할하여 획득된 ISP 서브 블록들의 각각에 대해 인트라 예측이 수행될 수 있다. 즉, ISP 서브 블록 단위로 인트라 예측, 레지듀얼 신호 생성 및 복원 신호 생성이 수행되고, 복원된 서브 파티션의 복원 신호는 다음 서브 파티션의 인트라 예측의 참조 샘플로서 사용될 수 있다.
영상 부호화 장치는 다양한 방법(예컨대, RDO 기반의 방법)으로 ISP 분할 방향을 결정할 수 있다. 결정된 분할 방향은 ISP의 분할 방향에 관한 정보로서 비트스트림을 통해 명시적으로 시그널링될 수 있다. 영상 복호화 장치는 시그널링된 분할 방향에 관한 정보에 기초하여 현재 블록의 ISP 분할 방향을 결정할 수 있다. 현재 블록의 크기(너비 또는 높이) 등 현재 블록의 부호화 파라미터에 의해 ISP 분할 방향이 암묵적으로 결정되는 경우, 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치는 동일한 방법으로 현재 블록의 ISP 분할 방향을 결정할 수 있다.
현재 블록을 분할하여 획득된 ISP 서브 블록들은 각각은 최소 16개의 샘플을 포함할 것이 요구될 수 있다. 예컨대, 현재 블록이 4x4 블록인 경우, ISP가 적용되지 않는 것으로 암묵적으로 결정될 수 있다. 또한, 현재 블록이 4x8 블록 또는 8x4 블록인 경우, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, ISP가 적용되는 현재 블록은 2개의 ISP 서브 블록들로 분할될 수 있다. 또한, 현재 블록이 4x4 블록, 4x8 블록 또는 8x4 블록이 아닌 경우에는, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, ISP가 적용되는 현재 블록은 4개의 ISP 서브 블록들로 분할될 수 있다. 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시된 예에서, ISP 분할 방향이 수평 방향인 경우, 상단의 ISP 서브 블록부터 하단의 ISP 서브 블록의 순서로 부호화 및/또는 복호화가 수행될 수 있다. 또한, 분할 방향이 수직 방향인 경우, 좌측의 ISP 서브 블록부터 우측의 ISP 서브 블록의 순서로 부호화 및/또는 복호화가 수행될 수 있다.
도 6은 인트라 예측 정보의 비트스트림의 구조를 예시한 도면이다.
현재 블록에 대해 ISP가 가용한지 여부는 아래의 수학식 1에 기반하여 판단될 수 있다. 수학식 1의 조건은 현재 블록의 루마 성분 블록을 기준으로 판단될 수 있다. 즉, 아래의 조건에서 현재 블록의 너비, 높이 및 위치는 각각 현재 블록의 루마 성분 블록의 너비, 높이 및 위치를 의미할 수 있다.
[수학식 1]
intra_luma_ref_idx[ x0 ][ y0 ] = = 0
cbWidth <= MaxTbSizeY || cbHeight <= MaxTbSizeY
cbWidth * cbHeight > MinTbSizeY * MinTbSizeY
예컨대, 현재 블록에 대한 수학식 1의 조건들이 모두 만족될 때, 현재 블록에 대해 ISP가 가용한 것으로 판단될 수 있다. 현재 블록에 대해 ISP가 가용한 것으로 판단된 후, 현재 블록에 대해 ISP를 적용할 지 여부가 판단될 수 있다.
상기 ISP 가용 조건에서 (x0, y0)는 현재 블록의 좌상단 샘플의 위치를 나타내는 좌표일 수 있다. 또한, intra_luma_ref_idx[x0][y0]는 현재 블록의 예측에 사용된 참조 라인을 나타내는 정보일 수 있다. 상기 ISP 가용 조건에 따르면, intra_luma_ref_idx가 0일 때, 즉, 현재 블록의 예측에 사용된 참조 라인이 0번 라인(현재 블록에 바로 인접한 참조 라인)인 경우에 현재 블록에 대한 ISP가 가용한 것으로 판단될 수 있다. 현재 블록의 예측에 사용된 참조 라인이 0번 라인 이외의 라인인 경우, 현재 블록에 대해 ISP가 가용하지 않은 것으로 판단될 수 있다.
상기 수학식 1의 조건에서, cbWidth와 cbHeight는 각각 현재 블록의 너비와 높이를 의미할 수 있다. 또한, MaxTbSizeY와 MinTbSizeY는 각각 현재 블록에 대한 최대 변환 크기와 최소 변환 크기를 의미할 수 있다. 전술한 바와 같이 레지듀얼 처리는 변환 또는 역변환을 포함할 수 있다. 이때, 변환 또는 역변환이 가용한 변환 블록의 크기는 기정의되거나 비트스트림을 통해 시그널링될 수 있다. 즉, 최대 변환 크기는 변환 또는 역변환이 수행될 수 있는 변환 블록의 최대 크기를 의미할 수 있다. 또한, 최소 변환 크기는 변환 또는 역변환이 수행될 수 있는 변환 블록의 최소 크기를 의미할 수 있다. 예컨대, 현재 블록의 크기가 최대 변환 크기보다 큰 경우, 현재 블록은 둘 이상의 변환 블록들로 분할될 수 있다. 또한, 현재 블록은 최소 변환 크기보다 작은 크기의 변환 블록들로 분할될 수 없다. 최대 변환 크기 및/또는 최소 변환 크기는 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치에서 기정의되거나, 블록의 상위 레벨에서 시그널링되는 정보에 기반하여 유도될 수 있다.
상기 수학식 1 조건에 따르면, cbWidth 또는 cbHeight 중 적어도 하나가 MaxTbSizeY 이하일 경우에만 현재 블록에 대해 ISP가 가용한 것으로 판단될 수 있다. 즉, cbWidth와 cbHeight가 모두 MaxTbSizeY 보다 큰 경우, 현재 블록에 대해 ISP가 가용하지 않은 것으로 판단될 수 있다. cbWidth가 MaxTbSizeY 보다 크고 cbHeight가 MaxTbSizeY 이하이며 현재 블록에 대해 ISP가 적용되는 경우, ISP 분할 방향은 후술하는 바와 같이 수직 방향으로 결정될 수 있다. cbHeight가 MaxTbSizeY 보다 크고 cbWidth가 MaxTbSizeY 이하이며 현재 블록에 대해 ISP가 적용되는 경우, ISP 분할 방향은 후술하는 바와 같이 수평 방향으로 결정될 수 있다.
상기 수학식 1 조건에 따르면, cbWidth * cbHeight가 MinTbSizeY * MinTbSizeY 보다 클 때, 현재 블록에 대해 ISP가 가용한 것으로 판단될 수 있다. cbWidth * cbHeight는 현재 블록의 면적 또는 현재 블록에 포함된 샘플의 개수를 의미할 수 있다. 예컨대, MinTbSizeY가 4일 경우, 현재 블록에 포함된 샘플의 개수가 16(4 * 4)개 보다 많은 경우에만 현재 블록에 대해 ISP가 가용한 것으로 판단될 수 있다.
