WO2020242183A1 - 광각 인트라 예측 및 변환에 기반한 영상 코딩 방법 및 그 장치 - Google Patents

광각 인트라 예측 및 변환에 기반한 영상 코딩 방법 및 그 장치 Download PDF

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WO2020242183A1
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intra prediction
prediction mode
transform
lfnst
block
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구문모
임재현
남정학
김승환
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • This document relates to an image coding technology, and more particularly, to an image coding method and apparatus based on wide-angle intra prediction and transform in an image coding system.
  • VR Virtual Reality
  • AR Artificial Realtiy
  • high-efficiency video/video compression technology is required in order to effectively compress, transmit, store, and reproduce information of high-resolution, high-quality video/video having various characteristics as described above.
  • the technical problem of this document is to provide a method and apparatus for increasing image coding efficiency.
  • Another technical problem of this document is to provide a method and apparatus for increasing the efficiency of transform index coding.
  • Another technical problem of this document is to provide a method and apparatus for coding a transform index in intra prediction to which wide-angle intra prediction is applied.
  • a video decoding method performed by a decoding apparatus includes obtaining intra prediction mode information and LFNST index from a bitstream; Deriving an intra prediction mode of a current block based on the intra prediction mode information; When wide-angle intra prediction is applied to the current block, deriving a modified intra prediction mode through intra prediction mode remapping; Determining an LFNST set including LFNST matrices based on the modified intra prediction mode; Selecting one of the LFNST matrices based on the LFNST set and the LFNST index; Deriving transform coefficients for the current block based on the selected LFNST matrix; And deriving residual samples for the current block based on the transform coefficients.
  • the LFNST index may be received for each of a luma block and a chroma block, and an intra prediction mode of the chroma block is an intra prediction mode of the luma block.
  • the wide-angle intra prediction may be applied to the chroma block.
  • the LFNST set in which the modified intra prediction mode is 67 to 80 and the modified intra prediction mode are -1 to -14.
  • the set of LFNSTs may be the same.
  • a video encoding method performed by an encoding device includes deriving an intra prediction mode for a current block; Deriving a modified intra prediction mode through intra prediction mode remapping based on whether wide-angle intra prediction is applied to the current block; Deriving prediction samples based on the modified intra prediction mode; Deriving residual samples for the current block based on the prediction sample; Determining an LFNST set including LFNST matrices based on the modified intra prediction mode; Deriving transform coefficients for the current block based on the residual sample, the LFNST set, and the LFNST matrix; And encoding image information including an LFNST index indicating the intra prediction mode and the LFNST matrix.
  • a digital storage medium in which image data including a bitstream and encoded image information generated according to an image encoding method performed by an encoding apparatus is stored may be provided.
  • a digital storage medium in which image data including encoded image information and a bitstream causing the decoding apparatus to perform the image decoding method are stored may be provided.
  • Another technical problem of this document is to provide a method and apparatus for coding a transform index in intra prediction to which wide-angle intra prediction is applied.
  • FIG. 1 schematically shows an example of a video/video coding system to which this document can be applied.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration of a video/video encoding apparatus to which this document can be applied.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration of a video/video decoding apparatus to which the present document can be applied.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating 67 intra prediction modes according to an embodiment of the present document.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating wide-angle intra prediction modes according to an embodiment of the present document.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining intra prediction for an amorphous block according to an embodiment of the present document.
  • FIG. 7 is a diagram for describing a DM that can be applied when deriving an intra prediction mode of a chroma block according to an embodiment of the present document.
  • FIG. 8 is a diagram for describing a CCLM that can be applied when deriving an intra prediction mode of a chroma block according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for describing an RST according to an embodiment of the present document.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an operation of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present document.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an operation of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present document.
  • FIG. 13 exemplarily shows a structure diagram of a content streaming system to which this document is applied.
  • each of the components in the drawings described in this document is independently illustrated for convenience of description of different characteristic functions, and does not mean that each component is implemented as separate hardware or separate software.
  • two or more of the configurations may be combined to form one configuration, or one configuration may be divided into a plurality of configurations.
  • Embodiments in which each configuration is integrated and/or separated are also included in the scope of the rights of this document, unless departing from the essence of this document.
  • VVC Very Video Coding
  • HEVC High Efficiency Video Coding
  • EMC essential video coding
  • video may mean a set of images over time.
  • a picture generally refers to a unit representing one image in a specific time period, and a slice/tile is a unit constituting a part of a picture in coding.
  • a slice/tile may include one or more coding tree units (CTU).
  • CTU coding tree units
  • One picture may be composed of one or more slices/tiles.
  • One picture may consist of one or more tile groups.
  • One tile group may include one or more tiles.
  • a pixel or pel may mean a minimum unit constituting one picture (or image).
  • sample' may be used as a term corresponding to a pixel.
  • 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.
  • the sample may mean a pixel value in the spatial domain, and when such a pixel value is converted to the frequency domain, it may mean a transform coefficient in the frequency domain.
  • a 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.
  • One unit may include one luma block and two chroma (ex. cb, cr) blocks.
  • the unit may be used interchangeably with terms such as a block or an 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.
  • A/B may mean “A and/or B.”
  • A, B may mean “A and/or B.”
  • A/B/C may mean “at least one of A, B, and/or C.”
  • A/B/C may mean “ at least one of A, B, and/or C.”
  • At least one of A and B may mean “only A”, “only B”, or “both A and B”.
  • the expression “at least one of A or B” or “at least one of A and/or B” means “at least one It can be interpreted the same as "at least one of A and B”.
  • At least one of A, B and C means “only A”, “only B”, “only C”, or “A, B and C Can mean any combination of A, B and C”.
  • at least one of A, B or C or “at least one of A, B and/or C” means It can mean “at least one of A, B and C”.
  • parentheses used in the present specification may mean "for example”. Specifically, when indicated as “prediction (intra prediction)”, “intra prediction” may be proposed as an example of “prediction”. In other words, “prediction” in the present specification is not limited to “intra prediction”, and “intra prediction” may be suggested as an example of “prediction”. In addition, even when displayed as “prediction (ie, intra prediction)”, “intra prediction” may be proposed as an example of “prediction”.
  • FIG. 1 schematically shows an example of a video/video coding system to which this document can be applied.
  • a video/image coding system may include a source device and a reception device.
  • the source device may transmit the encoded video/image information or data in a file or streaming form to the receiving device through a digital storage medium or a network.
  • the source device may include a video source, an encoding device, and a transmission unit.
  • the receiving device may include a receiving unit, a decoding device, and a renderer.
  • the encoding device may be referred to as a video/image encoding device, and the decoding device may be referred to as a video/image decoding device.
  • the transmitter may be included in the encoding device.
  • the receiver may be included in the decoding device.
  • the renderer may include a display unit, and the display unit may be configured as a separate device or an external component.
  • the video source may acquire a video/image through a process of capturing, synthesizing, or generating a video/image.
  • the video source 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 encoding device may encode the input video/video.
  • the encoding apparatus may perform a series of procedures such as prediction, transformation, and quantization for compression and coding efficiency.
  • the encoded data (encoded video/video information) may be output in the form of a bitstream.
  • the transmission unit may transmit the encoded video/video information or data output in the form of a bitstream to the reception unit of the receiving device 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 may include an element for generating a media file through a predetermined file format, and may include an element for transmission through a broadcast/communication network.
  • the receiver may receive/extract the bitstream and transmit it to the decoding device.
  • the decoding device 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 encoding device.
  • the renderer can render the decoded video/video.
  • the rendered video/image may be displayed through the display unit.
  • the video encoding device may include an image encoding device.
  • the encoding device 200 includes an image partitioner 210, a predictor 220, a residual processor 230, an entropy encoder 240, and It may be configured to include an adder 250, a filter 260, and a memory 270.
  • the prediction unit 220 may include an inter prediction unit 221 and an intra prediction unit 222.
  • the residual processing unit 230 may include a transform unit 232, a quantizer 233, an inverse quantizer 234, and an inverse transformer 235.
  • the residual processing unit 230 may further include a subtractor 231.
  • the addition unit 250 may be referred to as a reconstructor or a recontructged block generator.
  • the image segmentation unit 210, the prediction unit 220, the residual processing unit 230, the entropy encoding unit 240, the addition unit 250, and the filtering unit 260 described above may include one or more hardware components (for example, it may be configured by an encoder chipset or a processor).
  • the memory 270 may include a decoded picture buffer (DPB), and may be configured by a digital storage medium.
  • the hardware component may further include the memory 270 as an internal/external component.
  • the image segmentation unit 210 may divide an input image (or picture, frame) input to the encoding apparatus 200 into one or more processing units.
  • the processing unit may be referred to as a coding unit (CU).
  • the coding unit is recursively divided according to the QTBTTT (Quad-tree binary-tree ternary-tree) structure from a coding tree unit (CTU) or a largest coding unit (LCU).
  • QTBTTT Quad-tree binary-tree ternary-tree
  • CTU coding tree unit
  • LCU largest coding unit
  • one coding unit may be divided into a plurality of coding units of a deeper depth based on a quad tree structure, a binary tree structure, and/or a ternary structure.
  • a quad tree structure may be applied first, and a binary tree structure and/or a ternary structure may be applied later.
  • the binary tree structure may be applied first.
  • the coding procedure according to this document may be performed based on the final coding unit that is no longer divided. In this case, based on the coding efficiency according to the image characteristics, the maximum coding unit can be directly used as the final coding unit, or if necessary, the coding unit is recursively divided into coding units of lower depth to be optimal. A coding unit of the size of may be used as the final coding unit.
  • the coding procedure may include a procedure such as prediction, transformation, and restoration described later.
  • the processing unit may further include a prediction unit (PU) or a transform unit (TU).
  • the prediction unit and the transform unit may be divided or partitioned from the above-described final coding unit, respectively.
  • 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 unit may be used interchangeably with terms such as a block or an area depending on the case.
  • the MxN block may represent a set of samples or transform coefficients consisting of M columns and N rows.
  • a sample may represent a pixel or a value of a pixel, may represent only a pixel/pixel value of a luminance component, or may represent only a pixel/pixel value of a saturation component.
  • a sample may be used as a term corresponding to one picture (or image) as a pixel or pel.
  • the subtraction unit 231 subtracts the prediction signal (predicted block, prediction samples, or prediction sample array) output from the prediction unit 220 from the input image signal (original block, original samples, or original sample array) to make a residual.
  • a signal residual block, residual samples, or residual sample array
  • the prediction unit 220 may perform prediction on a current block to be processed (hereinafter, referred to as a current block) and generate a predicted block including prediction samples for the current block.
  • the predictor 220 may determine whether intra prediction or inter prediction is applied in units of a current block or CU.
  • the prediction unit may generate various information related to prediction, such as prediction mode information, as described later in the description of each prediction mode, and transmit it to the entropy encoding unit 240.
  • the information on prediction may be encoded by the entropy encoding unit 240 and output in the form of a bitstream.
  • the intra prediction unit 222 may predict the current block by referring to samples in the current picture.
  • the referenced samples may be located in the vicinity of the current block or may be located apart according to the prediction mode.
  • prediction modes may include a plurality of non-directional modes and a plurality of directional modes.
  • the non-directional mode may include, for example, a DC mode and a planar mode (Planar mode).
  • the directional mode may include, for example, 33 directional prediction modes or 65 directional prediction modes according to a detailed degree of the prediction direction. However, this is an example, and more or less directional prediction modes may be used depending on the setting.
  • the intra prediction unit 222 may determine a prediction mode applied to the current block by using the prediction mode applied to the neighboring block.
  • the inter prediction unit 221 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.
  • the temporal neighboring block may be called a collocated reference block, a co-located CU (colCU), and the like, and a reference picture including the temporal neighboring block may be referred to as a collocated picture (colPic).
  • the inter prediction unit 221 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 221 may use motion information of a neighboring block as motion information of a current block.
  • a residual signal may not be transmitted.
  • MVP motion vector prediction
  • the motion vector of the current block is calculated by using the motion vector of the neighboring block as a motion vector predictor and signaling a motion vector difference. I can instruct.
  • the prediction unit 220 may generate a prediction signal based on various prediction methods to be described later.
  • the prediction unit may apply intra prediction or inter prediction for prediction of one block, as well as simultaneously apply intra prediction and inter prediction. This can be called combined inter and intra prediction (CIIP).
  • the prediction unit may perform intra block copy (IBC) to predict a block.
  • the intra block copy may be used for content image/video coding such as a game, for example, screen content coding (SCC).
  • SCC screen content coding
  • IBC basically performs prediction in the current picture, but can be performed similarly to inter prediction in that it derives a reference block in the current picture. That is, the IBC may use at least one of the inter prediction techniques described in this document.
  • the prediction signal generated by the inter prediction unit 221 and/or the intra prediction unit 222 may be used to generate a reconstructed signal or may be used to generate a residual signal.
  • the transform unit 232 may generate transform coefficients by applying a transform technique to the residual signal.
  • the transformation technique may include Discrete Cosine Transform (DCT), Discrete Sine Transform (DST), Graph-Based Transform (GBT), or Conditionally Non-linear Transform (CNT).
  • DCT Discrete Cosine Transform
  • DST Discrete Sine Transform
  • GBT Graph-Based Transform
  • CNT Conditionally 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 transformation obtained based on generating a prediction signal using all previously reconstructed pixels.
  • the conversion process may be applied to a pixel block having the same size of a square, or may be applied to a block having a variable size other
  • the quantization unit 233 quantizes the transform coefficients and transmits it to the entropy encoding unit 240, and the entropy encoding unit 240 encodes the quantized signal (information on quantized transform coefficients) and outputs it as a bitstream. have.
  • the information on the quantized transform coefficients may be called residual information.
  • the quantization unit 233 may rearrange the quantized transform coefficients in the form of blocks 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 240 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 240 may encode together or separately information necessary for video/image reconstruction (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.
  • Signaling/transmitted information and/or syntax elements described later in this document 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 for transmitting and/or a storage unit (not shown) for storing may be configured as an internal/external element of the encoding apparatus 200, or the transmission unit It may be included in the entropy encoding unit 240.
  • the quantized transform coefficients output from the quantization unit 233 may be used to generate a prediction signal.
  • a residual signal residual block or residual samples
  • the addition unit 250 may generate a reconstructed signal (a reconstructed picture, a reconstructed block, reconstructed samples, or a reconstructed sample array) by adding the reconstructed residual signal to the prediction signal output from the prediction unit 220 .
  • the predicted block When there is no residual for the processed current block, such as when the skip mode is applied, the predicted block may be used as a reconstructed block.
  • the generated reconstructed signal may be used for intra prediction of the next processed current 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 260 may improve subjective/objective image quality by applying filtering to the reconstructed signal.
  • the filtering unit 260 may apply various filtering methods to the reconstructed picture to generate a modified reconstructed picture, and the modified reconstructed picture may be converted to the memory 270, specifically, the DPB of the memory 270. Can be saved on.
  • the various filtering methods may include, for example, deblocking filtering, sample adaptive offset (SAO), adaptive loop filter, bilateral filter, and the like.
  • the filtering unit 260 may generate a variety of filtering information and transmit it to the entropy encoding unit 290 as described later in the description of each filtering method.
  • the filtering information may be encoded by the entropy encoding unit 290 and output in the form of a bitstream.
  • the modified reconstructed picture transmitted to the memory 270 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 280.
  • the encoding device may avoid prediction mismatch between the encoding device 200 and the decoding device, and may improve encoding efficiency.
  • the DPB of the memory 270 may store the modified reconstructed picture to be used as a reference picture in the inter prediction unit 221.
  • the memory 270 may store motion information of a block from which motion information in a current picture is derived (or encoded) and/or motion information of blocks in a picture that have already been reconstructed.
  • the stored motion information may be transferred to the inter prediction unit 221 in order to be used as motion information of spatial neighboring blocks or motion information of temporal neighboring blocks.
  • the memory 270 may store reconstructed samples of reconstructed blocks in the current picture, and may be transmitted to the intra prediction unit 222.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration of a video/video decoding apparatus to which the present document can be applied.
  • the decoding apparatus 300 includes an entropy decoder 310, a residual processor 320, a predictor 330, an adder 340, and a filtering unit. It may be configured to include (filter, 350) and memory (memoery) 360.
  • the prediction unit 330 may include an inter prediction unit 331 and an intra prediction unit 332.
  • the residual processing unit 320 may include a dequantizer 321 and an inverse transformer 321.
  • the entropy decoding unit 310, the residual processing unit 320, the prediction unit 330, the addition unit 340, and the filtering unit 350 described above are one hardware component (for example, a decoder chipset or a processor). ) Can be configured.
  • the memory 360 may include a decoded picture buffer (DPB), and may be configured by a digital storage medium.
  • the hardware component may further include the memory 360 as an internal/external component.
  • the decoding apparatus 300 may reconstruct an image in response to a process in which the video/image information is processed by the encoding apparatus of FIG. 2. For example, the decoding apparatus 300 may derive units/blocks based on block division related information obtained from the bitstream.
  • the decoding device 300 may perform decoding using a processing unit applied in the encoding device.
  • the processing unit of decoding may be, for example, a coding unit, and the coding unit may be divided from a coding tree unit or a maximum coding unit along a quad tree structure, a binary tree structure and/or a ternary tree structure.
  • One or more transform units may be derived from the coding unit.
  • the reconstructed image signal decoded and output through the decoding device 300 may be reproduced through the playback device.
  • the decoding apparatus 300 may receive a signal output from the encoding apparatus of FIG. 2 in the form of a bitstream, and the received signal may be decoded through the entropy decoding unit 310.
  • the entropy decoding unit 310 may parse the bitstream to derive information (eg, video/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 decoding apparatus may further decode the picture based on the information on the parameter set and/or the general restriction information.
  • Signaled/received information and/or syntax elements described later in this document may be decoded through the decoding procedure and obtained from the bitstream.
  • the entropy decoding unit 310 decodes information in the bitstream based on a coding method such as exponential Golomb coding, CAVLC, or CABAC, and 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 a syntax element to be decoded and information on a neighboring and decoding current block or symbol/bin decoded in a previous step.
  • a context model is determined using the context model, and a symbol corresponding to the value of each syntax element can be generated by performing arithmetic decoding of the bin by predicting the probability of occurrence of a bin according to the determined context model.
  • 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.
  • information on prediction is provided to the prediction unit 330, and information on the residual on which entropy decoding is performed by the entropy decoding unit 310, that is, quantized transform coefficients, and Related parameter information may be input to the inverse quantization unit 321.
  • information about filtering among information decoded by the entropy decoding unit 310 may be provided to the filtering unit 350.
  • a receiver (not shown) for receiving a signal output from the encoding device may be further configured as an inner/outer element of the decoding device 300, or the receiver may be a component of the entropy decoding unit 310.
  • the decoding apparatus according to this document may be called a video/video/picture decoding apparatus, and the decoding apparatus can be divided into an information decoder (video/video/picture information decoder) and a sample decoder (video/video/picture sample decoder). May be.
  • the information decoder may include the entropy decoding unit 310, and the sample decoder includes the inverse quantization unit 321, an inverse transform unit 322, a prediction unit 330, an addition unit 340, and a filtering unit ( 350) and at least one of the memory 360 may be included.
  • the inverse quantization unit 321 may inverse quantize the quantized transform coefficients and output transform coefficients.
  • the inverse quantization unit 321 may rearrange the quantized transform coefficients in a two-dimensional block shape. In this case, the rearrangement may be performed based on the coefficient scan order performed by the encoding device.
  • the inverse quantization unit 321 may perform inverse quantization on quantized transform coefficients by using a quantization parameter (for example, quantization step size information) and obtain transform coefficients.
  • a quantization parameter for example, quantization step size information
  • the inverse transform unit 322 obtains a residual signal (residual block, residual sample array) by inverse transforming the transform coefficients.
  • 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 information about the prediction output from the entropy decoding unit 310, and may determine a specific intra/inter prediction mode.
  • the prediction unit may generate a prediction signal based on various prediction methods to be described later. For example, the prediction unit may apply intra prediction or inter prediction for prediction of one block, as well as simultaneously apply intra prediction and inter prediction. This can be called combined inter and intra prediction (CIIP).
  • the prediction unit may perform intra block copy (IBC) to predict a block.
  • the intra block copy may be used for content image/video coding such as a game, for example, screen content coding (SCC).
  • SCC screen content coding
  • IBC basically performs prediction in the current picture, but can be performed similarly to inter prediction in that it derives a reference block in the current picture. That is, the IBC may use at least one of the inter prediction techniques described in this document.
  • the intra prediction unit 332 may predict the current block by referring to samples in the current picture.
  • the referenced samples may be located in the vicinity of the current block or may be located apart according to the prediction mode.
  • prediction modes may include a plurality of non-directional modes and a plurality of directional modes.
  • the intra prediction unit 332 may determine a prediction mode applied to the current block by using the prediction mode applied to the neighboring block.
  • the inter prediction unit 331 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 331 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, and the information about the prediction may include information indicating a mode of inter prediction for the current block.
  • the addition unit 340 adds the obtained residual signal to the prediction signal (predicted block, prediction sample array) output from the prediction unit 330 to generate a reconstructed signal (restored picture, reconstructed block, reconstructed sample array). I can. When there is no residual for the processed current block, such as when the skip mode is applied, the predicted block may be used as a reconstructed block.
  • the addition unit 340 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 processed current block in the current picture, may be output through filtering as described later, or may be used for inter prediction of the next picture.
  • LMCS luma mapping with chroma scaling
  • the filtering unit 350 may improve subjective/objective image quality by applying filtering to the reconstructed signal.
  • the filtering unit 350 may apply various filtering methods to the reconstructed picture to generate a modified reconstructed picture, and the modified reconstructed picture may be converted to the memory 60, specifically, the DPB of the memory 360. Can be transferred to.
  • the various filtering methods may include, for example, deblocking filtering, sample adaptive offset, adaptive loop filter, bilateral filter, and the like.
  • the (modified) reconstructed picture stored in the DPB of the memory 360 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 331.
  • the memory 360 may store motion information of a block from which motion information in a current picture is derived (or decoded) and/or motion information of blocks in a picture that have already been reconstructed.
  • the stored motion information may be transmitted to the inter prediction unit 331 to be used as motion information of spatial neighboring blocks or motion information of temporal neighboring blocks.
  • the memory 360 may store reconstructed samples of reconstructed blocks in the current picture, and may be transmitted to the intra prediction unit 332.
  • the embodiments described in the prediction unit 330, the inverse quantization unit 321, the inverse transform unit 322, and the filtering unit 350 of the decoding apparatus 300 are each a prediction unit ( 220), the inverse quantization unit 234, the inverse transform unit 235, and the filtering unit 260 may be applied in the same or corresponding manner.
  • a predicted block including prediction samples for a current block which is a coding current block
  • the predicted block includes prediction samples in the spatial domain (or pixel domain).
  • the predicted block is derived equally from the encoding device and the decoding device, and the encoding device decodes information (residual information) about the residual between the original block and the predicted block, not the original sample value of the original block itself.
  • Video coding efficiency can be improved by signaling to the device.
  • the decoding apparatus may derive a residual block including residual samples based on the residual information, and generate a reconstructed block including reconstructed samples by summing the residual block and the predicted block. A reconstructed picture to be included can be generated.
  • the residual information may be generated through transformation and quantization procedures.
  • the encoding apparatus derives a residual block between the original block and the predicted block, and derives transform coefficients by performing a transformation procedure on residual samples (residual sample array) included in the residual block. And, by performing a quantization procedure on the transform coefficients, quantized transform coefficients may be derived, and related residual information may be signaled to a decoding apparatus (via a bitstream).
  • the residual information may include information such as value information of the quantized transform coefficients, position information, a transform technique, a transform kernel, and a quantization parameter.
  • the decoding apparatus may perform an inverse quantization/inverse transform procedure based on the residual information and derive residual samples (or residual blocks).
  • the decoding apparatus may generate a reconstructed picture based on the predicted block and the residual block.
  • the encoding apparatus may also inverse quantize/inverse transform quantized transform coefficients for reference for inter prediction of a picture to derive a residual block, and generate a reconstructed picture based on this.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating 67 intra prediction modes according to an embodiment of the present document.
  • intra prediction according to an embodiment of the present document, 67 intra prediction modes as shown in FIGS. 4 and 1 may be used.
  • the intra planner (INTRA_PLANAR) mode and the intra DC (INTRA_DC) mode are the same as the conventional intra planner mode and the intra DC mode.
  • the added 32 directional modes can be applied to all block sizes, and can be applied to both intra coding and decoding of the luminance (luma) component and the chroma (chroma) component.
  • an intra prediction mode having horizontal directionality and an intra prediction mode having vertical directionality can be distinguished based on an intra prediction mode 34 having an upward left diagonal prediction direction.
  • H and V in FIG. 4 denote horizontal and vertical directions, respectively, and numbers from -32 to 32 denote a displacement of 1/32 units on a sample grid position. This may represent an offset to the mode index value.
  • Intra prediction modes 2 to 33 have horizontal directionality
  • intra prediction modes 34 to 66 have vertical directionality.
  • the 34th intra prediction mode can be considered to be neither horizontal nor vertical, strictly speaking, but it can be classified as belonging to horizontal directionality from the viewpoint of determining a transform set of a quadratic transform.
  • Intra prediction mode 18 and intra prediction mode 50 represent horizontal intra prediction mode and vertical intra prediction mode, respectively, and intra prediction mode 2 has a left reference pixel and is up-right direction.
  • the 34th intra prediction mode may be referred to as a right-downward diagonal intra prediction mode
  • the 66th intra prediction mode may be referred to as a left-downward diagonal intra prediction mode.
  • the prediction direction of intra prediction may be defined from 45 degrees to -135 degrees in a clockwise direction.
  • some existing directional intra prediction modes may be adaptively replaced with wide angle intra prediction (WAIP) modes.
  • WAIP wide angle intra prediction
  • FIG. 5 is a diagram illustrating wide-angle intra prediction modes according to an embodiment of the present document.
  • the total number of intra prediction modes for a specific block (eg, a specific size non-square block) may not be changed, that is, the total number of intra prediction modes is 67, and the intra prediction mode for the specific block is The prediction mode coding may not be changed.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining intra prediction for an amorphous block according to an embodiment of the present document.
  • the upper reference pixels are generally closer to positions inside the block to be predicted. Therefore, it may be more accurate to predict in the bottom-left direction than in the top-right direction.
  • the height of the block is greater than the width as shown in FIG. 6B
  • the left reference pixels are generally close to positions inside the block to be predicted. Therefore, it may be more accurate to predict in the top-right direction than in the bottom-left direction. Therefore, it may be advantageous to apply remapping, that is, mode index transformation, to the index of the wide-angle intra prediction mode.
  • Table 2 shows a process of deriving a modified intra mode by remapping an intra prediction mode into a wide-angle intra prediction mode.
  • variable predModeIntra indicating the intra prediction mode, the height and width of the transform block, etc. are used as input values of the wide angle intra prediction mode mapping process, and the output value is a modified intra prediction mode. It becomes the prediction mode (the modified intra prediction mode predModeIntra).
  • the height and width of the transform block or the coding block may be the height and width of the current block for remapping of the intra prediction mode.
  • the variable whRatio reflecting the ratio of the width and the width may be set to Abs(Log2(nW/nH)).
  • the intra prediction mode can be divided into two cases and modified.
  • the width of the current block is greater than the height
  • the intra prediction mode before correction is equal to or greater than 2
  • the intra prediction mode is greater than 1
  • the variable whRatio is (8 + 2 * whRatio)
  • the intra prediction mode is set to a value 65 greater than the intra prediction mode [predModeIntra is set equal to (predModeIntra + 65 )].
  • the intra prediction mode is set to a value 67 smaller than the intra prediction mode [predModeIntra is set equal to (predModeIntra-67 )].
  • the mode index for wide-angle intra prediction may be coded with the mode index before transformation. For example, even when mode 2 is converted to mode 67 in the 67 mode configuration, the previous mode index value 2 may be coded.
  • intra prediction when intra prediction is performed on the current block, prediction on a luma component block (luma block) of the current block and prediction on a chroma component block (chroma block) may be performed.
  • the chroma component (chroma block) The intra prediction mode for may be set separately from the intra prediction mode for the luma component (luma block).
  • chroma block and chroma image may have the same meaning as a chroma block, a chroma image, and the like, and thus chroma and chroma may be used interchangeably.
  • luma block and luma image may have the same meaning as a luminance block and a luminance image, and thus luma and luminance may be used interchangeably.
  • current chroma block may mean a chroma component block of a current block, which is a current coding unit
  • current luma block may mean a luma component block of a current block, which is a current coding unit. Therefore, the current luma block and the current chroma block correspond to each other. However, the block type and number of blocks of the current luma block and the current chroma block are not always the same, and may be different depending on the case. In some cases, the current chroma block may correspond to the current luma area, and in this case, the current luma area may be composed of at least one luma block.
  • the intra prediction mode for the chroma component may be indicated based on intra chroma prediction mode information, and the intra chroma prediction mode information may be signaled in the form of an intra_chroma_pred_mode syntax element.
  • the intra-chroma prediction mode information may indicate one of a planar mode, a DC mode, a vertical mode, a horizontal mode, a derived mode (DM), and a CCLM mode.
  • the planar mode is an intra prediction mode of 0
  • the DC mode is an intra prediction mode of 1
  • the vertical mode is an intra prediction mode of 50
  • the horizontal mode is The 18th intra prediction mode may be indicated.
  • DM can also be called direct mode.
  • CCLM can be called LM.
  • DM and CCLM are dependent intra prediction modes for predicting a chroma block using information of a luma block.
  • the DM may mean a mode in which an intra prediction mode identical to an intra prediction mode for the luma component is applied as an intra prediction mode for the chroma component.
  • the CCLM subsamples the reconstructed samples of the luma block in the process of generating the prediction block for the chroma block, and then applies the CCLM parameters ⁇ and ⁇ to the subsampled samples. Intra prediction mode used as prediction samples of may be indicated.
  • FIG. 7 is a diagram for describing a DM that can be applied when deriving an intra prediction mode of a chroma block according to an embodiment of the present document.
  • the DM may be defined as a prediction mode using the intra prediction direction of the luminance block at the same position as the current chroma block as it is.
  • an intra prediction mode of a luma block luminance block
  • a chroma intra prediction mode that can be derived using the luma mode or derived from the luma mode may be referred to as DM. .
  • JEM Joint Explolation Test Model
  • JVET Joint Video Exploration Team
  • a prediction mode of a block covering a location shown in FIG. 7 may be selected as a plurality of DM modes and used for intra prediction.
  • a plurality of DMs of the luma block and using one selected DM as a candidate for the intra prediction mode of the chroma block may be referred to as multiple DM signaling (MDMS).
  • the process for deriving the DM mode may be as follows.
  • -1 or +1 directional mode is selected for the first directional mode, and -1 or +1 directional mode, etc. can be selected for the second directional mode. have.
  • -1 or +1 directional mode is sequentially selected for a plurality of directional modes, and finally, five prediction modes may be selected as candidate modes through step (6).
  • Modes 10 and 26 that can be selected in the process correspond to prediction mode numbers when there are 67 intra prediction modes.
  • FIG. 8 is a diagram for describing a CCLM that can be applied when deriving an intra prediction mode of a chroma block according to an embodiment.
  • the “reference sample template” may mean a set of reference samples around the current chroma block for predicting the current chroma block.
  • the reference sample template may be predefined, and information on the reference sample template may be signaled from the encoding device 200 to the decoding device 300.
  • a set of samples shaded with one line around a 4x4 block that is a current chroma block represents a reference sample template. It can be seen from FIG. 8 that the reference sample template is composed of one line of reference samples, while the reference sample area in the luma region corresponding to the reference sample template is composed of two lines.
  • CCLM cross component linear model
  • JEM joint exploration test model
  • JVET joint video explosion team
  • CCLM is a method of predicting a pixel value of a chroma image from a pixel value of a reconstructed luminance image, and is based on a characteristic having a high correlation between a luminance image and a chroma image.
  • CCLM prediction of Cb and Cr chroma images may be based on the following equation.
  • pred c (i,j) is the predicted Cb or Cr chroma image
  • Rec L '(i,j) is the reconstructed luminance image adjusted to the chroma block size
  • (i,j) is the coordinates of the pixel. it means.
  • the color difference image pred c (i) The pixels of the luminance image to be used for ,j) can be used in consideration of all surrounding pixels in addition to Rec L (2i,2j).
  • the Rec L '(i,j) may be represented as a downsampled luma sample.