예컨대, 영상 부호화 장치는 ISP의 적용 유무를 블록 단위로 전송할 수 있다. 구체적으로 영상 부호화 장치는 구문 요소 intra_subpartions_mode_flag를 이용하여 현재 블록에 대해 ISP가 적용되는지 여부를 시그널링할 수 있다. 예컨대, intra_subpartions_mode_flag가 제 1 값을 가지는 경우, 현재 블록에 대해 ISP가 적용되고, intra_subpartions_mode_flag가 제 2 값을 가지는 경우, 현재 블록에 대해 ISP가 적용되지 않을 수 있다.
현재 블록에 대해 ISP가 적용되는 경우(intra_subpartions_mode_flag==1), 영상 부호화 장치는 구문 요소 intra_subpartions_split_flag를 이용하여 현재 블록의 ISP 분할 방향을 시그널링할 수 있다. 예컨대, intra_subpartions_split_flag가 제 1 값을 가지는 경우, 현재 블록의 ISP 분할 방향은 수평 방향으로 결정될 수 있다. 반면, intra_subpartions_split_flag가 제 2 값을 가지는 경우, 현재 블록의 ISP 분할 방향은 수직 방향으로 결정될 수 있다. 이때, intra_subpartions_split_flag는 현재 블록의 크기, 위치, 최대 변환 크기, 최소 변환 크기 중 적어도 하나를 기반으로 부호화/복호화 여부가 결정될 수 있다. 구체적으로, 현재 블록의 너비 및 높이가 현재 블록의 최대 변환 크기 보다 작거나 같은 경우(cbWidth <= MaxTbSizeY && cbHeight <= MaxTbSizeY), intra_subpartions_split_flag가 부호화/복호화될 수 있다.
현재 블록에 대해 ISP가 적용되는 경우, 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드가 모든 ISP 서브 블록들에 대해 동일하게 적용되고, ISP 서브 블록 단위로 주변 참조 샘플이 도출될 수 있다. ISP 서브 블록의 주변 참조 샘플을 이용하여 인트라 예측이 재귀적으로 수행됨에 따라 인트라 예측 성능이 향상될 수 있다. 현재 블록에 대해 ISP가 적용되는 경우, ISP 서브 블록 단위로 레지듀얼 샘플 처리 절차가 수행될 수 있다. 예컨대, 각 ISP 서브 블록에 대하여 인트라 예측 샘플들이 도출되고, 여기에 해당 서브 블록에 대한 레지듀얼 샘플들이 더해져 복원 샘플들이 획득될 수 있다.
CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding) 및 레지듀얼 신호 부호화/복호화 개요
영상 부호화/복호화 장치는 CABAC을 이용하여 영상 정보를 부호화/복호화할 수 있다. 영상 정보의 일부 또는 전부는 도 2의 엔트로피 인코딩부(190)에 의하여 엔트로피 인코딩될 수 있고, 영상 정보의 일부 또는 전부는 엔트로피 디코딩부(210)에 의하여 엔트로피 디코딩될 수 있다. 후술하는 레지듀얼 신호에 포함되는 구문 요소들은 CABAC 기반으로 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다.
도 7은 CABAC 엔트로피 인코딩 방법을 설명하기 위한 도면이다.
입력 신호가 이진값이 아닌 구문 요소인 경우, 이진화부(810)를 통해 입력 신호가 이진값으로 변환될 수 있다. 입력 신호가 이미 이진값인 경우에는 이진화 과정이 수행되지 않을 수 있다. 이때, 이진값을 구성하는 각각의 이진수 0 또는 1을 빈(bin)이라고 할 수 있다. 예컨대, 이진화된 후의 이진열이 110인 경우 1, 1, 0 각각은 하나의 빈일 수 있다. 하나의 구문 요소에 대한 이진, 이진열은 해당 구문 요소의 값을 나타낼 수 있다.
이진화된 빈들은 정규 부호화 엔진(820) 또는 바이패스 부호화 엔진(830)으로 입력될 수 있다. 문맥 모델 결정부(840)는 해당 빈에 대해 확률값을 반영하는 문맥 모델(context model)을 할당하고, 정규 부호화 엔진(820)은 할당된 문맥 모델에 기반해 해당 빈을 부호화할 수 있다. 정규 부호화 엔진(820)에서의 각 빈에 대한 부호화를 수행된 뒤, 해당 빈에 대한 확률 모델이 갱신될 수 있다. 이렇게 부호화되는 빈들을 문맥 부호화 빈(context-coded bin)이라 할 수 있다. 바이패스 부호화 엔진(830)에서는 입력된 빈에 대해 확률을 추정하는 절차와 부호화 후에 해당 빈에 적용했던 확률 모델을 갱신하는 절차가 생략될 수 있다. 바이패스 부호화 엔진(830)은 문맥을 할당하는 대신 균일한 확률 분포를 적용해 입력되는 빈을 부호화함으로써 부호화 속도를 향상시킬 수 있다. 바이패스 부호화 엔진(830)을 통해 부호화되는 빈들은 바이패스 빈(bypass bin)이라 할 수 있다.
엔트로피 인코딩부(190)는 정규 부호화 엔진(820)을 통해 부호화를 수행할 것인지, 바이패스 부호화 엔진(830)을 통해 부호화를 수행할 것인지를 결정하고, 부호화 경로를 스위칭할 수 있다.
한편, 엔트로피 복호화는 도 7의 부호화 과정이 역순으로 진행되어 수행될 수 있다. 엔트로피 디코딩부(210)는 정규 코딩 복호화 엔진 혹은 바이 패스 복호화 엔진 중 하나를 이용하여 비트스트림을 이진열로 복호화할 수 있다. 정규 코딩 엔진에서의 복호화가 수행된 뒤, 해당 빈에 대한 확률 모델이 갱신될 수 있다. 한편 바이패스 복호화 엔진에서는 입력된 비트스트림에 대해 확률을 추정하는 절차 및 확률 모델을 갱신하는 절차가 생략될 수 있다. 정규 코딩 복호화 엔진 혹은 바이패스 복호화 엔진 중 하나를 통해 생성된 빈은 역이진화부의 선택적인 역이진화를 통해, 최초 입력 신호 였던 구문 요소로 최종 복원될 수 있다.
레지듀얼 샘플들은 변환, 양자화 과정을 거쳐 양자화된 변환 계수들을 이용하여 유도될 수 있다. 양자화된 변환 계수들은 변환 계수들이라 정의될 수 있다. 블록 내 변환 계수들은 레지듀얼 정보의 형태로 시그널링될 수 있다. 레지듀얼 정보는 레지듀얼 코딩 구문 요소를 포함할 수 있다. 영상 부호화 장치는 레지듀얼 정보로 레지듀얼 코딩 구문 요소를 구성하고 이를 부호화하여 비트스트림 형태로 출력할 수 있다. 반면 영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 레지듀얼 코딩 구문 요소를 복호화하여 양자화된 변환 계수들을 획득할 수 있다. 이하 레지듀얼 코딩 구문 요소는 구문 요소라 지칭될 수 있다.