  • Rec L '(i,j) may be derived using six neighboring pixels as shown in the following equation.
  • ⁇ , ⁇ denotes the difference in cross-correlation and average values between the template around the Cb or Cr chroma block and the template around the luminance block as shown in the shaded area of FIG. 8, for example, as shown in Equation 3 below. same.
  • L(n) is a peripheral reference sample and/or left peripheral samples of the luma block corresponding to the current chroma image
  • C(n) is a peripheral reference sample and/or left peripheral sample of the current chroma block to which the current encoding is applied.
  • Means, and (i,j) means the pixel position.
  • L(n) may represent down-sampled upper peripheral samples and/or left peripheral samples of the current luma block.
  • N may represent the number of total pixel pairs (pair, luminance, and color difference) values used in the CCLM parameter calculation, and a value that is twice the smaller of the width and height of the current chroma block Can be indicated.
  • pictures may be divided into a sequence of coding tree units (CTUs).
  • the CTU may correspond to a coding tree block (CTB).
  • CTU may include a coding tree block of luma samples and two coding tree blocks of corresponding chroma samples.
  • the tree type may be classified into a single tree (SINGLE_TREE) or a dual tree (DUAL_TREE) depending on whether the luma block and the corresponding chroma block have separate partitioning structures. If the chroma block has the same partition structure as the luma block, it can be represented as a single tree, and if the chroma component block has a different partition structure from the luma component block, it can be represented as a dual tree.
  • the transform unit may correspond to the transform unit in the encoding apparatus of FIG. 2, and the inverse transform unit may correspond to the inverse transform unit in the encoding apparatus of FIG. 2 or the inverse transform unit in the decoding apparatus of FIG. 3. .
  • the transform unit may derive (first-order) transform coefficients by performing first-order transform based on the residual samples (residual sample array) in the residual block (S910).
  • This primary transform may be referred to as a core transform.
  • the first-order transformation may be based on multiple transformation selection (MTS), and when multiple transformation is applied as the first-order transformation, it may be referred to as a multiple core transformation.
  • MTS multiple transformation selection
  • the multiple core transformation may indicate a method of additionally using Discrete Cosine Transform (DST) type 2, Discrete Sine Transform (DST) type 7, DCT type 8, and/or DST type 1. That is, the multi-core transform is performed by using a residual signal (or a residual block) in the spatial domain based on a plurality of transform kernels selected from among the DCT type 2, the DST type 7, the DCT type 8, and the DST type 1.
  • a transform method of transforming into transform coefficients (or first-order transform coefficients) of may be represented.
  • the first-order transform coefficients may be referred to as temporary transform coefficients from the perspective of the transform unit.
  • transformation coefficients can be generated by applying a transformation from a spatial domain to a frequency domain for a residual signal (or a residual block) based on DCT type 2.
  • Transform to may be applied to generate transform coefficients (or first order transform coefficients).
  • DCT type 2, DST type 7, DCT type 8, and DST type 1 may be referred to as a transform type, a transform kernel, or a transform core.
  • a vertical transformation kernel and a horizontal transformation kernel for a current block may be selected among the transformation kernels, and a vertical transformation for the current block is performed based on the vertical transformation kernel, and the The horizontal transformation may be performed on the current block based on the horizontal transformation kernel.
  • the horizontal transformation may represent transformation of horizontal components of the current block
  • the vertical transformation may represent transformation of vertical components of the current block.
  • the vertical transform kernel/horizontal transform kernel may be adaptively determined based on a prediction mode and/or a transform index of a current block (CU or subblock) including a residual block.
  • mapping relationship can be set. For example, if the horizontal direction conversion kernel is represented by trTypeHor and the vertical direction conversion kernel is represented by trTypeVer, the value of trTypeHor or trTypeVer is set to DCT2, the value of trTypeHor or trTypeVer is set to DST7, and the value of trTypeHor or trTypeVer is 2 May be set to DCT8.
  • MTS index information may be encoded and signaled to a decoding device to indicate any one of a plurality of transform kernel sets. For example, if the MTS index is 0, it indicates that both trTypeHor and trTypeVer values are 0, if the MTS index is 1, it indicates that both the trTypeHor and trTypeVer values are 1, and if the MTS index is 2, the trTypeHor value is 2 and the trTypeVer value Is 1, if the MTS index is 3, the trTypeHor value is 1 and the trTypeVer value is 2, and if the MTS index is 4, it may indicate that both trTypeHor and trTypeVer values are 2.
  • a conversion kernel set according to MTS index information is shown in a table as follows.
  • the transform unit may derive modified (second-order) transform coefficients by performing a second-order transform based on the (first-order) transform coefficients (S920).
  • the first-order transform is a transform from a spatial domain to a frequency domain
  • the second-order transform refers to transforming into a more compressive expression using a correlation existing between (first-order) transform coefficients.
  • the second-order transform may include a non-separable transform.
  • the second transform may be called a non-separable secondary transform (NSST) or a mode-dependent non-separable secondary transform (MDNSST).
  • the non-separated second-order transform is a second-order transform of the (first-order) transform coefficients derived through the first-order transform based on a non-separable transform matrix, and then modified transform coefficients for a residual signal. It may represent a transform that produces (or quadratic transform coefficients).
  • the non-separated quadratic transform does not separate the vertical and horizontal components of the (first-order) transform coefficients, and for example, two-dimensional signals (transform coefficients) are in a specific direction (e.g., row-first). ) Direction or column-first direction) to a one-dimensional signal, and then generating modified transform coefficients (or quadratic transform coefficients) based on the non-separated transform matrix.
  • the row priority order is to arrange the first row, the second row, ..., the Nth row for the MxN block in a row
  • the column priority order is the first column, the second column for the MxN block.
  • the non-separated quadratic transform may be applied to a top-left region of a block (hereinafter, referred to as a transform coefficient block) composed of (first-order) transform coefficients.
  • a transform coefficient block composed of (first-order) transform coefficients.
  • an 8 ⁇ 8 non-separated quadratic transform may be applied to an upper left 8 ⁇ 8 area of the transform coefficient block.
  • 4 ⁇ 4 non-separated secondary A transform may be applied to the upper left min(8,W) ⁇ min(8,H) area of the transform coefficient block.
  • embodiments are not limited thereto, and for example, even if only the condition that the width (W) or height (H) of the transform coefficient block is 4 or more is satisfied, the 4 ⁇ 4 non-separated quadratic transform is the upper left corner of the transform coefficient block. It can also be applied to the min(8,W) ⁇ min(8,H) area.
  • the non-separated quadratic transformation may be performed as follows.
  • the 4 ⁇ 4 input block X can be represented as follows.
  • a vector can be represented as follows.
  • the vector Rearranges the two-dimensional block of X in Equation 4 into a one-dimensional vector according to the row-first order.
  • the second-order non-separated transform can be calculated as follows.
  • T denotes a 16 ⁇ 16 (non-separated) transform matrix
  • a 16 ⁇ 1 transform coefficient vector through Equation 6 Can be derived, and the above Can be re-organized into 4 ⁇ 4 blocks through a scan order (horizontal, vertical, diagonal, etc.).
  • the above-described calculation is an example, and in order to reduce the computational complexity of the non-separated quadratic transform, HyGT (Hypercube-Givens Transform) or the like may be used for the calculation of the non-separated quadratic transform.
  • a transform kernel (or transform core, transform type) may be selected based on mode.
  • the mode may include an intra prediction mode and/or an inter prediction mode.
  • the non-separated quadratic transform may be performed based on an 8 ⁇ 8 transform or a 4 ⁇ 4 transform determined based on the width (W) and height (H) of the transform coefficient block.
  • the 8x8 transform refers to a transform that can be applied to an 8x8 area included in a corresponding transform coefficient block when both W and H are equal to or greater than 8, and the 8x8 area may be an upper left 8x8 area inside the corresponding transform coefficient block.
  • the 4x4 transform refers to a transform that can be applied to a 4x4 area included in the corresponding transform coefficient block when both W and H are equal to or greater than 4, and the 4x4 area may be the upper left 4x4 area inside the corresponding transform coefficient block.
  • an 8x8 transform kernel matrix may be a 64x64/16x64 matrix
  • a 4x4 transform kernel matrix may be a 16x16/8x16 matrix.
  • two non-separated quadratic transform kernels per transform set for non-separated quadratic transform can be configured for both 8 ⁇ 8 transform and 4 ⁇ 4 transform, and the transform set is There can be four. That is, four transform sets may be configured for an 8 ⁇ 8 transform, and four transform sets may be configured for a 4 ⁇ 4 transform. In this case, four transform sets for an 8 ⁇ 8 transform may each include two 8 ⁇ 8 transform kernels, and in this case, two 4 ⁇ 4 transform kernels each for a 4 ⁇ 4 transform set. Can be included.
  • the size of the transformation that is, the size of the region to which the transformation is applied, may be a size other than 8 ⁇ 8 or 4 ⁇ 4 as an example, the number of sets is n, and the number of transformation kernels in each set is k It could be a dog.
  • the transform set may be referred to as an NSST set or an LFNST set. Selection of a specific set among the transform sets may be performed, for example, based on an intra prediction mode of a current block (CU or subblock).
  • LFNST Low-Frequency Non-Separable Transform
  • LFNST Low-Frequency Non-Separable Transform
  • mapping of four transform sets according to an intra prediction mode may be represented, for example, as shown in the following table.
  • one of four transform sets may be mapped to any one of 0 to 3, that is, four according to the intra prediction mode.
  • one of k transformation kernels in the specific set may be selected through a non-separated quadratic transformation index.
  • the encoding device may derive a non-separated secondary transform index indicating a specific conversion kernel based on a rate-distortion (RD) check, and may signal the non-separated secondary transform index to the decoding device.
  • the decoding apparatus may select one of k transform kernels in a specific set based on the non-separated quadratic transform index.
  • the lfnst index value 0 may refer to the first non-separated quadratic transformation kernel
  • the lfnst index value 1 may refer to the second non-separated quadratic transformation kernel
  • the lfnst index value 2 may indicate the third non-separated quadratic transformation kernel.
  • the lfnst index value 0 may indicate that the first non-separated quadratic transform is not applied to the current block
  • the lfnst index values 1 to 3 may indicate the three transform kernels.
  • the transform unit may perform the non-separated quadratic transform based on the selected transform kernels and obtain modified (quaternary) transform coefficients.
  • the modified transform coefficients may be derived as quantized transform coefficients through a quantization unit as described above, and may be encoded and transmitted to a signaling and inverse quantization/inverse transform unit in an encoding device.
  • the (first-order) transform coefficients that are the output of the first-order (separate) transform may be derived as quantized transform coefficients through the quantization unit as described above, and are encoded. It may be transmitted to a decoding device to an inverse quantization/inverse transform unit in a signaling and encoding device.
  • the inverse transform unit may perform a series of procedures in the reverse order of the procedure performed by the above-described transform unit.
  • the inverse transform unit receives (inverse quantized) transform coefficients, performs a second-order (inverse) transform to derive (first-order) transform coefficients (S950), and a first-order (inverse) for the (first-order) transform coefficients
  • a residual block (residual samples) may be obtained by performing transformation (S960).
  • the first-order transform coefficients may be referred to as modified transform coefficients from the standpoint of the inverse transform unit.
  • the encoding apparatus and the decoding apparatus may generate a reconstructed block based on the residual block and the predicted block, and generate a reconstructed picture based on the residual block.
  • the decoding apparatus may further include a second-order inverse transform determining unit (or an element determining whether to apply a second-order inverse transform) and a second-order inverse transform determining unit (or a second-order inverse transform determining element).
  • Whether to apply the second-order inverse transform may determine whether to apply the second-order inverse transform.
  • the second-order inverse transform may be NSST, RST, or LFNST
  • the second-order inverse transform application determining unit may determine whether to apply the second-order inverse transform based on the second-order transform flag parsed from the bitstream.
  • the determining unit whether to apply the second-order inverse transform may determine whether to apply the second-order inverse transform based on a transform coefficient of the residual block.
  • the second-order inverse transform determiner may determine a second-order inverse transform.
  • the second-order inverse transform determiner may determine a second-order inverse transform applied to the current block based on the LFNST (NSST or RST) transform set specified according to the intra prediction mode.
  • a second-order transform determination method may be determined depending on a first-order transform determination method.
  • Various combinations of the first-order transform and the second-order transform may be determined according to the intra prediction mode.
  • the inverse quadratic transform determiner may determine a region to which the inverse quadratic transform is applied based on the size of the current block.
  • a residual block (residual samples) may be obtained by receiving (inverse quantized) transform coefficients and performing the first-order (separation) inverse transform.
  • the encoding apparatus and the decoding apparatus may generate a reconstructed block based on the residual block and the predicted block, and generate a reconstructed picture based on the residual block.
  • a reduced secondary transform (RST) with a reduced size of a transform matrix (kernel) can be applied from the concept of NSST in order to reduce the amount of computation and memory required for the non-separated quadratic transform.
  • a transform kernel, a transform matrix, and a coefficient constituting the transform kernel matrix described in this document may be expressed in 8 bits. This may be a condition to be implemented in the decoding device and the encoding device, and it is possible to reduce the amount of memory required for storing the conversion kernel while accompanied by a performance degradation that can be reasonably accommodated compared to the existing 9-bit or 10-bit. .
  • a small multiplier can be used, and it can be more suitable for a single instruction multiple data (SIMD) instruction used for optimal software implementation.
  • RST may mean transformation performed on residual samples for the current block based on a transform matrix whose size is reduced according to a simplification factor.
  • the amount of computation required for transformation may be reduced due to a reduction in the size of the transformation matrix. That is, the RST can be used to solve an issue of computational complexity that occurs during transformation or non-separation transformation of a large block.
  • RST may be referred to in various terms such as reduced transform, reduced transform, reduced transform, reduced secondary transform, reduction transform, simplified transform, simple transform, etc., and the name to which RST may be referred to is not limited to the listed examples.
  • RST since RST is mainly performed in a low frequency region including a non-zero coefficient in a transform block, it may be referred to as a Low-Frequency Non-Separable Transform (LFNST).
  • LNNST Low-Frequency Non-Separable Transform
  • the second-order inverse transform is based on RST
  • the inverse transform unit 235 of the encoding device 200 and the inverse transform unit 322 of the decoding device 300 are transformed based on the inverse RST of the transform coefficients.
  • the inverse first-order transform refers to the inverse transform of the first-order transform applied to the residual.
  • deriving a transform coefficient based on a transform may mean deriving a transform coefficient by applying a corresponding transform.
  • FIG. 10 is a diagram for describing an RST according to an embodiment of the present document.
  • current block may mean a current block or a residual block or a transform block on which coding is performed.
  • a reduced transformation matrix may be determined by mapping an N dimensional vector to an R dimensional vector located in a different space, where R is less than N.
  • N may mean the square of the length of one side of the block to which the transform is applied or the total number of transform coefficients corresponding to the block to which the transform is applied
  • the simplification factor may mean an R/N value.
  • the simplification factor may be referred to in various terms such as a reduced factor, a reduction factor, a reduced factor, a reduction factor, a simplified factor, and a simple factor.
  • R may be referred to as a reduced coefficient, but in some cases, the simplified factor may refer to R.
  • the simplification factor may mean an N/R value.
  • the simplification factor or the simplification factor may be signaled through a bitstream, but the embodiment is not limited thereto.
  • a predefined value for the simplification factor or the simplification factor may be stored in each encoding device 200 and the decoding device 300, and in this case, the simplification factor or the simplification factor may not be signaled separately.
  • the size of the simplified transform matrix according to an embodiment is RxN, which is smaller than the size NxN of a conventional transform matrix, and may be defined as in Equation 7 below.
  • the matrix T in the Reduced Transform block shown in FIG. 10A may mean the matrix T RxN of Equation 7.
  • transform coefficients for the target block may be derived.
  • the RST according to FIG. 10A is It can be expressed as a matrix operation such as Equation 8. In this case, memory and multiplication operations can be reduced to approximately 1/4 by a simplification factor.
  • a matrix operation can be understood as an operation to obtain a column vector by multiplying a matrix and a column vector by placing a matrix on the left side of the column vector.
  • r 1 to r 64 may represent residual samples for a target block, and more specifically, may be transform coefficients generated by applying a linear transform.
  • transform coefficients c i for the target block may be derived, and a derivation process of c i may be the same as in Equation 9.
  • the size of the normal transform matrix is 64x64 (NxN), but the size of the simplified transform matrix is reduced to 16x64 (RxN).
  • Memory usage can be reduced by an R/N ratio.
  • the use of the simplified transform matrix can reduce the number of multiplication operations by an R/N ratio (RxN).
  • the transform unit 232 of the encoding apparatus 200 may derive transform coefficients for the target block by performing a first-order transform and an RST-based second-order transform on residual samples for the target block. These transform coefficients may be transmitted to the inverse transform unit of the decoding device 300, and the inverse transform unit 322 of the decoding device 300 derives the modified transform coefficients based on the inverse reduced secondary transform (RST) of the transform coefficients. Then, residual samples for the target block may be derived based on the inverse linear transform of the modified transform coefficients.
  • RST inverse reduced secondary transform
  • the size of the inverse RST matrix T NxR is NxR smaller than the size NxN of a conventional inverse transform matrix, and is in a transpose relationship with the simplified transform matrix T RxN shown in Equation 7.
  • the matrix T t in the Transform block may mean the inverse RST matrix T RxN T (the superscript T means transpose).
  • T means transpose
  • modified transform coefficients for the target block or residual samples for the target block may be derived.
  • Station RxN RST matrix T T may be expressed as (T RxN) T NxR.
  • modified transform coefficients for the target block may be derived by multiplying transform coefficients for the target block by the inverse RST matrix T RxN T.
  • an inverse RST may be applied as an inverse first-order transform, and in this case, residual samples for the target block may be derived when transform coefficients for the target block are multiplied by the inverse RST matrix TRxNT.
  • the RST according to (b) of FIG. It can be expressed as a matrix operation such as Equation 10 of.
  • Equation 10 c 1 to c 16 may represent transform coefficients for the target block.
  • modified transform coefficients for the target block or r j representing residual samples for the target block may be derived, and a process of deriving r j may be the same as in Equation 11.
  • r 1 to r N indicating modified transform coefficients for the target block or residual samples for the target block may be derived.
  • the size of the typical inverse transform matrix is 64x64 (NxN)
  • the size of the simplified inverse transform matrix is reduced to 64x16 (NxR).
  • Memory usage can be reduced by R/N ratio.
  • the use of the simplified inverse transform matrix can reduce the number of multiplication operations by an R/N ratio (NxR).
  • the transformation set configuration shown in Table 5 can be applied. That is, the 8x8 RST may be applied according to the transform set in Table 5. Since one transform set is composed of two or three transforms (kernels) according to an intra prediction mode, it may be configured to select one of a maximum of four transforms including a case where a quadratic transform is not applied. When the quadratic transformation is not applied, the transformation can be regarded as the identity matrix applied.
  • transformation index 0 can be assigned as an identity matrix, that is, when quadratic transformation is not applied
  • transformation index 0 can be assigned as an identity matrix, that is, when quadratic transformation is not applied
  • a transform to be applied may be designated by signaling a syntax element called an lfnst index for each transform coefficient block. That is, for an 8x8 upper left block through a transform index, 8x8 RST may be designated in the RST configuration, or 8x8 lfnst may be designated when LFNST is applied.
  • 8x8 lfnst and 8x8 RST refer to transforms that can be applied to the 8x8 area included in the corresponding transform coefficient block when both W and H of the current block to be transformed are equal to or greater than 8, and the 8x8 area is the corresponding transform coefficient block. It may be an upper left 8x8 area inside.
  • 4x4 lfnst and 4x4 RST refer to transforms that can be applied to the 4x4 area included in the corresponding transform coefficient block when both W and H of the current block are equal to or greater than 4, and the 4x4 area is It may be the upper left 4x4 area.
  • a maximum of 16 x 48 conversion kernels by selecting only 48 data instead of a 16 x 64 conversion kernel matrix for 64 data constituting an 8 x 8 area.
  • Matrix can be applied.
  • “maximum” means that the maximum value of m is 16 for an m x 48 transform kernel matrix capable of generating m coefficients. That is, when RST is performed by applying an m x 48 transform kernel matrix (m ⁇ 16) to an 8 x 8 area, 48 data are input and m coefficients can be generated. When m is 16, 48 data are input and 16 coefficients are generated.
  • a 16 ⁇ 1 vector may be generated by sequentially multiplying a 16 ⁇ 48 matrix and a 48 ⁇ 1 vector.
  • 48 x 1 vectors can be formed by appropriately arranging 48 pieces of data constituting an 8 x 8 area.
  • 48 pieces of data existing in an area excluding a 4 ⁇ 4 area at the bottom right of an 8 ⁇ 8 area may constitute a 48 ⁇ 1 vector.
  • the transposed matrix of the above-described transform kernel matrix may be used for the inverse transform of the decoding process. That is, when inverse RST or LFNST is performed as an inverse transformation process performed by the decoding apparatus, the input coefficient data to which the inverse RST is applied is composed of a 1-D vector according to a predetermined arrangement order, and the corresponding inverse RST matrix is added to the 1-D vector
  • the modified coefficient vectors obtained by multiplying from the left may be arranged in a 2D block according to a predetermined arrangement order.
  • the inverse transform unit 235 of the encoding device 200 and the inverse transform unit 322 of the decoding device 300 are transformed based on the inverse RST of the transform coefficients.
  • the inverse first-order transform means the inverse transform of the first-order transform applied to the residual.
  • deriving a transform coefficient based on a transform may mean deriving a transform coefficient by applying a corresponding transform.
  • the wide-angle intra prediction is applied in intra prediction and the intra prediction mode is reset, re-indexed, or remapped, it may be discussed how to set the intra prediction mode for non-separated quadratic transformation, that is, LFNST.
  • a non-separated quadratic transformation may be applied based on a new or modified intra prediction mode, and in this case, various examples may exist for setting variables for applying the modified intra prediction mode to the transform set of Table 5. have.
  • the derived intra prediction mode when an intra prediction mode (predModeIntra) is derived for intra prediction and wide-angle intra prediction is applied to a current block, the derived intra prediction mode may be updated or remapped in correspondence with the wide-angle intra prediction.
  • the modified intra mode remapped in this way may be set to the variable predModeIntra in the same way as the intra mode before the modification.
  • a variable predModeIntra for the final intra prediction mode may be used as an intra prediction mode of a transform set for LFNST.
  • variable predModeIntra for the final intra prediction mode may be reset to the intra prediction mode (lfnstPredModeIntra) of the transform set for LFNST.
  • a variable lfnstPredModeIntra may be newly set by applying wide-angle intra prediction when LFNST, not an intra prediction mode derived from intra prediction, is applied.
  • the image processing process according to the present embodiment may be represented as in Tables 6 to 22 below.
  • Table 6 shows signaling of the syntax element sps_lfnst_enabled_flag indicating whether the non-separated quadratic transform is applied in the video decoding process, that is, a transform index indicating whether the non-separated quadratic transform is applied, and whether lfnst_idx is present.
  • lfnst_idx may be signaled in residual coding syntax or coding unit syntax.
  • lfnst_idx is signaled in the coding unit syntax.
  • lfnst_idx may indicate any one of two transform kernel matrices included in the transform set, and if lfnst_idx is 0, it may indicate that non-separated quadratic transform, that is, LFNST is not applied.
  • Table 8 shows that an intra prediction mode for applying wide-angle intra prediction is newly set in the transformation process.
  • non-separated quadratic transformation may be performed based on the variable lfnstPredModeIntra.
  • Table 9 shows the contents (low frequency non-separable transformation process) for deriving the list of transformed samples y[i]) through the transformation kernel matrix, and an index for selecting a transformation set ( lfnstPredModeIntra corresponding to lfnstTrSetIdx) is used as an input value.
  • a transform set is selected based on LfnstPredModeIntra, and various transform kernel matrices may be applied according to a transform index indicating any one of these transform sets.
  • Tables 10 to 22 show the transform kernel matrix (lowFreqTransMatrix) according to the transform index for 4X4 LFNST and 8X8 LFNST.
  • Table 10 shows a transform set index (lfnstTrSetIdx) according to an intra prediction mode (lfnstPredModeIntra) reflecting the wide-angle intra prediction mode.
  • lfnstPredModeIntra an intra prediction mode reflecting the wide-angle intra prediction mode.
  • Tables 11 to 14 sequentially show two transform kernel matrices that may be included in each set when the transform set index is 0 to 3 in 4X4 LFNST.
  • the transform kernel matrices of Tables 11 to 14 may be derived based on nTrS indicating the size of transform coefficients output after LFNST, transform set index (lfnstTrSetIdx), and transform index (lfnstIdx).
  • the size of the transform coefficient nTrS in 4X4 LFNST may be 16.
  • Tables 15 to 22 sequentially show two transform kernel matrices that can be included in each set when the transform set index is 0 to 3 in the 8X8 LFNST.
  • the transform kernel matrices of Tables 15 to 22 may be derived based on nTrS indicating the size of transform coefficients output after LFNST, transform set index (lfnstTrSetIdx), and transform index (lfnstIdx).
  • the size of the transform coefficient nTrS in 8X8 LFNST may be 48. Since the output transform coefficient is 48, the transform kernel matrix may be a 48 x 16 matrix, and the matrix coefficients 48 of one row are divided into 16 and represented.
  • Table 15 shows the transformation kernel matrix when the transformation set index (lfnstTrSetIdx) is 0 and the transformation index (lfnstIdx) is 1, and Table 16 shows the transformation set index (lfnstTrSetIdx) is 0, and the transformation index (lfnstIdx) is 2 days. Represents the conversion kernel matrix at time. Similarly, Tables 17 and 18 sequentially show the transform kernel matrix when the transform set index (lfnstTrSetIdx) is 1 and the transform index (lfnstIdx) is 1 and 2.
  • Tables 19 and 20 sequentially show the transform kernel matrix when the transform set index (lfnstTrSetIdx) is 2 and the transform index (lfnstIdx) is 1 and 2.
  • Tables 21 and 22 sequentially show the transform kernel matrix when the transform set index (lfnstTrSetIdx) is 3 and the transform index (lfnstIdx) is 1 and 2.
  • variable predModeIntra derived from intra prediction may be transmitted through input values and output values in a subsequent encoding and decoding process.
  • LFNST can be applied using the variable wideAngPredModeIntra input in the non-separated conversion (LFNST) process. This process is shown in a table as follows.
  • Table 23 shows that the variable wideAngPredModeIntra is derived as an output value in the sub image processing step (The intra sample prediction process as specified in clause 8.4.5.2, The scaling and transformation process as specified in clause 8.7.2), and Table 24 It is shown that the variable wideAngPredModeIntra is derived as an output value in the sample prediction step (8.4.5.2 Intra sample prediction).
  • Table 25 is a sub-step of Table 24, showing that the variable wideAngPredModeIntra is derived as an output value.
  • the variable wideAngPredModeIntra derived from Table 25 is a result of mode remapping for an amorphous block to which wide-angle intra prediction is applied, and a description thereof is the same as that of Table 2.
  • Table 26 shows that the variable wideAngPredModeIntra set in Table 25 is used as an input value in the conversion step during image processing.
  • Table 27 shows that wideAngPredModeIntra is applied to non-separated quadratic transformation, that is, LFNST.
  • the transform kernel matrix according to Table 27 may be the same as Tables 11 to 22 described above, and index signaling of Tables 6 and 7 may also be applied to this embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an operation of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present document.
  • Each step disclosed in FIG. 11 may be performed by the decoding apparatus 300 disclosed in FIG. 3. More specifically, S1100 may be performed by the entropy decoding unit 310 disclosed in FIG. 3, S1110 and S1120 may be performed by the intra prediction unit 331 disclosed in FIG. 3, and S1130 to S1160 are inverse transform units. It can be done by 322. In addition, operations according to S1100 to S1160 are based on some of the contents described above in FIGS. 4 to 10. Accordingly, detailed descriptions overlapping with those described above in FIGS. 3 to 10 will be omitted or simplified.
  • the decoding apparatus 300 may obtain intra prediction mode information and LFNST index from the bitstream (S1100).
  • the intra prediction mode information is mpm indicating one of the mpm candidates in the most probable mode (MPM) list derived based on the intra prediction mode of the neighboring block (eg, left and/or upper neighboring block) of the current block and additional candidate modes. Remaining intra prediction mode information indicating one of the index or the remaining intra prediction modes not included in the mpm candidates may be included.
  • MPM most probable mode
  • the decoding apparatus 300 may decode information about quantized transform coefficients for the current block from the bitstream, and quantize the current block based on information about quantized transform coefficients for the current block.
  • Transform coefficients can be derived.
  • Information about quantized transform coefficients for the current block may be included in a sequence parameter set (SPS) or a slice header, and information on whether or not a simplified transform (RST) is applied, and the minimum for applying the simplified transform A transform index (LFNST index) indicating any one of information on the transform size, information on the maximum transform size to which the simplified transform is applied, the size of the simplified inverse transform, and the transform kernel matrix (LFNST matrix) included in the transform set (LFNST set) It may include at least one of information on.
  • an LFNST index may be received for each of the luma block and the chroma block.
  • the decoding apparatus 300 may further receive MTS index information indicating a transform kernel of the inverse first-order transform.
  • the decoding apparatus 300 may derive transform coefficients by performing inverse quantization on quantized transform coefficients for a current block.
  • a sample subjected to inverse quantization may be referred to as a transform coefficient
  • a sample subjected to inverse quadratic transformation may be referred to as a modified transformation coefficient. Accordingly, the two samples can be collectively referred to as a transform coefficient.
  • a residual sample is derived.
  • the decoding apparatus 300 derives an intra prediction mode of the current block based on the intra prediction mode information (S1110).
  • the decoding apparatus 300 may generate an mpm list based on prediction modes of neighboring blocks of the current block, and an intra prediction mode for the current block based on the received mpm index or remaining intra prediction mode information. Can be derived.
  • the decoding apparatus 300 may determine whether wide-angle intra prediction is applied to the current block before deriving the intra prediction sample, and if wide-angle intra prediction is applied to the current block, the intra prediction mode modified through intra prediction mode remapping It can be derived (S1120).
  • the current block may be a transform block or a coding block based on whether intra split prediction is applied, and if the height and width of the current block are not the same, that is, if the current block is irregular, wide-angle intra prediction Can be applied.
  • the intra prediction mode can be divided into two cases and modified, and the modified intra prediction mode is the ratio of the height and width of the current block and whether or not the height and width of the current block is larger. It may be derived based on the intra prediction mode.
  • the intra prediction mode is set to a value 65 larger than the intra prediction mode.
  • the intra prediction mode may be set to a value 67 smaller than the intra prediction mode.
  • the intra prediction mode information indicates any one of the planar mode (0), the DC mode (1), and the directional mode of 2 to 66 of FIG. 4
  • the width of the current block is greater than the height of the current block
  • the modified intra prediction mode may be derived from 67 to 80 of FIG. 5.
  • the modified intra prediction mode may be derived as -1 to -14 of FIG. 5.
  • the intra prediction mode of the chroma block is a DM using the same mode as the intra prediction mode of the luma block
  • wide-angle intra prediction may be applied to the chroma block.
  • the inverse transform unit 332 of the decoding apparatus 300 determines a transform set, that is, an LFNST set based on a mapping relationship according to a modified intra prediction mode applied to the current block (S1130), and based on the LFNST set and the LFNST index. Any one of a plurality of LFNST matrices may be selected (S1140).
  • modified transform coefficients for the current block may be derived (S1150).
  • any one of a plurality of transform sets may be determined according to the intra prediction mode of the transform block to be transformed, and the inverse RST is any one of the LFNST matrices included in the LFNST set indicated by the LFNST index. Can be performed on the basis of.
  • the LFNST matrix may be an amorphous matrix in which the number of columns is smaller than the number of rows.
  • residual samples for the current block are derived based on the inverse RST for transform coefficients for the current block.
  • the size of a typical inverse transform matrix is NxN, but the size of the inverse RST matrix decreases to NxR. Therefore, compared to the case of performing the normal transform, the memory usage when performing the inverse RST is R/ It can be reduced by N ratio.
  • the number of multiplication operations can be reduced by an R/N ratio (NxR) by using an inverse RST matrix.
  • the decoding efficiency may increase.
  • (inverse) conversion efficiency and decoding efficiency of the decoding apparatus 300 may be increased through inverse RST.
  • the decoding apparatus 300 may derive residual samples for the current block based on the inverse transform of the modified transform coefficients (S1160).