일 예로, 변환 계수는 last_sig_coeff_x_prefix, last_sig_coeff_y_prefix, last_sig_coeff_x_suffix, last_sig_coeff_y_suffix, coded_sub_block_flag, sig_coeff_flag, abs_level_gtX_flag, par_level_flag, abs_remainder, dec_abs_level, coeff_sign_flag 중 적어도 하나의 레지듀얼 코딩 구문 요소를 이용하여 부호화/복호화될 수 있다. 변환 계수를 구문 요소를 이용하여 부호화/복호화하는 프로세스를 레지듀얼 (데이터) 코딩 또는 (변환) 계수 코딩이라 정의할 수 있다. 이때, 변환/양자화 과정은 생략될 수 있다. 이하, 상술한 각각의 구문 요소에 대해서 자세히 설명한다. 이하에서 설명하는 구문 요소의 명칭은 예시로서, 구문 요소의 명칭에 의해 본 개시의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
구문 요소 last_sig_coeff_x_prefix, last_sig_coeff_y_prefix, last_sig_coeff_x_suffix, last_sig_coeff_y_suffix는 연관된 블록 내의 마지막 0이 아닌 계수의 (x, y) 위치 정보를 부호화 하는 구문 요소이다. 이때, 연관된 블록은 부호화 블록(Coding Block, CB) 또는 변환 블록(Transform Block, TB)일 수 있다. 이하, 변환, 양자화 및 레지듀얼 코딩 프로세스에서의 블록은 부호화 블록 또는 변환 블록일 수 있다.
구체적으로, last_sig_coeff_x_prefix는 변환 블록 내 스캔 순서에서의 마지막 유효 계수(significant coefficient)의 열 위치의 프리픽스(prefix)를 지시하고, last_sig_coeff_y_prefix는 상기 변환 블록 내 상기 스캔 순서에서의 마지막 유효 계수의 행 위치의 프리픽스를 지시할 수 있다. last_sig_coeff_x_suffix는 상기 변환 블록 내 상기 스캔 순서에서의 마지막 유효 계수의 열 위치의 서픽스(suffix)를 지시하고, last_sig_coeff_y_suffix는 상기 변환 블록 내 상기 스캔 순서에서의 마지막 유효 계수의 행 위치의 서픽스를 지시할 수 있다. 유효 계수는 0이 아닌 계수를 의미할 수 있다. 스캔 순서는 우상향 대각 스캔 순서, 수평 스캔 순서 및 수직 스캔 순서 중 하나일 수 있다. 이때, 수평 스캔 순서는 좌측부터 우측 방향의 스캔 순서를 의미할 수 있고, 수직 스캔 순서는 상단부터 하단 방향의 스캔순서를 의미할 수 있다. 스캔 순서는 대상 블록에 인트라/인터 예측이 적용되는지 여부 및/또는 구체적인 인트라/인터 예측 모드를 기반으로 결정될 수 있다.
구문 요소 coded_sub_block_flag는 현재 블록이 4x4 서브 블록들로 분할될 때, 각 4x4 서브 블록들이 0이 아닌 계수가 포함하는지 여부를 지시하는 구문 요소일 수 있다. 이때 서브 블록은 계수 그룹(coefficient group, CG)으로도 표현될 수 있다.
예컨대, coded_sub_block_flag의 값이 0이면 더 이상 전송할 정보가 없으므로 서브 블록에 대한 부호화 과정이 종료될 수 있다. 반대로, coded_sub_block_flag의 값이 1이면 sig_coeff_flag 부호화/복호화 과정이 수행될 수 있다. 스캔 순서에 따를 시, 마지막으로 0이 아닌 계수를 포함하는 서브 블록에 대해서는 coded_sub_block_flag에 대한 시그널링이 수행되지 않을 수 있다. 이는 좌상단 서브 블록의 경우 DC 계수가 존재하므로, 0이 아닌 계수가 존재하는 확률이 높기 때문일 수 있다. 따라서 마지막 0이 아닌 계수를 포함하는 서브 블록에 대해서는 coded_sub_block_flag가 부호화되지 않고, 그 값이 1로 설정될 수 있다.
coded_sub_block_flag가 현재 서브 블록 내에 0이 아닌 계수가 존재함을 지시하면, 역으로 스캔된 순서에 따라 이진값을 갖는 sig_coeff_flag가 부호화/복호화될 수 있다. 스캔 순서에 따라 해당 스캔 위치(n)의 계수에 대해 1비트 구문 요소 sig_coeff_flag[n]이 부호화/복호화될 수 있다. 구문 요소 sig_coeff_flag[n]는 현재 스캔 위치의 계수가 0의 값을 가지는지 여부를 지시하는 구문 요소 일 수 있다. 마지막 0이 아닌 계수를 포함하고 있는 하위 블록의 경우, 마지막 0이 아닌 계수에 대해서는 sig_coeff_flag[n]가 부호화/복호화될 필요가 없으므로 부호화/복호화 과정이 생략될 수 있다.
sig_coeff_flag[n]가 1인 경우에만 레벨 정보 부호화/복호화가 수행될 수 있다. 이때, 레벨 정보 부호화/복호화 과정은 상술한 구문 요소들 중 적어도 하나를 이용하여 수행될 수 있다. 한편, 구문 요소 sig_coeff_flag[xC][yC]는 현재 블록 내 각 변환 계수 위치(xC, yC)의 변환 계수가 0인지 여부를 지시하는 구문 요소일 수 있다.
sig_coeff_flag[n] 부호화/복호화 이후의 남은 레벨 값은 다음의 수학식 2에 따라 유도될 수 있다.
[수학식 2]
remAbsLevel[n] = | coeff[n] | - 1
이때, 구문 요소 remAbsLevel[n]은 스캔 위치 n에서 부호화/복호화 되어야하는 레벨 값을 지시할 수 있다. coeff[n]는 실제 변환 계수 값을 의미할 수 있다.
구문 요소 abs_level_gtx_flag[n][0]는 스캔 위치 n에서의 remAbsLevel[n]이 1보다 큰지 여부를 지시하는 구문 요소일 수 있다. abs_level_gtX_flag[n][0]의 값이 0이면 해당 위치 계수의 절대값은 1일 수 있다. 반면 abs_level_gtX_flag[n][0]의 값이 1이면, remAbsLevel[n]은 다음의 수학식 3에 따라 유도될 수 있다.
[수학식 3]
remAbsLevel[n] = remAbsLevel[n] - 1
구문 요소 par_level_flag[n]는 다음의 수학식 4에 따라 remAbsLevel[n]의 LSB(least significant coefficient) 값을 부호화/복호화하는데 사용되는 구문 요소일 수 있다. 즉, par_level_flag[n]는 스캔 위치 n의 변환 계수 레벨 값의 패리티(parity)를 지시할 수 있다. par_leve_flag[n] 부호화/복호화 후, remAbsLevel[n]을 다음의 수학식 4에 따라 업데이트될 수 있다.
[수학식 4]
par_level_flag[n] = remAbsLevel[n] & 1
remAbsLevel[n] = remAbsLevel[n] >> 1
구문 요소 abs_level_gtx_flag[n][1]는 스캔 위치 n에서의 remAbsLevel[n]이 3보다 큰지 여부를 지시하는 구문 요소일 수 있다. 예컨대, abs_level_gtX_flag[n][1]가 1인 경우에만 abs_remainder[n]이 부호화/복호화될 수 있다. 일 예로, coeff[n]와 각 구문 요소들의 관계는 다음의 수학식 5와 같을 수 있다. 이때, | coeff[n] |는 변환 계수 레벨 값을 지시하며, 변환 계수에 대한 AbsLevel[n]이라고 표현될 수도 있다. 구문 요소 coeff_sign_flag[n]은 해당 스캔 위치 n에서의 변환 계수 부호(sign)를 지시할 수 있다. 상술한 내용을 종합하면, abs_level_gtx_flag[n][i]는 변환 계수의 절대값이 1 또는 3 중 어느 하나 보다 큰지 여부를 지시하는 구문 요소일 수 있다.
[수학식 5]
| coeff[n] | = sig_coeff_flag[n] + abs_level_gtX_flag[n][0] + par_level_flag[n] + 2 * (abs_level_gtx_flag[n][1] + abs_remainder[n])
한편, CABAC은 높은 성능을 제공하지만 처리량(throughput) 성능이 좋지 않다는 단점을 갖는다. 이는 상술한 CABAC의 정규 부호화 엔진으로 인한 것일 수 있다. 정규 부호화 엔진은 이전 빈의 부호화를 통해 업데이트된 확률 상태와 범위를 사용하기 때문에 높은 데이터 의존성을 보이며, 확률 구간을 읽고 현재 상태를 판단하는데 많은 시간이 소요되는 문제점을 가진다. 이때, 문맥 부호화 빈의 수를 제한하는 경우, CABAC의 처리량 문제가 해결될 수 있다.
일 예로, sig_coeff_flag[n], abs_level_gtX_flag[n][0], par_level_flag[n], abs_level_gtx_flag[n][1]를 표현하기 위해 사용된 빈의 합이 변환 블록의 크기에 따라 제한될 수 있다. 구체적으로, 빈의 합은, ( ( 1 << ( log2TbWidth + log2TbHeight ) ) * 7 ) >> 2의 값으로 제한될 수 있다. 즉, 빈의 합은 현재 CG를 포함하는 변환 블록의 크기의 1.75배의 수로 제한될 수 있으며, 이는 평균적으로 1개의 픽셀 위치 당 1.75개의 문맥 부호화 빈이 사용될 수 있음을 의미할 수 있다. 제한된 문맥 부호화 빈을 모두 사용하는 경우, 나머지 계수들에 대해서는 CABAC이 적용 되지 않고 바이패스 부호화/복호화가 수행될 수 있다. 즉, 부호화/복호화 빈의 수가 4x4 CG에서 32, 2x2 CG에서 8이 되는 경우, sig_coeff_flag[n], abs_level_gtX_flag[n][0], par_level_flag[n], abs_level_gtx_flag[n][1]는 추가로 부호화되지 않을 수 있다. 이때, |coeff[n]|는 기설정된 dec_abs_level[n]으로 부호화/복호화될 수 있다.
변환 스킵 모드에 따른 레지듀얼 신호 부호화/복호화 개요
상술한 바와 같이, 영상 부호화 장치의 변환부(120)은 레지듀얼 신호에 대해 변환을 수행하여, 변환 계수들을 생성할 수 있다. 변환 계수들은 양자화 및 엔트로피 부호화를 통해 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있으며, 영상 복호화 장치의 역변환부(230)는 변환 계수에 대해 역변환을 수행하여 변환 계수들을 복원할 수 있다. 영상 부호화 장치는 특별한 경우, 레지듀얼 신호에 대한 변환을 수행하지 않고, 엔트로피 부호화를 수행할 수 있으며, 영상 부호화 장치의 이러한 동작을 변환 스킵 프로세스 또는 변환 스킵 모드 적용이라 정의할 수 있다. 변환이 생략된 레지듀얼 신호에 대해, 영상 복호화 장치의 역변환부(230)는 역변환을 수행하지 않을 수 있다.
영상 부호화 장치는 현재 블록에 대해 변환 스킵 모드가 적용되는지 여부를 지시하는 정보를 전송할 수 있다. 예컨대, 영상 부호화 장치는 구문 요소 transform_skip_flag를 통해 현재 블록에 대해 변환 스킵 모드가 적용되는지 여부를 시그널링할 수 있다. transform_skip_flag는 현재 블록의 높이, 너비 및 최대 변환 크기 중 적어도 하나에 기반하여 시그널링될 수 있다. 일 예로, 다음의 수학식 6의 조건에 따라 현재 블록의 transform_skip_flag의 부호화/복호화 여부가 결정될 수 있다.
[수학식 6]
transform_skip_enabled_flag && log2TbWidth <= MaxTsSize && log2TbHeight <= MaxTsSize
이때, transform_skip_enabled_flag는 변환 스킵 모드의 적용 가능 여부를 지시하는 구문 요소일 수 있으며, 시퀀스 레벨, 픽처 레벨, 타일 레벨, 타일 그룹 레벨 및 슬라이스 레벨 중 적어도 하나의 레벨에서 시그널링될 수 있다.
현재 블록에 대해 변환 스킵 모드가 적용되는 경우, 상술한 레지듀얼 신호의 부호화/복호화는 다음의 특징에 따라 수행될 수 있다.
변환 스킵 모드가 적용되는 경우, 변환에 의한 에너지 압축이 발생하지 않으므로, 마지막 유효 계수에 대한 전송이 필요하지 않을 수 있다. 즉 변환 스킵이 적용되는 경우 마지막 유효 계수에 대한 정보가 시그널링되지 않을 수 있다. 또한, 변환에 의한 에너지 압축이 발생하지 않으므로 예측 모드에 따라 좌상단에서 우하단으로 진행되는 대각 스캔 방법이 사용될 수 있다. 이 경우, 마지막 유효 계수를 포함하는 서브 블록에 대한 정보는 시그널링되지 않을 수 있다. 한편, 스캐닝 순서가 변환이 적용된 잔차 신호와는 다르므로, 부호화/복호화가 가장 먼저 수행되는 블록은 현재 블록의 좌상단 서브 블록일 수 있다.
또한, 변환 스킵이 적용되는 경우, 모든 서브 블록 내에서 0이 아닌 유효 계수가 발생할 수 있으므로, 구문 요소 coded_sub_block_flag는 모든 서브 블록에 대해 부호화/복호화될 수 있다. 또한, 구문 요소 coded_sub_block_flag의 부호화/복호화를 위한 컨텍스트가 변경될 수 있다. 일 예로, coded_sub_block_flag의 부호화/복호화를 위한 컨텍스트는 현재 블록의 좌측 샘플 및 상단 샘플의 coded_sub_block_flag의 합 또는 논리 합을 이용하여 결정될 수 있다.