  • the decoding apparatus 300 may perform inverse first-order transform on the modified transform coefficients for the current block.
  • the inverse first-order transform may be applied to a simplified inverse transform or a conventional separation transform may be used.
  • the decoding apparatus 300 may generate reconstructed samples based on residual samples for the current block and prediction samples for the current block.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an operation of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present document.
  • Each step disclosed in FIG. 12 may be performed by the encoding device 200 disclosed in FIG. 2. More specifically, S1200 to S1220 may be performed by the prediction unit 220 disclosed in FIG. 2, S1230 may be performed by the subtraction unit 231 disclosed in FIG. 2, and S1240 and S1250 are disclosed in FIG. 2. It may be performed by the conversion unit 232, and S1260 may be performed by the entropy encoding unit 240 disclosed in FIG. 2. In addition, operations according to S1200 to S1260 are based on some of the contents described above in FIGS. 4 to 10. Accordingly, detailed descriptions overlapping with those described above in FIGS. 2 and 4 to 10 will be omitted or simplified.
  • the encoding apparatus 200 may derive an intra prediction mode for a current block (S1200).
  • the encoding apparatus 200 may configure an MPM list for the current block and determine an optimal intra prediction mode based on rate-distortion optimization (RDO).
  • RDO rate-distortion optimization
  • the MPM list may include candidate intra prediction modes (MPM candidates) that are likely to be applied to the current block.
  • MPM candidates candidate intra prediction modes
  • the MPM list may include intra prediction modes of neighboring blocks, or may further include specific intra prediction modes according to a predetermined method.
  • the encoding apparatus 200 may perform prediction based on various intra prediction modes, and may determine an optimal intra prediction mode based on rate-distortion optimization (RDO) based thereon.
  • the encoding apparatus 200 may determine the optimal intra prediction mode using only MPM candidates configured in the MPM list, or may determine the optimal intra prediction mode by further using the remaining intra prediction modes as well as the MPM candidates configured in the MPM list. .
  • the encoding apparatus 200 may derive a modified intra prediction mode through intra prediction mode remapping (S1210).
  • the current block may be a transform block or a coding block based on whether intra split prediction is applied, and if the height and width of the current block are not the same, that is, if the current block is amorphous, wide-angle intra prediction Can be applied.
  • the intra prediction mode can be divided into two cases and modified, and the modified intra prediction mode is the ratio of the height and width of the current block and whether or not the height and width of the current block is larger.
  • the intra prediction mode information to be derived based on the intra prediction mode indicates any one of the planar mode (0), the DC mode (1), and the directional mode of 2 to 66 of FIG. 4, the current block
  • the modified intra prediction mode may be derived from 67 to 80 of FIG. 5.
  • the modified intra prediction mode may be derived as -1 to -14 of FIG. 5.
  • the intra prediction mode of the chroma block is a DM using the same mode as the intra prediction mode of the luma block
  • wide-angle intra prediction may be applied to the chroma block.
  • the encoding apparatus 200 may derive prediction samples based on a modified intra prediction mode applied to the current block (S1220), and may derive residual samples for the current block based on the prediction samples (S1230).
  • the encoding apparatus 200 may determine an LFNST set including LFNST matrices based on the modified intra prediction mode (S1240).
  • the encoding apparatus 200 may perform primary transformation based on MTS before non-separated transformation based on the LFNST set, and may generate an MTS index indicating which MTS is used.
  • the encoding apparatus 200 may derive transform coefficients for the current block based on the residual sample, the LFNST set, and the LFNST matrix (S1250).
  • transform coefficients for the current block may be derived based on the first-order transform for the residual sample, and the first-order transform may be performed through a plurality of transform kernels.
  • the intra prediction mode is Based on the conversion kernel can be selected.
  • a residual sample after the first-order transformation is performed may be referred to as a transform coefficient, and samples after LFNST may be performed as a modified transform coefficient, and two samples may be collectively referred to as a transform coefficient.
  • any one of a plurality of transform sets may be determined according to an intra prediction mode of a transform block to be transformed, and the inverse RST may be performed based on any one of LFNST matrices included in the LFNST set. have.
  • Each LFNST set may include two LFNST matrices, and the LFNST matrix may be an amorphous matrix in which the number of columns is less than the number of rows.
  • transform coefficients for the current block are derived based on RST for residual samples.
  • the size of the normal transform kernel matrix is NxN, but the size of the simplified transform matrix is reduced to RxN. Therefore, compared to the case of performing the normal transform, the memory usage when performing RST is reduced to R. It can be reduced by the /N ratio.
  • the use of the simplified transform kernel matrix can reduce the number of multiplication operations by an R/N ratio (RxN).
  • the total number of transform coefficients for the current block is reduced from N to R when compared to the N transform coefficients derived when a normal transform is applied.
  • the amount of data that 200 transmits to the decoding device 300 may be reduced.
  • conversion efficiency and coding efficiency of the encoding apparatus 200 may be increased through RST.
  • the encoding apparatus 200 may perform quantization based on modified transform coefficients for a current block to derive quantized transform coefficients and encode information about the quantized transform coefficients.
  • the encoding apparatus 200 may encode and generate image information including an LFNST index indicating an intra prediction mode and an LFNST matrix in addition to information about the quantized transform coefficients (S1260).
  • the syntax element of the LFNST index may indicate whether (reverse) LFNST is applied and any one of the LFNST matrices included in the LFNST set.
  • the transform index There can be three values of the syntax element of.
  • an LFNST index may be encoded for each of a luma block and a chroma block.
  • the syntax element value for the transformation index is 0 indicating a case where the (inverse) RST is not applied to the current block, 1 indicating the first transformation kernel matrix among transformation kernel matrices, and two of the transformation kernel matrix. It can be derived as 2 indicating the th transform kernel matrix.
  • the quantized transform coefficient may be referred to as a transform coefficient.
  • the transform coefficient may be called a coefficient or a residual coefficient, or may still be called a transform coefficient for uniformity of expression.
  • the quantized transform coefficient and the transform coefficient may be referred to as a transform coefficient and a scaled transform coefficient, respectively.
  • the residual information may include information about the transform coefficient(s), and the information about the transform coefficient(s) may be signaled through a residual coding syntax.
  • Transform coefficients may be derived based on the residual information (or information about the transform coefficient(s)), and scaled transform coefficients may be derived through an inverse transform (scaling) of the transform coefficients.
  • Residual samples may be derived based on the inverse transform (transform) of the scaled transform coefficients. This may be applied/expressed in other parts of this document as well.
  • the above-described method according to this document may be implemented in a software form, and the encoding device and/or decoding device according to this document performs image processing such as a TV, computer, smartphone, set-top box, display device, etc. Can be included in the device.
  • the above-described method may be implemented as a module (process, function, etc.) performing the above-described functions.
  • the modules are stored in memory and can be executed by the processor.
  • the memory may be inside or outside the processor, and may be connected to the processor through various well-known means.
  • the processor may include an application-specific integrated circuit (ASIC), another chipset, a logic circuit, and/or a data processing device.
  • the memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium, and/or other storage device. That is, the embodiments described in this document may be implemented and performed on a processor, microprocessor, controller, or chip.
  • the functional units shown in each drawing may be implemented and executed on a computer, a processor, a microprocessor, a controller, or a chip.
  • decoding devices and encoding devices to which this document is applied include multimedia broadcasting transmission/reception devices, mobile communication terminals, home cinema video devices, digital cinema video devices, surveillance cameras, video chat devices, real-time communication devices such as video communication, and 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 video devices, etc. It may be included, 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
  • the processing method to which the present document is applied may be produced in the form of a program executed by a computer, and may be stored in a computer-readable recording medium.
  • Multimedia data having a data structure according to this document can also be stored in a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium includes all kinds of storage devices and distributed storage devices in which computer-readable data is stored.
  • the computer-readable recording medium is, for example, Blu-ray disk (BD), universal serial bus (USB), ROM, PROM, EPROM, EEPROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical It may include a data storage device.
  • the computer-readable recording medium includes a media implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission through the Internet).
  • bitstream generated by the encoding method may be stored in a computer-readable recording medium or transmitted through a wired or wireless communication network.
  • an embodiment of this document may be implemented as a computer program product using a program code, and the program code may be executed on a computer according to the embodiment of the present document.
  • the program code may be stored on a carrier readable by a computer.
  • FIG. 13 exemplarily shows a structure diagram of a content streaming system to which this document is applied.
  • the content streaming system to which this document is applied may largely include an encoding server, a streaming server, a web server, a media storage, a user device, and a multimedia input device.
  • the encoding server serves to 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.
  • the encoding server may be omitted.
  • the bitstream may be generated by an encoding method or a bitstream generation method to which this document is applied, and the streaming server may temporarily store the bitstream in a process of transmitting or receiving the bitstream.
  • the streaming server transmits multimedia data to a user device based on a user request through a web server, and the web server serves as an intermediary for notifying the user of a service.
  • the web server transmits it to the streaming server, and the streaming server transmits multimedia data to the user.
  • the content streaming system may include a separate control server, and in this case, the control server serves to control commands/responses between devices in the content streaming system.
  • the streaming server may receive content from a media storage and/or encoding server. For example, when content is received from the encoding server, the content may be received in real time. In this case, in order to provide a smooth streaming service, the streaming server may store the bitstream for a predetermined time.
  • Examples of the user device include a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a 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, e.g., smartwatch, smart glass, head mounted display (HMD), digital TV, desktop computer , Digital signage, etc.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • Tablet PC tablet
  • ultrabook ultrabook
  • wearable device e.g., smartwatch, smart glass, head mounted display (HMD), digital TV, desktop computer , Digital signage, etc.
  • HMD head mounted display
  • 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 claims set forth herein may be combined in a variety of ways.
  • the technical features of the method claims of the present specification may be combined to be implemented as a device, and the technical features of the device claims of the present specification may be combined to be implemented by a method.
  • the technical characteristics of the method claim of the present specification and the technical characteristics of the device claim may be combined to be implemented as a device, and the technical characteristics of the method claim of the present specification and the technical characteristics of the device claim may be combined to be implemented by a method.

Abstract

본 문서에 따른 영상 디코딩 방법은 인트라 예측 모드 정보 및 LFNST 인덱스를 획득하는 단계와; 상기 인트라 예측 모드 정보를 기반으로 현재 블록의 인트라 예측 모드를 도출하는 단계와; 상기 현재 블록에 광각 인트라 예측이 적용되면, 인트라 예측 모드 리매핑을 통하여 수정된 인트라 예측 모드를 도출하는 단계와; 상기 수정된 인트라 예측 모드를 기반으로 LFNST 매트릭스들을 포함하는 LFNST 세트를 결정하는 단계와; 상기 LFNST 세트 및 상기 LFNST 인덱스를 기반으로 상기 LFNST 매트릭스들 중 하나를 선택하는 단계와; 상기 선택된 LFNST 매트릭스를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 변환 계수들을 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.

Description

광각 인트라 예측 및 변환에 기반한 영상 코딩 방법 및 그 장치
본 문서는 영상 코딩 기술에 관한 것으로서 보다 상세하게는 영상 코딩 시스템에서 광각 인트라 예측 및 변환(transform)에 기반한 영상 코딩 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
최근 4K 또는 8K 이상의 UHD(Ultra High Definition) 영상/비디오와 같은 고해상도, 고품질의 영상/비디오에 대한 수요가 다양한 분야에서 증가하고 있다. 영상/비디오 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상/비디오 데이터에 비해 상대적으로 전송되는 정보량 또는 비트량이 증가하기 때문에 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 데이터를 전송하거나 기존의 저장 매체를 이용해 영상/비디오 데이터를 저장하는 경우, 전송 비용과 저장 비용이 증가된다.
또한, 최근 VR(Virtual Reality), AR(Artificial Realtiy) 컨텐츠나 홀로그램 등의 실감 미디어(Immersive Media)에 대한 관심 및 수요가 증가하고 있으며, 게임 영상과 같이 현실 영상과 다른 영상 특성을 갖는 영상/비디오에 대한 방송이 증가하고 있다.
이에 따라, 상기와 같은 다양한 특성을 갖는 고해상도 고품질의 영상/비디오의 정보를 효과적으로 압축하여 전송하거나 저장하고, 재생하기 위해 고효율의 영상/비디오 압축 기술이 요구된다.
본 문서의 기술적 과제는 영상 코딩 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 문서의 다른 기술적 과제는 변환 인덱스 코딩의 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 문서의 또 다른 기술적 과제는 광각 인트라 예측이 적용되는 인트라 예측에서 변환 인덱스의 코딩 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 문서의 일 실시예에 따르면, 디코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 디코딩 방법을 제공한다. 상기 방법은 비트스트림으로부터 인트라 예측 모드 정보 및 LFNST 인덱스를 획득하는 단계와; 상기 인트라 예측 모드 정보를 기반으로 현재 블록의 인트라 예측 모드를 도출하는 단계와; 상기 현재 블록에 광각 인트라 예측이 적용되면, 인트라 예측 모드 리매핑을 통하여 수정된 인트라 예측 모드를 도출하는 단계와; 상기 수정된 인트라 예측 모드를 기반으로 LFNST 매트릭스들을 포함하는 LFNST 세트를 결정하는 단계와; 상기 LFNST 세트 및 상기 LFNST 인덱스를 기반으로 상기 LFNST 매트릭스들 중 하나를 선택하는 단계와; 상기 선택된 LFNST 매트릭스를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 변환 계수들을 도출하는 단계와; 상기 변환 계수들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 현재 블록에 대한 분할 트리 구조가 듀얼 트리 타입이면, 루마 블록 및 크로마 블록 각각에 대하여 상기 LFNST 인덱스가 수신될 수 있고, 상기 크로마 블록의 인트라 예측 모드가 상기 루마 블록의 인트라 예측 모드와 동일한 모드를 사용하는 DM(direct mode)이면, 상기 크로마 블록에 상기 광각 인트라 예측이 적용될 수 있다.
또한, 현재 블록에 적용된 인트라 예측 모드에 따라 4개의 상기 LFNST 세트 중 어느 하나가 결정되는 경우, 상기 수정된 인트라 예측 모드가 67 내지 80인 LFNST 세트와 상기 수정된 인트라 예측 모드가 -1 내지 -14인 LFNST 세트는 동일할 수 있다.
본 문서의 일 실시예에 따르면, 인코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 인코딩 방법을 제공한다. 상기 방법은 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 도출하는 단계와; 상기 현재 블록에 광각 인트라 예측이 적용되는지 여부에 기초하여 인트라 예측 모드 리매핑을 통하여 수정된 인트라 예측 모드를 도출하는 단계와; 상기 수정된 인트라 예측 모드에 기초하여 예측 샘플들을 도출하는 단계; 상기 예측 샘플에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 단계; 상기 수정된 인트라 예측 모드를 기반으로 LFNST 매트릭스들을 포함하는 LFNST 세트를 결정하는 단계와; 상기 레지듀얼 샘플, 상기 LFNST 세트 및 상기 LFNST 매트릭스를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 변환 계수들을 도출하는 단계와; 상기 인트라 예측 모드 및 상기 LFNST 매트릭스를 지시하는 LFNST 인덱스를 포함하는 영상 정보를 인코딩하는 단계를 포함할 수 있다.
본 문서의 또 다른 일 실시예에 따르면, 인코딩 장치에 의하여 수행된 영상 인코딩 방법에 따라 생성된 인코딩된 영상 정보 및 비트스트림이 포함된 영상 데이터가 저장된 디지털 저장 매체가 제공될 수 있다.
본 문서의 또 다른 일 실시예에 따르면, 디코딩 장치에 의하여 상기 영상 디코딩 방법을 수행하도록 야기하는 인코딩된 영상 정보 및 비트스트림이 포함된 영상 데이터가 저장된 디지털 저장 매체가 제공될 수 있다.
본 문서에 따르면 전반적인 영상/비디오 압축 효율을 높일 수 있다.
본 개시에 따르면 변환 인덱스 코딩의 효율을 높일 수 있다.
본 문서의 또 다른 기술적 과제는 광각 인트라 예측이 적용되는 인트라 예측에서 변환 인덱스의 코딩 방법 및 장치를 제공한다.