도 8은 변환 스킵 모드가 적용되는 경우의 비트스트림 구조를 예시한 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 현재 블록에 대해 변환 스킵 모드가 적용되는 경우의 레지듀얼 신호 비트스트림 구조를 도시한다. 도 8a 내지 8c의 비트스트림 구조는 본 개시의 예시로서, 본 도시에 의해 본 개시의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
변환 스킵 모드 및 ISP 적용에 따른 레지듀얼 신호 부호화/복호화
이하, 현재 블록에 대해 변환 스킵 모드 및 ISP가 적용되는 경우, 레지듀얼 신호를 부호화/복호화하는 방법에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 변환 스킵 모드 및 ISP를 이용한 복호화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참고하면, 변환 스킵 모드 및 ISP를 이용한 복호화 방법은, 현재 블록의 예측 모드에 관한 정보에 기초하여, 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인지 여부를 판단하는 단계(S910), 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드인지 여부를 판단하는 단계(S920), 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인 경우, 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP(Intra Sub-Partitions)인지 여부를 판단하는 단계(S930) 및/또는 현재 블록의 변환 모드 및 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인지 여부에 기초하여, 현재 블록의 변환 계수 블록을 생성하는 단계(S940)를 포함할 수 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 ISP 및 변환 스킵 모드를 이용한 부호화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참고하면, 변환 스킵 모드 및 ISP를 이용한 부호화 방법은, 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인지 여부를 판단하는 단계(S1010), 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드인지 여부를 판단하는 단계(S1020), 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인 경우, 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP(Intra Sub-Partitions)인지 여부를 판단하는 단계(1030S) 및 현재 블록의 변환 모드 및 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인지 여부에 기초하여, 상기 현재 블록의 변환 계수에 관한 정보를 부호화하는 단계(S1040)를 포함할 수 있다.
이하의 실시예에서는, 현재 블록에 변환 스킵 모드 및 ISP가 적용되는 경우, 변환 계수의 부호화/복호화를 위한 레지듀얼 신호를 부호화/복호화하는 방법에 대해서 자세히 설명한다.
실시예#1 : 문맥 모델(Context Model) 결정 방법.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 현재 블록에 대해 ISP가 적용되고, 변환 스킵 모드가 적용되는 경우, 영상 부호화/복호화 장치는 종래의 문맥 모델과는 다른 문맥 모델을 이용하여, 레지듀얼 신호를 부호화/복호화할 수 있다.
현재 블록에 대해 ISP가 적용되는 경우, 현재 샘플과 참조 샘플과의 거리가 종래의 인트라 예측 기법에 비해 가까우므로, 보다 정확한 인트라 예측이 수행될 수 있다. 보다 높은 예측 정밀도로 인해, 레지듀얼 신호는 보다 적은 잔차 레벨을 가질 수 있다. 특히, 현재 블록에 대해 변환 스킵이 적용되는 경우, 픽셀 도메인의 잔차 특성이 유지되므로, 별도의 문맥 모델을 이용하는 경우 보다 효율적인 부호화/복호화가 수행될 수 있다. 즉, 낮은 잔차 레벨에 효과적인 문맥 모델을 이용하여 변환 스킵 모드가 적용된 블록의 레지듀얼 신호를 부호화/복호화하는 경우, 종래에 비해 향상된 부호화/복호화 효율을 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예에 따르면 종래의 인트라 예측 레지듀얼 신호와는 다른 통계적 특성이 문맥 모델에 누적될 수 있으므로 부호화 효율이 추가로 향상될 수 있다. 이하의 설명에서, 문맥 요소라 함은 문맥 기반으로 정규 코딩되는 신택스 요소 혹은 구문 요소를 의미할 수 있다.
특정 구문 요소의 문맥 모델을 결정하기 위해, 문맥 초기화 과정이 수행될 수 있다. 문맥 초기화 과정은 구문 요소의 종류에 따라 결정되는 문맥 모델 테이블(ctxTable)을 선택하고, 테이블에서 정의된 초기화 값(initValue)을 이용하여 해당 구문 요소에 대한 문맥 모델을 초기화하는 과정을 의미할 수 있다. 구체적으로, 빈 스트링에서 빈의 위치를 가리키는 빈 인덱스(binIdx) 및 주변 블록 정보 등을 이용해 유도된 문맥 모델 인덱스(ctxIdx)를 이용하여 어떤 초기화 값이 사용될지가 결정될 수 있다. 이때, ctxIdx는 문맥 모델 오프셋(ctxIdxOffset)과 문맥 모델 증분값(ctxInc)의 합을 이용하여 결정될 수 있다. 즉, ctxInc 값에 따라 특정 구문 요소의 부호화/복호화에 사용되는 문맥 모델이 결정될 수 있다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 문맥 모델 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면 제 1 구문 요소의 부호화/복호화를 위한 문맥 모델이 결정될 수 있다. 이하에서 제 1 구문 요소는 레지듀얼 신호에 포함되는 구문 요소 중 하나를 의미할 수 있다. 일 예로, 제 1 구문 요소는 abs_level_gtx_flag일 수 있다. 이하에서, 구문 요소 abs_level_gtx_flag의 부호화/복호화를 위한 문맥 모델이 결정되는 방법에 대해서 설명하나, 레지듀얼 신호에 포함되는 다른 구문 요소들도 동일한 방법에 의해 문맥 모델이 결정될 수 있다.
도 11를 참조하면, 현재 블록에 대해 변환 스킵 모드가 적용되는지 여부가 결정될 수 있다(S1110). 현재 블록에 대해 변환 스킵 모드가 적용되는 경우, 제 1 구문 요소는 종래의 일반 변환 계수 문맥 모델을 이용하여 부호화/복호화될 수 있다(S1120). 한편, 현재 블록에 대해 변환 스킵 모드가 적용되는 경우, 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인지 여부가 판단될 수 있다(S1130). 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드가 아닌 경우, 제 1 구문 요소는 변환 스킵 문맥 모델을 이용하여 부호화/복호화될 수 있다(S1150). 한편, 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드로 결정되는 경우, 현재 블록에 대해 ISP가 적용되는지 여부가 판단될 수 있다(S1140). 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드이나, 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP가 아닌 경우, 제 1 구문 요소는 변환 스킵 문맥 모델을 이용하여 부호화/복호화될 수 있다(S1150). 한편, 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인 경우, 제 1 구문 요소는 ISP 문맥 모델을 이용하여 부호화/복호화될 수 있다. 이하 상술한 변환 스킵 문맥 모델과 ISP 문맥 모델에 대해서 자세히 설명한다
구문 요소 abs_level_gtx_flag[n][i]의 부호화/복호화를 위한 문맥 모델은 상술한 ctxInc에 의해 결정될 수 있다. 이때 n은 현재 샘플의 위치를 지시하는 값일 수 있다.
현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드이며, 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드이고, 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP가 아닌 경우, abs_level_gtx_flag[n][i]의 부호화/복호화를 위한 ctxInc는 다음의 수학식 6에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 구문 요소 transform_skip_flag[x0][y0]가 1의 값을 가지고, 구문 요소 intra_subpartions_mode_flag[x0][y0]가 0의 값을 가지는 경우, abs_level_gtx_flag[n][i]의 부호화/복호화를 위한 문맥 모델 유도에 사용되는 ctxInc는 다음의 수학식 7에 따라 결정될 수 있다.