본 명세서의 구체적인 일례를 통해 얻을 수 있는 효과는 이상에서 나열된 효과로 제한되지 않는다. 예를 들어, 관련된 기술분야의 통상의 지식을 자긴 자(a person having ordinary skill in the related art)가 본 명세서로부터 이해하거나 유도할 수 있는 다양한 기술적 효과가 존재할 수 있다. 이에 따라 본 명세서의 구체적인 효과는 본 명세서에 명시적으로 기재된 것에 제한되지 않고, 본 명세서의 기술적 특징으로부터 이해되거나 유도될 수 있는 다양한 효과를 포함할 수 있다.
도 1은 본 문서가 적용될 수 있는 비디오/영상 코딩 시스템의 예를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 문서가 적용될 수 있는 비디오/영상 인코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 3은 본 문서가 적용될 수 있는 비디오/영상 디코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 4는 본 문서의 일 실시예에 따른 67개의 인트라 예측 모드들을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 문서의 일 실시예에 따른 와이드 앵글 인트라 예측 모드들을 도시한 도면이다.
도 6은 본 문서의 일 실시예에 따른 비정방형 블록에 대한 인트라 예측을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 문서의 일 실시예에 따른 크로마 블록의 인트라 예측 모드 도출 시 적용될 수 있는 DM을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 크로마 블록의 인트라 예측 모드 도출 시 적용될 수 있는 CCLM을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 문서의 일 실시예에 따른 다중 변환 기법을 개략적으로 나타낸다.
도 10은 본 문서의 일 실시예에 따른 RST를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 문서의 일 실시예에 따른 비디오 디코딩 장치의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 12는 본 문서의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 장치의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 13은 본 문서가 적용되는 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 예시적으로 나타낸다.
본 문서는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 문서를 특정 실시예에 한정하려고 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 상용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 문서의 기술적 사상을 한정하려는 의도로 사용되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 문서에서 설명되는 도면상의 각 구성들은 서로 다른 특징적인 기능들에 관한 설명의 편의를 위해 독립적으로 도시된 것으로서, 각 구성들이 서로 별개의 하드웨어나 별개의 소프트웨어로 구현된다는 것을 의미하지는 않는다. 예컨대, 각 구성 중 두 개 이상의 구성이 합쳐져 하나의 구성을 이룰 수도 있고, 하나의 구성이 복수의 구성으로 나뉘어질 수도 있다. 각 구성이 통합 및/또는 분리된 실시예도 본 문서의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 문서의 권리범위에 포함된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 문서의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
이 문서는 비디오/영상 코딩에 관한 것이다. 예를 들어 이 문서에서 개시된 방법/실시예는 VVC (Versatile Video Coding) 표준 (ITU-T Rec. H.266), VVC 이후의 차세대 비디오/이미지 코딩 표준, 또는 그 이외의 비디오 코딩 관련 표준들(예를 들어, HEVC (High Efficiency Video Coding) 표준 (ITU-T Rec. H.265), EVC(essential video coding) 표준, AVS2 표준 등)과 관련될 수 있다.
이 문서에서는 비디오/영상 코딩에 관한 다양한 실시예들을 제시하며, 다른 언급이 없는 한 상기 실시예들은 서로 조합되어 수행될 수도 있다.
이 문서에서 비디오(video)는 시간의 흐름에 따른 일련의 영상(image)들의 집합을 의미할 수 있다. 픽처(picture)는 일반적으로 특정 시간대의 하나의 영상을 나타내는 단위를 의미하며, 슬라이스(slice)/타일(tile)는 코딩에 있어서 픽처의 일부를 구성하는 단위이다. 슬라이스/타일은 하나 이상의 CTU(coding tree unit)을 포함할 수 있다. 하나의 픽처는 하나 이상의 슬라이스/타일로 구성될 수 있다. 하나의 픽처는 하나 이상의 타일 그룹으로 구성될 수 있다. 하나의 타일 그룹은 하나 이상의 타일들을 포함할 수 있다.
픽셀(pixel) 또는 펠(pel)은 하나의 픽처(또는 영상)을 구성하는 최소의 단위를 의미할 수 있다. 또한, 픽셀에 대응하는 용어로서 '샘플(sample)'이 사용될 수 있다. 샘플은 일반적으로 픽셀 또는 픽셀의 값을 나타낼 수 있으며, 루마(luma) 성분의 픽셀/픽셀값만을 나타낼 수도 있고, 크로마(chroma) 성분의 픽셀/픽셀 값만을 나타낼 수도 있다. 또는 샘플은 공간 도메인에서의 픽셀값을 의미할 수도 있고, 이러한 픽셀값이 주파수 도메인으로 변환되면 주파수 도메인에서의 변환 계수를 의미할 수도 있다.
유닛(unit)은 영상 처리의 기본 단위를 나타낼 수 있다. 유닛은 픽처의 특정 영역 및 해당 영역에 관련된 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 하나의 유닛은 하나의 루마 블록 및 두개의 크로마(ex. cb, cr) 블록을 포함할 수 있다. 유닛은 경우에 따라서 블록(block) 또는 영역(area) 등의 용어와 혼용하여 사용될 수 있다. 일반적인 경우, MxN 블록은 M개의 열과 N개의 행으로 이루어진 샘플들(또는 샘플 어레이) 또는 변환 계수(transform coefficient)들의 집합(또는 어레이)을 포함할 수 있다.
이 문서에서 “/”와 ","는 “및/또는”으로 해석된다. 예를 들어, “A/B”는 “A 및/또는 B”로 해석되고, “A, B”는 “A 및/또는 B”로 해석된다. 추가적으로, “A/B/C”는 “A, B 및/또는 C 중 적어도 하나”를 의미한다. 또한, “A, B, C”도 “A, B 및/또는 C 중 적어도 하나”를 의미한다. (In this document, the term “/” and "," should be interpreted to indicate “and/or.” For instance, the expression “A/B” may mean “A and/or B.” Further, “A, B” may mean “A and/or B.” Further, “A/B/C” may mean “at least one of A, B, and/or C.” Also, “A/B/C” may mean “at least one of A, B, and/or C.”)
추가적으로, 본 문서에서 “또는”는 “및/또는”으로 해석된다. 예를 들어, “A 또는 B”은, 1) “A” 만을 의미하고, 2) “B” 만을 의미하거나, 3) “A 및 B”를 의미할 수 있다. 달리 표현하면, 본 문서의 “또는”은 “추가적으로 또는 대체적으로(additionally or alternatively)”를 의미할 수 있다. (Further, in the document, the term “or” should be interpreted to indicate “and/or.” For instance, the expression “A or B” may comprise 1) only A, 2) only B, and/or 3) both A and B. In other words, the term “or” in this document should be interpreted to indicate “additionally or alternatively.”)
본 명세서에서 “적어도 하나의 A 및 B(at least one of A and B)”는, “오직 A”, “오직 B” 또는 “A와 B 모두”를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 “적어도 하나의 A 또는 B(at least one of A or B)”나 “적어도 하나의 A 및/또는 B(at least one of A and/or B)”라는 표현은 “적어도 하나의 A 및 B(at least one of A and B)”와 동일하게 해석될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 “적어도 하나의 A, B 및 C(at least one of A, B and C)”는, “오직 A”, “오직 B”, “오직 C”, 또는 “A, B 및 C의 임의의 모든 조합(any combination of A, B and C)”를 의미할 수 있다. 또한, “적어도 하나의 A, B 또는 C(at least one of A, B or C)”나 “적어도 하나의 A, B 및/또는 C(at least one of A, B and/or C)”는 “적어도 하나의 A, B 및 C(at least one of A, B and C)”를 의미할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 괄호는 “예를 들어(for example)”를 의미할 수 있다. 구체적으로, “예측(인트라 예측)”로 표시된 경우, “예측”의 일례로 “인트라 예측”이 제안된 것일 수 있다. 달리 표현하면 본 명세서의 “예측”은 “인트라 예측”으로 제한(limit)되지 않고, “인트라 예측”이 “예측”의 일례로 제안될 것일 수 있다. 또한, “예측(즉, 인트라 예측)”으로 표시된 경우에도, “예측”의 일례로 “인트라 예측”이 제안된 것일 수 있다.
본 명세서에서 하나의 도면 내에서 개별적으로 설명되는 기술적 특징은, 개별적으로 구현될 수도 있고, 동시에 구현될 수도 있다.
도 1은 본 문서를 적용될 수 있는 비디오/영상 코딩 시스템의 예를 개략적으로 나타낸다.
도 1을 참조하면, 비디오/영상 코딩 시스템은 소스 디바이스 및 수신 디바이스를 포함할 수 있다. 소스 디바이스는 인코딩된 비디오(video)/영상(image) 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 수신 디바이스로 전달할 수 있다.
상기 소스 디바이스는 비디오 소스, 인코딩 장치, 전송부를 포함할 수 있다. 상기 수신 디바이스는 수신부, 디코딩 장치 및 렌더러를 포함할 수 있다. 상기 인코딩 장치는 비디오/영상 인코딩 장치라고 불릴 수 있고, 상기 디코딩 장치는 비디오/영상 디코딩 장치라고 불릴 수 있다. 송신기는 인코딩 장치에 포함될 수 있다. 수신기는 디코딩 장치에 포함될 수 있다. 렌더러는 디스플레이부를 포함할 수도 있고, 디스플레이부는 별개의 디바이스 또는 외부 컴포넌트로 구성될 수도 있다.
비디오 소스는 비디오/영상의 캡쳐, 합성 또는 생성 과정 등을 통하여 비디오/영상을 획득할 수 있다. 비디오 소스는 비디오/영상 캡쳐 디바이스 및/또는 비디오/영상 생성 디바이스를 포함할 수 있다. 비디오/영상 캡쳐 디바이스는 예를 들어, 하나 이상의 카메라, 이전에 캡쳐된 비디오/영상을 포함하는 비디오/영상 아카이브 등을 포함할 수 있다. 비디오/영상 생성 디바이스는 예를 들어 컴퓨터, 타블렛 및 스마트폰 등을 포함할 수 있으며 (전자적으로) 비디오/영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 등을 통하여 가상의 비디오/영상이 생성될 수 있으며, 이 경우 관련 데이터가 생성되는 과정으로 비디오/영상 캡쳐 과정이 갈음될 수 있다.
인코딩 장치는 입력 비디오/영상을 인코딩할 수 있다. 인코딩 장치는 압축 및 코딩 효율을 위하여 예측, 변환, 양자화 등 일련의 절차를 수행할 수 있다. 인코딩된 데이터(인코딩된 비디오/영상 정보)는 비트스트림(bitstream) 형태로 출력될 수 있다.
전송부는 비트스트림 형태로 출력된 인코딩된 비디오/영상 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 수신 디바이스의 수신부로 전달할 수 있다. 디지털 저장 매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장 매체를 포함할 수 있다. 전송부는 미리 정해진 파일 포맷을 통하여 미디어 파일을 생성하기 위한 엘리먼트를 포함할 수 있고, 방송/통신 네트워크를 통한 전송을 위한 엘리먼트를 포함할 수 있다. 수신부는 상기 비트스트림을 수신/추출하여 디코딩 장치로 전달할 수 있다.
디코딩 장치는 인코딩 장치의 동작에 대응하는 역양자화, 역변환, 예측 등 일련의 절차를 수행하여 비디오/영상을 디코딩할 수 있다.
렌더러는 디코딩된 비디오/영상을 렌더링할 수 있다. 렌더링된 비디오/영상은 디스플레이부를 통하여 디스플레이될 수 있다.
도 2는 본 문서가 적용될 수 있는 비디오/영상 인코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다. 이하 비디오 인코딩 장치라 함은 영상 인코딩 장치를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 인코딩 장치(200)는 영상 분할부(image partitioner, 210), 예측부(predictor, 220), 레지듀얼 처리부(residual processor, 230), 엔트로피 인코딩부(entropy encoder, 240), 가산부(adder, 250), 필터링부(filter, 260) 및 메모리(memory, 270)를 포함하여 구성될 수 있다. 예측부(220)는 인터 예측부(221) 및 인트라 예측부(222)를 포함할 수 있다. 레지듀얼 처리부(230)는 변환부(transformer, 232), 양자화부(quantizer 233), 역양자화부(dequantizer 234), 역변환부(inverse transformer, 235)를 포함할 수 있다. 레지듀얼 처리부(230)은 감산부(subtractor, 231)를 더 포함할 수 있다. 가산부(250)는 복원부(reconstructor) 또는 복원 블록 생성부(recontructged block generator)로 불릴 수 있다. 상술한 영상 분할부(210), 예측부(220), 레지듀얼 처리부(230), 엔트로피 인코딩부(240), 가산부(250) 및 필터링부(260)는 실시예에 따라 하나 이상의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어 인코더 칩셋 또는 프로세서)에 의하여 구성될 수 있다. 또한 메모리(270)는 DPB(decoded picture buffer)를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구성될 수도 있다. 상기 하드웨어 컴포넌트는 메모리(270)을 내/외부 컴포넌트로 더 포함할 수도 있다.
영상 분할부(210)는 인코딩 장치(200)에 입력된 입력 영상(또는, 픽처, 프레임)를 하나 이상의 처리 유닛(processing unit)으로 분할할 수 있다. 일 예로, 상기 처리 유닛은 코딩 유닛(coding unit, CU)이라고 불릴 수 있다. 이 경우 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛(coding tree unit, CTU) 또는 최대 코딩 유닛(largest coding unit, LCU)으로부터 QTBTTT (Quad-tree binary-tree ternary-tree) 구조에 따라 재귀적으로(recursively) 분할될 수 있다. 예를 들어, 하나의 코딩 유닛은 쿼드 트리 구조, 바이너리 트리 구조, 및/또는 터너리 구조를 기반으로 하위(deeper) 뎁스의 복수의 코딩 유닛들로 분할될 수 있다. 이 경우 예를 들어 쿼드 트리 구조가 먼저 적용되고 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리 구조가 나중에 적용될 수 있다. 또는 바이너리 트리 구조가 먼저 적용될 수도 있다. 더 이상 분할되지 않는 최종 코딩 유닛을 기반으로 본 문서에 따른 코딩 절차가 수행될 수 있다. 이 경우 영상 특성에 따른 코딩 효율 등을 기반으로, 최대 코딩 유닛이 바로 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있고, 또는 필요에 따라 코딩 유닛은 재귀적으로(recursively) 보다 하위 뎁스의 코딩 유닛들로 분할되어 최적의 사이즈의 코딩 유닛이 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있다. 여기서 코딩 절차라 함은 후술하는 예측, 변환, 및 복원 등의 절차를 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 처리 유닛은 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)을 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 예측 유닛 및 상기 변환 유닛은 각각 상술한 최종 코딩 유닛으로부터 분할 또는 파티셔닝될 수 있다. 상기 예측 유닛은 샘플 예측의 단위일 수 있고, 상기 변환 유닛은 변환 계수를 유도하는 단위 및/또는 변환 계수로부터 레지듀얼 신호(residual signal)를 유도하는 단위일 수 있다.
유닛은 경우에 따라서 블록(block) 또는 영역(area) 등의 용어와 혼용하여 사용될 수 있다. 일반적인 경우, MxN 블록은 M개의 열과 N개의 행으로 이루어진 샘플들 또는 변환 계수(transform coefficient)들의 집합을 나타낼 수 있다. 샘플은 일반적으로 픽셀 또는 픽셀의 값을 나타낼 수 있으며, 휘도(luma) 성분의 픽셀/픽셀값만을 나타낼 수도 있고, 채도(chroma) 성분의 픽셀/픽셀 값만을 나타낼 수도 있다. 샘플은 하나의 픽처(또는 영상)을 픽셀(pixel) 또는 펠(pel)에 대응하는 용어로서 사용될 수 있다.
감산부(231)는 입력 영상 신호(원본 블록, 원본 샘플들 또는 원본 샘플 어레이)에서 예측부(220)로부터 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플들 또는 예측 샘플 어레이)를 감산하여 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록, 레지듀얼 샘플들 또는 레지듀얼 샘플 어레이)를 생성할 수 있고, 생성된 레지듀얼 신호는 변환부(232)로 전송된다. 예측부(220)는 처리 현재 블록(이하, 현재 블록이라 함)에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부(220)는 현재 블록 또는 CU 단위로 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있다. 예측부는 각 예측모드에 대한 설명에서 후술하는 바와 같이 예측 모드 정보 등 예측에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(240)로 전달할 수 있다. 예측에 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(240)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
인트라 예측부(222)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 상기 참조되는 샘플들은 예측 모드에 따라 상기 현재 블록의 주변(neighbor)에 위치할 수 있고, 또는 떨어져서 위치할 수도 있다. 인트라 예측에서 예측 모드들은 복수의 비방향성 모드와 복수의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 비방향성 모드는 예를 들어 DC 모드 및 플래너 모드(Planar 모드)를 포함할 수 있다. 방향성 모드는 예측 방향의 세밀한 정도에 따라 예를 들어 33개의 방향성 예측 모드 또는 65개의 방향성 예측 모드를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시로서 설정에 따라 그 이상 또는 그 이하의 개수의 방향성 예측 모드들이 사용될 수 있다. 인트라 예측부(222)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측부(221)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록을 유도할 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기초하여 움직임 정보를 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측할 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 방향(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다. 인터 예측의 경우에, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 상기 참조 블록을 포함하는 참조 픽처와 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. 상기 시간적 주변 블록은 동일 위치 참조 블록(collocated reference block), 동일 위치 CU(colCU) 등의 이름으로 불릴 수 있으며, 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일 위치 픽처(collocated picture, colPic)라고 불릴 수도 있다. 예를 들어, 인터 예측부(221)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출하기 위하여 어떤 후보가 사용되는지를 지시하는 정보를 생성할 수 있다. 다양한 예측 모드를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 예를 들어 스킵 모드와 머지 모드의 경우에, 인터 예측부(221)는 주변 블록의 움직임 정보를 현재 블록의 움직임 정보로 이용할 수 있다. 스킵 모드의 경우, 머지 모드와 달리 레지듀얼 신호가 전송되지 않을 수 있다. 움직임 정보 예측(motion vector prediction, MVP) 모드의 경우, 주변 블록의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor)로 이용하고, 움직임 벡터 차분(motion vector difference)을 시그널링함으로써 현재 블록의 움직임 벡터를 지시할 수 있다.
예측부(220)는 후술하는 다양한 예측 방법을 기반으로 예측 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 예측부는 하나의 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 예측 또는 인터 예측을 적용할 수 있을 뿐 아니라, 인트라 예측과 인터 예측을 동시에 적용할 수 있다. 이는 combined inter and intra prediction (CIIP)라고 불릴 수 있다. 또한, 예측부는 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 블록 카피(intra block copy, IBC)를 수행할 수도 있다. 상기 인트라 블록 카피는 예를 들어 SCC(screen content coding) 등과 같이 게임 등의 컨텐츠 영상/동영상 코딩을 위하여 사용될 수 있다. IBC는 기본적으로 현재 픽처 내에서 예측을 수행하나 현재 픽처 내에서 참조 블록을 도출하는 점에서 인터 예측과 유사하게 수행될 수 있다. 즉, IBC는 본 문서에서 설명되는 인터 예측 기법들 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
인터 예측부(221) 및/또는 인트라 예측부(222)를 통해 생성된 예측 신호는 복원 신호를 생성하기 위해 이용되거나 레지듀얼 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 변환부(232)는 레지듀얼 신호에 변환 기법을 적용하여 변환 계수들(transform coefficients)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 변환 기법은 DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), GBT(Graph-Based Transform), 또는 CNT(Conditionally Non-linear Transform) 등을 포함할 수 있다. 여기서, GBT는 픽셀 간의 관계 정보를 그래프로 표현한다고 할 때 이 그래프로부터 얻어진 변환을 의미한다. CNT는 이전에 복원된 모든 픽셀(all previously reconstructed pixel)를 이용하여 예측 신호를 생성하고 그에 기초하여 획득되는 변환을 의미한다. 또한, 변환 과정은 정사각형의 동일한 크기를 갖는 픽셀 블록에 적용될 수도 있고, 정사각형이 아닌 가변 크기의 블록에도 적용될 수 있다.
양자화부(233)는 변환 계수들을 양자화하여 엔트로피 인코딩부(240)로 전송되고, 엔트로피 인코딩부(240)는 양자화된 신호(양자화된 변환 계수들에 관한 정보)를 인코딩하여 비트스트림으로 출력할 수 있다. 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보는 레지듀얼 정보라고 불릴 수 있다. 양자화부(233)는 계수 스캔 순서(scan order)를 기반으로 블록 형태의 양자화된 변환 계수들을 1차원 벡터 형태로 재정렬할 수 있고, 상기 1차원 벡터 형태의 양자화된 변환 계수들을 기반으로 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 생성할 수도 있다. 엔트로피 인코딩부(240)는 예를 들어 지수 골롬(exponential Golomb), CAVLC(context-adaptive variable length coding), CABAC(context-adaptive binary arithmetic coding) 등과 같은 다양한 인코딩 방법을 수행할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(240)는 양자화된 변환 계수들 외 비디오/이미지 복원에 필요한 정보들(예컨대 신택스 요소들(syntax elements)의 값 등)을 함께 또는 별도로 인코딩할 수도 있다. 인코딩된 정보(ex. 인코딩된 비디오/영상 정보)는 비트스트림 형태로 NAL(network abstraction layer) 유닛 단위로 전송 또는 저장될 수 있다. 상기 비디오/영상 정보는 어댑테이션 파라미터 세트(APS), 픽처 파라미터 세트(PPS), 시퀀스 파라미터 세트(SPS) 또는 비디오 파라미터 세트(VPS) 등 다양한 파라미터 세트에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 비디오/영상 정보는 일반 제한 정보(general constraint information)을 더 포함할 수 있다. 본 문서에서 후술되는 시그널링/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(240)로부터 출력된 신호는 전송하는 전송부(미도시) 및/또는 저장하는 저장부(미도시)가 인코딩 장치(200)의 내/외부 엘리먼트로서 구성될 수 있고, 또는 전송부는 엔트로피 인코딩부(240)에 포함될 수도 있다.
양자화부(233)로부터 출력된 양자화된 변환 계수들은 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 변환 계수들에 역양자화부(234) 및 역변환부(235)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록 or 레지듀얼 샘플들)를 복원할 수 있다. 가산부(250)는 복원된 레지듀얼 신호를 예측부(220)로부터 출력된 예측 신호에 더함으로써 복원(reconstructed) 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플들 또는 복원 샘플 어레이)가 생성될 수 있다. 스킵 모드가 적용된 경우와 같이 처리 현재 블록에 대한 레지듀얼이 없는 경우, 예측된 블록이 복원 블록으로 사용될 수 있다. 생성된 복원 신호는 현재 픽처 내 다음 처리 현재 블록의 인트라 예측을 위하여 사용될 수 있고, 후술하는 바와 같이 필터링을 거쳐서 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
한편 픽처 인코딩 및/또는 복원 과정에서 LMCS (luma mapping with chroma scaling)가 적용될 수도 있다.
필터링부(260)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(260)은 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(270), 구체적으로 메모리(270)의 DPB에 저장할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset, SAO), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다. 필터링부(260)은 각 필터링 방법에 대한 설명에서 후술하는 바와 같이 필터링에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(290)로 전달할 수 있다. 필터링 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(290)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
메모리(270)에 전송된 수정된 복원 픽처는 인터 예측부(280)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 인코딩 장치는 이를 통하여 인터 예측이 적용되는 경우, 인코딩 장치(200)와 디코딩 장치에서의 예측 미스매치를 피할 수 있고, 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
메모리(270)의 DPB는 수정된 복원 픽처를 인터 예측부(221)에서의 참조 픽처로 사용하기 위해 저장할 수 있다. 메모리(270)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 인코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(221)에 전달할 수 있다. 메모리(270)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(222)에 전달할 수 있다.
도 3은 본 문서가 적용될 수 있는 비디오/영상 디코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 디코딩 장치(300)는 엔트로피 디코딩부(entropy decoder, 310), 레지듀얼 처리부(residual processor, 320), 예측부(predictor, 330), 가산부(adder, 340), 필터링부(filter, 350) 및 메모리(memoery, 360)를 포함하여 구성될 수 있다. 예측부(330)는 인터 예측부(331) 및 인트라 예측부(332)를 포함할 수 있다. 레지듀얼 처리부(320)는 역양자화부(dequantizer, 321) 및 역변환부(inverse transformer, 321)를 포함할 수 있다. 상술한 엔트로피 디코딩부(310), 레지듀얼 처리부(320), 예측부(330), 가산부(340) 및 필터링부(350)는 실시예에 따라 하나의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어 디코더 칩셋 또는 프로세서)에 의하여 구성될 수 있다. 또한 메모리(360)는 DPB(decoded picture buffer)를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구성될 수도 있다. 상기 하드웨어 컴포넌트는 메모리(360)을 내/외부 컴포넌트로 더 포함할 수도 있다.
비디오/영상 정보를 포함하는 비트스트림이 입력되면, 디코딩 장치(300)는 도 2의 인코딩 장치에서 비디오/영상 정보가 처리된 프로세스에 대응하여 영상을 복원할 수 있다. 예를 들어, 디코딩 장치(300)는 상기 비트스트림으로부터 획득한 블록 분할 관련 정보를 기반으로 유닛들/블록들을 도출할 수 있다. 디코딩 장치(300)는 인코딩 장치에서 적용된 처리 유닛을 이용하여 디코딩을 수행할 수 있다. 따라서 디코딩의 처리 유닛은 예를 들어 코딩 유닛일 수 있고, 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛 또는 최대 코딩 유닛으로부터 쿼드 트리 구조, 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리 트리 구조를 따라서 분할될 수 있다. 코딩 유닛으로부터 하나 이상의 변환 유닛이 도출될 수 있다. 그리고, 디코딩 장치(300)를 통해 디코딩 및 출력된 복원 영상 신호는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.
디코딩 장치(300)는 도 2의 인코딩 장치로부터 출력된 신호를 비트스트림 형태로 수신할 수 있고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(310)를 통해 디코딩될 수 있다. 예를 들어, 엔트로피 디코딩부(310)는 상기 비트스트림을 파싱하여 영상 복원(또는 픽처 복원)에 필요한 정보(ex. 비디오/영상 정보)를 도출할 수 있다. 상기 비디오/영상 정보는 어댑테이션 파라미터 세트(APS), 픽처 파라미터 세트(PPS), 시퀀스 파라미터 세트(SPS) 또는 비디오 파라미터 세트(VPS) 등 다양한 파라미터 세트에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 비디오/영상 정보는 일반 제한 정보(general constraint information)을 더 포함할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 파라미터 세트에 관한 정보 및/또는 상기 일반 제한 정보를 더 기반으로 픽처를 디코딩할 수 있다. 본 문서에서 후술되는 시그널링/수신되는 정보 및/또는 신택스 요소들은 상기 디코딩 절차를 통하여 디코딩되어 상기 비트스트림으로부터 획득될 수 있다. 예컨대, 엔트로피 디코딩부(310)는 지수 골롬 부호화, CAVLC 또는 CABAC 등의 코딩 방법을 기초로 비트스트림 내 정보를 디코딩하고, 영상 복원에 필요한 신택스 엘리먼트의 값, 레지듀얼에 관한 변환 계수의 양자화된 값 들을 출력할 수 있다. 보다 상세하게, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은, 비트스트림에서 각 구문 요소에 해당하는 빈을 수신하고, 디코딩 대상 구문 요소 정보와 주변 및 디코딩 현재 블록의 디코딩 정보 혹은 이전 단계에서 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥(context) 모델을 결정하고, 결정된 문맥 모델에 따라 빈(bin)의 발생 확률을 예측하여 빈의 산술 디코딩(arithmetic decoding)를 수행하여 각 구문 요소의 값에 해당하는 심볼을 생성할 수 있다. 이때, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은 문맥 모델 결정 후 다음 심볼/빈의 문맥 모델을 위해 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥 모델을 업데이트할 수 있다. 엔트로피 디코딩부(310)에서 디코딩된 정보 중 예측에 관한 정보는 예측부(330)로 제공되고, 엔트로피 디코딩부(310)에서 엔트로피 디코딩이 수행된 레지듀얼에 대한 정보, 즉 양자화된 변환 계수들 및 관련 파라미터 정보는 역양자화부(321)로 입력될 수 있다. 또한, 엔트로피 디코딩부(310)에서 디코딩된 정보 중 필터링에 관한 정보는 필터링부(350)으로 제공될 수 있다. 한편, 인코딩 장치로부터 출력된 신호를 수신하는 수신부(미도시)가 디코딩 장치(300)의 내/외부 엘리먼트로서 더 구성될 수 있고, 또는 수신부는 엔트로피 디코딩부(310)의 구성요소일 수도 있다. 한편, 본 문서에 따른 디코딩 장치는 비디오/영상/픽처 디코딩 장치라고 불릴 수 있고, 상기 디코딩 장치는 정보 디코더(비디오/영상/픽처 정보 디코더) 및 샘플 디코더(비디오/영상/픽처 샘플 디코더)로 구분할 수도 있다. 상기 정보 디코더는 상기 엔트로피 디코딩부(310)를 포함할 수 있고, 상기 샘플 디코더는 상기 역양자화부(321), 역변환부(322), 예측부(330), 가산부(340), 필터링부(350) 및 메모리(360) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
역양자화부(321)에서는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 출력할 수 있다. 역양자화부(321)는 양자화된 변환 계수들을 2차원의 블록 형태로 재정렬할 수 있다. 이 경우 상기 재정렬은 인코딩 장치에서 수행된 계수 스캔 순서를 기반하여 재정렬을 수행할 수 있다. 역양자화부(321)는 양자화 파라미터(예를 들어 양자화 스텝 사이즈 정보)를 이용하여 양자화된 변환 계수들에 대한 역양자화를 수행하고, 변환 계수들(transform coefficient)를 획득할 수 있다.
역변환부(322)에서는 변환 계수들를 역변환하여 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록, 레지듀얼 샘플 어레이)를 획득하게 된다.
예측부는 현재 블록에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부는 엔트로피 디코딩부(310)로부터 출력된 상기 예측에 관한 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있고, 구체적인 인트라/인터 예측 모드를 결정할 수 있다.
예측부는 후술하는 다양한 예측 방법을 기반으로 예측 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 예측부는 하나의 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 예측 또는 인터 예측을 적용할 수 있을 뿐 아니라, 인트라 예측과 인터 예측을 동시에 적용할 수 있다. 이는 combined inter and intra prediction (CIIP)라고 불릴 수 있다. 또한, 예측부는 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 블록 카피(intra block copy, IBC)를 수행할 수도 있다. 상기 인트라 블록 카피는 예를 들어 SCC(screen content coding) 등과 같이 게임 등의 컨텐츠 영상/동영상 코딩을 위하여 사용될 수 있다. IBC는 기본적으로 현재 픽처 내에서 예측을 수행하나 현재 픽처 내에서 참조 블록을 도출하는 점에서 인터 예측과 유사하게 수행될 수 있다. 즉, IBC는 본 문서에서 설명되는 인터 예측 기법들 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
인트라 예측부(332)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 상기 참조되는 샘플들은 예측 모드에 따라 상기 현재 블록의 주변(neighbor)에 위치할 수 있고, 또는 떨어져서 위치할 수도 있다. 인트라 예측에서 예측 모드들은 복수의 비방향성 모드와 복수의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 인트라 예측부(332)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측부(331)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(331)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 수신한 후보 선택 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출할 수 있다. 다양한 예측 모드를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 상기 예측에 관한 정보는 상기 현재 블록에 대한 인터 예측의 모드를 지시하는 정보를 포함할 수 있다.
가산부(340)는 획득된 레지듀얼 신호를 예측부(330)로부터 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플 어레이)에 더함으로써 복원 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플 어레이)를 생성할 수 있다. 스킵 모드가 적용된 경우와 같이 처리 현재 블록에 대한 레지듀얼이 없는 경우, 예측된 블록이 복원 블록으로 사용될 수 있다.
가산부(340)는 복원부 또는 복원 블록 생성부라고 불릴 수 있다. 생성된 복원 신호는 현재 픽처 내 다음 처리 현재 블록의 인트라 예측을 위하여 사용될 수 있고, 후술하는 바와 같이 필터링을 거쳐서 출력될 수도 있고 또는 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
한편, 픽처 디코딩 과정에서 LMCS (luma mapping with chroma scaling)가 적용될 수도 있다.
필터링부(350)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(350)는 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(60), 구체적으로 메모리(360)의 DPB에 전송할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다.
메모리(360)의 DPB에 저장된 (수정된) 복원 픽처는 인터 예측부(331)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 메모리(360)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 디코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(331)에 전달할 수 있다. 메모리(360)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(332)에 전달할 수 있다.