[수학식 7]
ctxInc = 65 + i
한편, 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드이며, 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드이고, 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인 경우, abs_level_gtx_flag[n][i]의 부호화/복호화를 위한 ctxInc는 다음의 수학식 8 또는 수학식 9에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, transform_skip_flag[x0][y0]가 1의 값을 가지고, 구문 요소 intra_subpartions_mode_flag[x0][y0]가 1의 값을 가지는 경우, abs_level_gtx_flag[n][i]의 부호화/복호화를 위한 문맥 모델 유도에 사용되는 ctxInc 다음의 수학식 8 또는 수학식 9에 따라 결정될 수 있다.
[수학식 8]
ctxInc = 65 + numGtXFlags + i
[수학식 9]
ctxInc = 68 + numGtXFlags + i
이때, numGtXFlags는 부호화/복호화시 사용될 수 있는 abs_level_gtx_flag의 종류의 개수를 의미할 수 있다. 일 예로, numGtXFlags는 5일 수 있다. numGtXFlags가 5인 경우, 영상의 부호화/복호화를 위해, abs_level_gtx_flag[n][0], abs_level_gtx_flag[n][1], abs_level_gtx_flag[n][2], abs_level_gtx_flag[n][3] 및 abs_level_gtx_flag[n][4] 총 5가지의 abs_level_gtx_flag 구문 요소가 사용될 수 있다.
한편, 현재 블록에 대해 변환 스킵 모드가 적용되지 않는 경우에는 종래의 방법에 따라 제 1 구문 요소의 부호화/복호화를 위한 문맥 모델이 결정될 수 있다. 일 예로, 현재 스캔 위치가 마지막 유효 계수의 위치와 동일한 경우, 제 1 구문 요소의 부호화/복호화를 위한 문맥 모델 유도에 사용되는 ctxInc 다음의 수학식 10에 따라 결정될 수 있다. 이하에서, cIdx는 제 1 구문 요소의 성분 종류(루마 혹은 크로마)를 지시하는 구문 요소일 수 있다. 예컨대, cIdx의 값이 0인 경우, 해당 구문 요소의 성분은 루마 성분일 수 있으며, cIdx의 값이 0이 0이 아닌 경우 해당 구문 요소의 성분은 크로마 성분일 수 있다.
[수학식 10]
ctxInc = (　cIdx　　=　=　　0　　?　　0　　:　　21　)
현재 스캔 위치가 마지막 유효 계수의 위치와 동일하지 않고, cIdx가 0인 경우, 제 1 구문 요소의 부호화/복호화를 위한 문맥 모델 유도에 사용되는 ctxInc 다음의 수학식 11에 따라 결정될 수 있다. 이하에서, ctxOffset은 현재 스캔 위치의 주변 스캔 위치들이 포함하는 유효 계수의 개수 및 유효 계수의 합을 통해 유도되는 값일 수 있다. 또한 d는 현재 스캔 위치의 x좌표 및 y좌표의 합일 수 있다.
[수학식 11]
ctxInc = 1 + ctxOffset + (　d　　=　=　　0　　?　　15　　:　　(　d　<　3　　?　　10　　:　　(　d　<　10　　?　　5　　:　　0　)　)　)
현재 스캔 위치가 마지막 유효 계수의 위치와 동일하지 않고, cIdx가 0이 아닌 경우, 제 1 구문 요소의 부호화/복호화를 위한 문맥 모델 유도에 사용되는 ctxInc 다음의 수학식 12에 따라 결정될 수 있다.
[수학식 12]
ctxInc = 22 + ctxOffset + (　d　　=　=　　0　　?　　5　　:　　0　)
즉, 본 실시예에 따르면, 현재 블록에 변환 스킵 모드가 적용되는지 여부 및/또는 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인지 여부에 따라, 제 1 구문 요소의 부호화/복호화를 위한 문맥 모델 유도에 사용되는 ctxInc는 다르게 설정될 수 있다. 본 실시예에 따르면 현재 블록의 변환 모드 및 ISP 적용 여부를 고려하여, 영상 부호화/복호화 장치는 효율적으로 구문 요소의 부호화/복호화를 위한 문맥 모델을 결정할 수 있다.
실시예#2 : 변환 서브 블록의 크기 및 스캔 순서 결정 방법.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드이며, 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드이고, 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인 경우, 변환 서브 블록 혹은 계수 그룹(Coefficient Group)의 크기가 종래의 변환 서브 블록 혹은 계수 그룹의 크기와 다르게 결정될 수 있다. 이하 변환 서브 블록과 계수 그룹은 동일한 의미로 사용될 수 있다.
현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인 경우, 현재 블록은 복수개의 ISP 서브 블록으로 분할될 수 있다. 이때, ISP 서브 블록이 재차 분할되는 변환 서브 블록의 크기가 일반적인 변환 블록 크기인 4x4 또는 2x2로 정의될 수 없는 문제점이 발생할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인 경우, ISP 서브 블록의 크기에 따라 변환 서브 블록의 크기가 다음의 표 1과 같이 결정될 수 있다
[표 1]
Figure PCTKR2020003954-appb-I000001
표 1을 참조하면, ISP 서브 블록의 너비가 W이고, 높이가 H일 때, 변환 서브 블록의 크기는 다음과 같이 결정될 수 있다. 예컨대, W가 4 미만인 경우, 변환 서브 블록의 크기는 W x (16/W)로 결정될 수 있다. 또한, H가 4 미만인 경우, 변환 서브 블록의 크기는 (16/H) x H로 결정될 수 있다.
또한, 본 개시의 다른 일 실시예에 따르면, 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드이며, 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드이고, 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인 경우, 변환 서브 블록 혹은 계수 그룹들에 대한 스캔 순서가 종래의 변환 서브 블록 혹은 계수 그룹들에 대한 스캔 순서와 다르게 결정될 수 있다.
현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인 경우, 현재 블록은 ISP 서브 블록으로 분할될 수 있으며, 각각의 ISP 서브 블록은 다시 복수의 변환 서브 블록으로 분할될 수 있다. 이때, 복수의 변환 서브 블록의 스캔 순서가 종래의 변환 블록의 스캔 순서와 다르게 결정될 수 있다. 일 예로, 변환 서브 블록의 스캔 순서는 현재 블록의 ISP 분할 방향에 따라 소정의 스캔 순서로 결정될 수 있다. 예컨대, 현재 블록의 ISP 분할 방향이 세로 방향(수직 분할)인 경우, 소정의 스캔 순서는 좌측에서 우측 순서 혹은 수평 순서일 수 있다. 또한, 현재 블록의 ISP 분할 방향이 가로 방향(수평 분할)인 경우, 소정의 스캔 순서는 상단에서 하단 순서 혹은 수직 순서일 수 있다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따라, ISP 및 변환 스킵 모드가 적용되는 경우의 비트스트림 구조를 도시한다.
일 예로, 도 12의 비트스트림 구조를 통해, ISP 및 변환 스킵 모드가 적용되는 변환 서브 블록의 크기 및 스캔 순서가 결정될 수 있다. 도 12의 비트스트림 구조는 도 8의 비트스트림 구조를 개선한 것일 수 있다. 도 12의 밑줄은, 도 8의 비트스트림 구조와 비교 시, 변경 또는 추가된 부분을 표시한 것일 수 있다. 이하의 설명에서 현재 블록이란 상술한 ISP 서브 블록을 의미할 수 있다.
먼저, 도 12a를 통해 변환 서브 블록의 크기가 결정될 수 있다. 도 12a에서 현재 블록의 너비는 TbWidth, 높이는 TbHeight로 표현될 수 있다. 또한 변환 서브 블록의 너비는 SbW, 높이는 SbH로 표현될 수 있다. 도 12a의 비트스트림 구조에 따르면, TbWidth 혹은 TbHeight 중 적어도 하나가 4 미만인지 여부가 판단될 수 있다. TbWidth 혹은 TbHeight 가 모두 4 이상인 경우, SbW 및 SbH는 모두 4로 결정될 수 있다(log2SbH = log2SbW = 2). 즉, 이때 변환 서브 블록의 크기는 4x4로 결정될 수 있다.
반면, TbWidth 혹은 TbHeight 중 적어도 하나가 4 미만이고, 성분이 루마 성분인 경우(cIdx == 0) 다음과 같이 변환 서브 블록의 크기가 결정될 수 있다. 예컨대, TbWidth가 4 미만인 경우, log2SbW와 log2SbH는 각각 log2TbWidth 및 4- log2TbWidth 로 결정될 수 있다. 또한, TbHeight가 4 미만인 경우, log2SbW와 log2SbH는 각각 4- log2TbHeigt 및 log2TbHeight로 결정될 수 있다. 즉, 도 12a에 따르면 변환 서브 블록의 크기는 상술한 표 1과 같이 결정될 수 있다.
다음으로, 도 12b의 비트스트림 구조를 통해 구문 요소 coded_sub_block_flag가 부호화/복호화될 수 있다. 또한, 도 12c의 비트스트림 구조를 통해 구문 요소 sig_coeff_flag, coeff_sign_flag, abs_level_gtx_flag 및 par_level_flag 중 적어도 하나가 부호화/복호화될 수 있다. 또한, 도 12d의 비트스트림 구조를 통해 구문 요소 abs_remainder가 부호화/복호화될 수 있다. 도 12b 내지 도 12d를 참고하면, 미리 결정된 스캔 순서에 관한 행렬(DiagScanOrder), 변환 적용 여부 및 변환 서브 블록의 크기 등에 의해 현재 블록의 스캔 순서(혹은 방향)이 결정될 수 있다. 도 12b 내지 도 12d에 따르면, 변환 서브 블록이 세로 분할된 형태로 생성되는 경우, 스캔 순서는 수평 순서일 수 있다. 반면, 변환 서브 블록이 가로 분할된 형태로 생성되는 경우, 스캔 순서는 수직 순서일 수 있다.
실시예#3 : 구문 요소 파싱 방법
본 개시의 일 실시예에 따르면, 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드이며, 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드이고, 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인 경우, 특정 구문 요소에 대한 파싱이 생략 또는 스킵될 수 있다. 예컨대, 제 1 구문 요소의 파싱이 생략 또는 스킵될 수 있다. 일 예로, 제 1 구문 요소는 coded_sub_block_flag일 수 있다.
현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드인 경우에는, 현재 블록에 변환 계수가 존재할 확률이 높으므로, 현재 블록의 coded_sub_block_flag이 시그널링되지 않고 언제나 제 1 값으로 결정될 수 있다. 즉, 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드로 결정되는 경우, 영상 부호화 장치는 coded_sub_block_flag를 부호화하지 않을 수 있다. 한편, 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드로 결정되는 경우, 영상 복호화 장치는 coded_sub_block_flag의 파싱하지 않고 그 값을 제 1 값으로 설정할 수 있다. 예컨대, 이때 제 1값은 1일 수 있다. 즉, 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드이고, 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인 경우, coded_sub_block_flag의 파싱이 스킵될 수 있다. 영상 복호화 장치는 현재 블록의 모든 변환 블록들은 0이 아닌 변환 계수를 포함하는 것으로 결정할 수 있다. 본 실시예에 따를 경우, 구문 요소 coded_sub_block_flag의 부호화/복호화를 위한 빈의 활용이 절약될 수 있으므로, 부호화/복호화 효율이 증대될 수 있다.
도 13은 본 개시의 다른 일 실시예에 따라, ISP 및 변환 스킵 모드가 적용되는 경우의 비트스트림 구조를 도시한다.
도 13b은 상술한 도 13a의 비트스트림 구조를 개선한 예시일 수 있다. 특히 도 13a는 상술한 도 12b와 동일한 도면일 수 있다. 구체적으로, 도 13b는 도 13a의 비트스트림 구조에서 블록 표시 부분이 삭제된 비트스트림 구조일 수 있다. 도 13b에 따르면 현재 블록에 대해 변환 스킵 모드 및 ISP가 적용되는 경우, 구문 요소 coded_sub_block_flag의 부호화/복호화가 생략될 수 있다.
본 개시의 예시적인 방법들은 설명의 명확성을 위해서 동작의 시리즈로 표현되어 있지만, 이는 단계가 수행되는 순서를 제한하기 위한 것은 아니며, 필요한 경우에는 각각의 단계가 동시에 또는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 본 개시에 따른 방법을 구현하기 위해서, 예시하는 단계에 추가적으로 다른 단계를 포함하거나, 일부의 단계를 제외하고 나머지 단계를 포함하거나, 또는 일부의 단계를 제외하고 추가적인 다른 단계를 포함할 수도 있다.
본 개시에 있어서, 소정의 동작(단계)을 수행하는 영상 부호화 장치 또는 영상 복호화 장치는 해당 동작(단계)의 수행 조건이나 상황을 확인하는 동작(단계)을 수행할 수 있다. 예컨대, 소정의 조건이 만족되는 경우 소정의 동작을 수행한다고 기재된 경우, 영상 부호화 장치 또는 영상 복호화 장치는 상기 소정의 조건이 만족되는지 여부를 확인하는 동작을 수행한 후, 상기 소정의 동작을 수행할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예는 모든 가능한 조합을 나열한 것이 아니고 본 개시의 대표적인 양상을 설명하기 위한 것이며, 다양한 실시예에서 설명하는 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 둘 이상의 조합으로 적용될 수도 있다.
또한, 본 개시의 다양한 실시예는 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 그들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 범용 프로세서(general processor), 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예가 적용된 영상 복호화 장치 및 영상 부호화 장치는 멀티미디어 방송 송수신 장치, 모바일 통신 단말, 홈 시네마 비디오 장치, 디지털 시네마 비디오 장치, 감시용 카메라, 비디오 대화 장치, 비디오 통신과 같은 실시간 통신 장치, 모바일 스트리밍 장치, 저장 매체, 캠코더, 주문형 비디오(VoD) 서비스 제공 장치, OTT 비디오(Over the top video) 장치, 인터넷 스트리밍 서비스 제공 장치, 3차원(3D) 비디오 장치, 화상 전화 비디오 장치, 및 의료용 비디오 장치 등에 포함될 수 있으며, 비디오 신호 또는 데이터 신호를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, OTT 비디오(Over the top video) 장치로는 게임 콘솔, 블루레이 플레이어, 인터넷 접속 TV, 홈시어터 시스템, 스마트폰, 태블릿 PC, DVR(Digital Video Recoder) 등을 포함할 수 있다.
도 13는 본 개시의 실시예가 적용될 수 있는 컨텐츠 스트리밍 시스템을 예시한 도면이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 개시의 실시예가 적용된 컨텐츠 스트리밍 시스템은 크게 인코딩 서버, 스트리밍 서버, 웹 서버, 미디어 저장소, 사용자 장치 및 멀티미디어 입력 장치를 포함할 수 있다.
상기 인코딩 서버는 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들로부터 입력된 컨텐츠를 디지털 데이터로 압축하여 비트스트림을 생성하고 이를 상기 스트리밍 서버로 전송하는 역할을 한다. 다른 예로, 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들이 비트스트림을 직접 생성하는 경우, 상기 인코딩 서버는 생략될 수 있다.
상기 비트스트림은 본 개시의 실시예가 적용된 영상 부호화 방법 및/또는 영상 부호화 장치에 의해 생성될 수 있고, 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 전송 또는 수신하는 과정에서 일시적으로 상기 비트스트림을 저장할 수 있다.
상기 스트리밍 서버는 웹 서버를 통한 사용자 요청에 기초하여 멀티미디어 데이터를 사용자 장치에 전송하고, 상기 웹 서버는 사용자에게 어떠한 서비스가 있는지를 알려주는 매개체 역할을 할 수 있다. 사용자가 상기 웹 서버에 원하는 서비스를 요청하면, 상기 웹 서버는 이를 스트리밍 서버에 전달하고, 상기 스트리밍 서버는 사용자에게 멀티미디어 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템은 별도의 제어 서버를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 제어 서버는 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 장치 간 명령/응답을 제어하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 스트리밍 서버는 미디어 저장소 및/또는 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신하는 경우, 상기 컨텐츠를 실시간으로 수신할 수 있다. 이 경우, 원활한 스트리밍 서비스를 제공하기 위하여 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 일정 시간동안 저장할 수 있다.
상기 사용자 장치의 예로는, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)), 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등이 있을 수 있다.
상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 서버들은 분산 서버로 운영될 수 있으며, 이 경우 각 서버에서 수신하는 데이터는 분산 처리될 수 있다.
본 개시의 범위는 다양한 실시예의 방법에 따른 동작이 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행되도록 하는 소프트웨어 또는 머신-실행가능한 명령들(예를 들어, 운영체제, 애플리케이션, 펌웨어(firmware), 프로그램 등), 및 이러한 소프트웨어 또는 명령 등이 저장되어 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행 가능한 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체(non-transitory computer-readable medium)를 포함한다.
본 개시에 따른 실시예는 영상을 부호화/복호화하는데 이용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 영상 복호화 장치에 의해 수행되는 영상 복호화 방법으로서, 상기 영상 복호화 방법은,
    현재 블록의 예측 모드에 관한 정보에 기초하여, 상기 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인 경우, 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP(Intra Sub-Partitions)인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 현재 블록의 변환 모드 및 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP 인지 여부에 기초하여, 상기 현재 블록의 변환 계수 블록을 생성하는 단계를 포함하는, 영상 복호화 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 변환 계수 블록을 생성하는 단계는,
    상기 현재 블록의 변환 계수 블록을 소정 크기의 변환 서브 블록들로 분할하는 단계;
    변환 서브 블록에 포함된 변환 계수에 관한 정보를 복호화하여, 상기 변환 서브 블록에 포함된 변환 계수를 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 변환 서브 블록에 포함된 변환 계수를 복원하는 단계는,
    상기 변환 서브 블록에 0이 아닌 변환 계수가 포함되는지 여부를 지시하는 제 1 정보에 기반하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드이고, 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인 경우,
    상기 제 1 정보의 파싱이 스킵되고, 상기 제 1 정보는 상기 변환 서브 블록이 0이 아닌 변환 계수를 포함함을 지시하도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 변환 서브 블록의 너비 및 높이는, 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인지 여부에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인 경우,
    상기 현재 블록의 너비가 W이고, 높이가 H일 때,
    상기 W가 4 미만인 경우, 상기 변환 서브 블록의 크기는 W x (16/W)으로 결정되고, 상기 H가 4 미만인 경우, 상기 변환 서브 블록의 크기는 (16/H) x H로 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 변환 서브 블록에 포함된 변환 계수를 복원하는 단계는,
    상기 변환 서브 블록들을 소정의 스캔 순서에 따라 스캐닝하여 수행되되,
    상기 소정의 스캔 순서는 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인지 여부에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인 경우, 상기 소정의 스캔 순서는 상기 현재 블록의 ISP 분할 방향에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 현재 블록의 ISP 분할 방향이 세로 방향인 경우, 상기 스캔 순서는 수평 순서이고,
    상기 현재 블록에 대한 ISP 분할 방향이 가로 방향인 경우, 상기 스캔 순서는 수직 순서인 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 변환 서브 블록에 포함된 변환 계수를 복원하는 단계는, 상기 변환 계수의 절대값이 소정의 값보다 큰지 여부를 지시하는 제 2 정보에 기반하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드인 경우,
    상기 제 2 정보의 파싱을 위한 문맥 모델은 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인지 여부에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 소정의 값은 1 또는 3인 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  13. 메모리 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 영상 복호화 장치로서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는
    현재 블록의 예측 모드에 관한 정보에 기초하여, 상기 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인지 여부를 판단하고,
    상기 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드인지 여부를 판단하고,
    상기 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인 경우, 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP(Intra Sub-Partitions)인지 여부를 판단하고,
    상기 현재 블록의 변환 모드 및 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인지 여부에 기초하여, 상기 현재 블록의 변환 계수 블록을 생성하는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 장치.
  14. 영상 부호화 장치에 의해 수행되는 영상 부호화 방법으로서, 상기 영상 부호화 방법은,
    현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 현재 블록의 변환 모드가 변환 스킵 모드인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인 경우, 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP(Intra Sub-Partitions)인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 현재 블록의 변환 모드 및 상기 현재 블록의 인트라 예측 기법이 ISP인지 여부에 기초하여, 상기 현재 블록의 변환 계수에 관한 정보를 부호화하는 단계를 포함하는, 영상 부호화 방법.
  15. 제 14항의 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 전송하는 방법.
PCT/KR2020/003954 2019-03-23 2020-03-23 Isp를 이용한 잔차 신호 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 전송하는 방법 WO2020197222A1 (ko)

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