본 명세서에서, 디코딩 장치(300)의 예측부(330), 역양자화부(321), 역변환부(322) 및 필터링부(350) 등에서 설명된 실시예들은 각각 인코딩 장치(200)의 예측부(220), 역양자화부(234), 역변환부(235) 및 필터링부(260) 등에도 동일 또는 대응되도록 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이 비디오 코딩을 수행함에 있어 압축 효율을 높이기 위하여 예측을 수행한다. 이를 통하여 코딩 현재 블록인 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록을 생성할 수 있다. 여기서 상기 예측된 블록은 공간 도메인(또는 픽셀 도메인)에서의 예측 샘플들을 포함한다. 상기 예측된 블록은 인코딩 장치 및 디코딩 장치에서 동일하게 도출되며, 상기 인코딩 장치는 원본 블록의 원본 샘플 값 자체가 아닌 상기 원본 블록과 상기 예측된 블록 간의 레지듀얼에 대한 정보(레지듀얼 정보)를 디코딩 장치로 시그널링함으로써 영상 코딩 효율을 높일 수 있다. 디코딩 장치는 상기 레지듀얼 정보를 기반으로 레지듀얼 샘플들을 포함하는 레지듀얼 블록을 도출하고, 상기 레지듀얼 블록과 상기 예측된 블록을 합하여 복원 샘플들을 포함하는 복원 블록을 생성할 수 있고, 복원 블록들을 포함하는 복원 픽처를 생성할 수 있다.
상기 레지듀얼 정보는 변환 및 양자화 절차를 통하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 인코딩 장치는 상기 원본 블록과 상기 예측된 블록 간의 레지듀얼 블록을 도출하고, 상기 레지듀얼 블록에 포함된 레지듀얼 샘플들(레지듀얼 샘플 어레이)에 변환 절차를 수행하여 변환 계수들을 도출하고, 상기 변환 계수들에 양자화 절차를 수행하여 양자화된 변환 계수들을 도출하여 관련된 레지듀얼 정보를 (비트스트림을 통하여) 디코딩 장치로 시그널링할 수 있다. 여기서 상기 레지듀얼 정보는 상기 양자화된 변환 계수들의 값 정보, 위치 정보, 변환 기법, 변환 커널, 양자화 파라미터 등의 정보를 포함할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 레지듀얼 정보를 기반으로 역양자화/역변환 절차를 수행하고 레지듀얼 샘플들(또는 레지듀얼 블록)을 도출할 수 있다. 디코딩 장치는 예측된 블록과 상기 레지듀얼 블록을 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다. 인코딩 장치는 또한 이후 픽처의 인터 예측을 위한 참조를 위하여 양자화된 변환 계수들을 역양자화/역변환하여 레지듀얼 블록을 도출하고, 이를 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다.
도 4는 본 문서의 일 실시예에 따른 67개의 인트라 예측 모드들을 나타낸 도면이다.
본 문서의 일 실시예에 따른 인트라 예측 시 도 4 및 표 1과 같이 67개의 인트라 예측 모드가 사용될 수 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-T000001
이는 고해상도 영상의 인트라 부호화 및 더 정확한 예측을 위해 기존의 35가지 방향성 모드를 67가지 방향성 모드로 확장한 것이다. 도 4에서 점선으로 나타낸 화살표는 35개의 방향성 모드에서 새로 추가된 32가지 방향성 모드를 나타낸다.
인트라 플래너(INTRA_PLANAR) 모드와 인트라 DC(INTRA_DC) 모드는 기존의 인트라 플래너 모드와 인트라 DC 모드와 동일하다. 추가된 32가지 방향성 모드는 모든 블록 크기에서 적용될 수 있고, 휘도(루마) 성분과 크로마(크로마) 성분의 인트라 부호화 및 복호화에 모두 적용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 좌상향 대각 예측 방향을 갖는 34번 인트라 예측 모드를 중심으로 수평 방향성(horizontal directionality)을 갖는 인트라 예측 모드와 수직 방향성(vertical directionality)을 갖는 인트라 예측 모드를 구분할 수 있다. 도 4의 H와 V는 각각 수평 방향성과 수직 방향성을 의미하며, -32 ~ 32의 숫자는 샘플 그리드 포지션(sample grid position) 상에서 1/32 단위의 변위를 나타낸다. 이는 모드 인덱스 값에 대한 오프셋을 나타낼 수 있다. 2번 내지 33번 인트라 예측 모드는 수평 방향성, 34번 내지 66번 인트라 예측 모드는 수직 방향성을 갖는다. 한편, 34번 인트라 예측 모드는 엄밀히 말해 수평 방향성도 수직 방향성도 아니라고 볼 수 있으나, 2차 변환의 변환 세트를 결정하는 관점에서 수평 방향성에 속한다고 분류될 수 있다. 이는, 34번 인트라 예측 모드를 중심으로 대칭되는 수직 방향 모드에 대해서는 입력 데이터를 트랜스포즈(transpose)해서 사용하고 34번 인트라 예측 모드에 대해서는 수평 방향 모드에 대한 입력 데이터 정렬 방식을 사용하기 때문이다. 입력 데이터를 트랜스포즈하는 것은 2차원 블록 데이터 MxN에 대해 행이 열이 되고 열이 행이 되어 NxM 데이터를 구성하는 것을 의미한다. 18번 인트라 예측 모드와 50번 인트라 예측 모드는 각각 수평 인트라 예측 모드(horizontal intra prediction mode), 수직 인트라 예측 모드(vertical intra prediction mode)를 나타내며, 2번 인트라 예측 모드는 왼쪽 참조 픽셀을 가지고 우상향 방향으로 예측하므로 우상향 대각 인트라 예측 모드라 불릴 수 있고, 동일한 맥락으로 34번 인트라 예측 모드는 우하향 대각 인트라 예측 모드, 66번 인트라 예측 모드는 좌하향 대각 인트라 예측 모드라고 불릴 수 있다.
한편, 상술한 내용과 같이 인트라 예측의 예측 뱡향은 시계 방향(clockwise direction)으로 45도에서 -135도로 정의될 수 있다. 하지만, 현재 블록이 비정방형 블록인 경우, 몇몇 기존의 방향성 인트라 예측 모드는 광각 인트라 예측(Wide angle intra prediction, WAIP) 모드로 적응적으로 대체될 수 있다.
도 5는 본 문서의 일 실시예에 따른 광각 인트라 예측 모드들을 도시한 도면이다.
광각 인트라 예측이 적용되는 경우, 기존의 인트라 예측에 대한 정보가 시그널링될 수 있고, 상기 정보가 파싱된 이후, 상기 정보가 상기 광각 인트라 예측 모드의 인덱스로 리맵핑될 수 있다. 따라서, 특정 블록(예를 들어, 특정 사이즈의 비정방형 블록)에 대한 총 인트라 예측 모드의 수는 변경되지 않을 수 있고, 즉, 총 인트라 예측 모드의 수는 67개이며, 상기 특정 블록에 대한 인트라 예측 모드 코딩은 변경되지 않을 수 있다.
상술된 광각 인트라 예측 방법이 특정 경우에 있어 영상의 코딩 효율을 높이는 이유를 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 6은 본 문서의 일 실시예에 따른 비정방형 블록에 대한 인트라 예측을 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 (a)와 같이 예측 현재 블록의 폭이 높이보다 큰 경우, 대체로 위쪽 참조 픽셀들이 예측하고자 하는 블록 내부의 위치들과 더 가깝다. 따라서, 우상단(top-right) 방향으로 예측하는 것보다 좌하단(bottom-left) 방향으로 예측하는 것이 보다 정확할 수 있다. 반대로 도 6의 (b)와 같이 블록의 높이가 폭 보다 큰 경우는, 왼쪽 참조 픽셀들이 예측하고자 하는 블록 내부의 위치들과 대체로 가깝다. 따라서, 좌하단(bottom-left) 방향으로 예측하는 것보다 우상단(top-right) 방향으로 예측하는 것이 보다 정확할 수 있다. 따라서, 광각 인트라 예측 모드의 인덱스로 리맵핑, 즉, 모드 인덱스 변환을 적용하는 것이 유리할 수 있다.
아래 표 2는 인트라 예측 모드를 광각 인트라 예측 모드로 리매핑하여 수정된 인트라 모드를 도출하는 과정을 도시한 것이다.
Figure PCTKR2020006827-appb-T000002
표 2를 참조하면, 광각 인트라 예측 모드의 매핑 과정(Wide angle intra prediction mode mapping process)의 입력값으로 인트라 예측 모드를 지시하는 변수 predModeIntra, 변환 블록의 높이 및 너비 등이 사용되고, 출력값은 수정된 인트라 예측 모드(the modified intra prediction mode predModeIntra)가 된다. 변환 블록 또는 코딩 블록의 높이 및 너비가 인트라 예측 모드의 리매핑을 위한 현재 블록의 높이 및 너비가 될 수 있다. 이 때, 너비와 폭의 비율을 반영하는 변수 whRatio 는 Abs( Log2( nW / nH ) )로 설정될 수 있다.
정방형이 아닌 블록에 대하여, 인트라 예측 모드는 두 가지 경우로 구분되어 수정될 수 있다.
우선, (1)현재 블록의 너비가 높이보다 크고, (2) 수정 전의 인트라 예측 모드가 2와 같거나 크고, (3) 인트라 예측 모드가, 변수 whRatio 가 1보다 크면 (8 + 2 * whRatio)으로, 변수 whRatio 가 1보다 같거나 작으면 8로 도출되는 값보다 작다[predModeIntra is less than ( whRatio > 1 ) ? ( 8 + 2 * whRatio ) : 8]는 모든 조건을 만족하면, 인트라 예측 모드는 인트라 예측 모드보다 65 큰 값으로 설정된다[predModeIntra is set equal to ( predModeIntra + 65 )].
상기와 다른 경우, (1)현재 블록의 높이가 너비보다 크고, (2) 수정 전의 인트라 예측 모드가 66와 같거나 작고, (3) 인트라 예측 모드가, 변수 whRatio 가 1보다 크면 ( 60 - 2 * whRatio )으로, 변수 whRatio 가 1보다 같거나 작으면 60로 도출되는 값보다 크다[predModeIntra is greater than ( whRatio > 1 ) ? ( 60 - 2 * whRatio ) : 60]는 모든 조건을 만족하면, 인트라 예측 모드는 인트라 예측 모드보다 67 작은 값으로 설정된다[predModeIntra is set equal to ( predModeIntra - 67 )].
표 2의 과정을 참조하여 광각 인트라 예측 모드가 적용되는 경우, 모드 인덱스 변환의 대상이 되는 모드들을 67모드에 대해 정리해 보면 표 3과 같다.
Figure PCTKR2020006827-appb-T000003
한편, 광각 인트라 예측에 대한 모드 인덱스는 변환되기 전의 모드 인덱스로 코딩될 수 있다. 예를 들어, 67모드 구성에서 2번 모드가 67번 모드로 변환되는 경우라도, 이전 모드 인덱스 값인 2가 코딩될 수 있다.
한편, 현재 블록에 인트라 예측이 수행되는 경우, 현재 블록의 루마 성분 블록(루마 블록)에 대한 예측 및 크로마 성분 블록(크로마 블록)에 대한 예측이 수행될 수 있으며, 이 경우 크로마 성분(크로마 블록)에 대한 인트라 예측 모드는 루마 성분(루마 블록)에 대한 인트라 예측 모드와 개별적으로 설정될 수 있다.
본 명세서에서 “크로마(chroma) 블록”, “크로마 영상” 등은 크로마 블록, 크로마 영상 등과 동일한 의미를 나타낼 수 있으므로, 크로마와 크로마는 혼용되어 사용될 수 있다. 마찬가지로, “루마(luma) 블록”, “루마 영상” 등은 휘도 블록, 휘도 영상 등과 동일한 의미를 나타낼 수 있으므로, 루마와 휘도는 혼용되어 사용될 수 있다.
본 명세서에서 “현재 크로마 블록”은 현재의 코딩 단위인 현재 블록의 크로마 성분 블록을 의미할 수 있고, “현재 루마 블록”은 현재의 코딩 단위인 현재 블록의 루마 성분 블록을 의미할 수 있다. 따라서 현재 루마 블록과 현재 크로마 블록은 상호 대응된다. 다만 현재 루마 블록과 현재 크로마 블록의 블록 형태 및 블록 개수가 항상 상호 동일한 것은 아니고, 경우에 따라서 상이할 수 있다. 일부의 경우에 현재 크로마 블록은 현재 루마 영역과 대응될 수 있고, 이때 현재 루마 영역은 적어도 하나의 루마 블록으로 구성될 수 있다.
이러한, 크로마 성분에 대한 인트라 예측 모드는 인트라 크로마 예측 모드 정보를 기반으로 지시될 수 있으며, 이러한 인트라 크로마 예측 모드 정보는 intra_chroma_pred_mode 신택스 요소의 형태로 시그널링될 수 있다. 일 예로, 상기 인트라 크로마 예측 모드 정보는 플래너(Planar) 모드, DC 모드, 수직(vertical) 모드, 수평(horizontal) 모드, DM(Derived Mode), CCLM 모드들 중 하나를 가리킬 수 있다. 여기서, 도 4와 같은 67개의 인트라 예측 모드가 사용되는 경우, 상기 플래너 모드는 0번 인트라 예측 모드, 상기 DC 모드는 1번 인트라 예측 모드, 상기 수직 모드는 50번 인트라 예측 모드, 상기 수평 모드는 18번 인트라 예측 모드를 나타낼 수 있다. DM은 direct mode라고 불릴 수도 있다. CCLM은 LM이라고 불릴 수 있다.
한편, DM과 CCLM은 루마 블록의 정보를 이용하여 크로마 블록을 예측하는 종속적인 인트라 예측 모드이다. 상기 DM은 상기 루마 성분에 대한 인트라 예측 모드와 동일한 인트라 예측 모드가 상기 크로마 성분에 대한 인트라 예측 모드로 적용되는 모드를 의미할 수 있다. 또한, 상기 CCLM은 크로마 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 과정에서 루마 블록의 복원된 샘플들을 서브샘플링한 후, 서브샘플링된 샘플들에 CCLM 파라미터인 α 및 β를 적용하여 도출된 샘플들을 상기 크로마 블록의 예측 샘플들로 사용하는 인트라 예측 모드를 나타낼 수 있다.
도 7은 본 문서의 일 실시예에 따른 크로마 블록의 인트라 예측 모드 도출 시 적용될 수 있는 DM을 설명하기 위한 도면이다.
상술된 바와 같이, DM은 현 크로마 블록과 동일한 위치에 있는 휘도 블록의 인트라 예측 방향을 그대로 사용하는 예측 모드로 정의될 수 있다. 본 명세서에서는 크로마 인트라 모드를 도출하기 위하여 루마 블록(휘도 블록)의 인트라 예측 모드를 직접적으로 사용하거나, 루마 모드를 이용하여 또는 루마 모드로부터 도출될 수 있는 크로마 인트라 예측 모드를 DM로 지칭할 수 있다.
JVET(Joint Video Exploration Team)에서 사용되는 JEM(Joint Explolation test Model)에서는 기존 단일 모드인 DM 모드를 복수의 모드로 확장하여 사용한다.
즉, 크로마 영상의 화면 내 예측 모드 구성 시, 도 7에 도시되어 있는 위치를 커버하는 블록의 예측 모드를 복수의 DM 모드로 선택하여 인트라 예측에 사용할 수 있다. 루마 블록의 복수의 DM를 이용하여, 그 중 선택된 하나의 DM를 크로마 블록의 인트라 예측 모드의 후보로 사용하는 것을 MDMS(multiple DM signalling)로 명명할 수 있다.
DM 모드 도출을 위한 과정은 다음과 같을 수 있다.
(1) 크로마 블록과 동일 위치 휘도 블록의 CR(center), TL(top left), TR(top bottom), BL(bottom left), BR(botton right) 위치의 화면 내 예측 모드
(2) 현재 크로마 블록 주변 블록인 L(left), A(above), BL, AR(above right), AL(above left) 블록의 화면 내 예측 모드
(3) 플래너 모드, DC 모드
(4) 앞서 선택된 방향성 모드((1) 및 (2) 과정에서 선택된 방향성 모드)에 -1 또는 +1 방향성 모드
(5) 수직 모드, 수평 모드, 2, 34, 66, 10, 26번 모드
(6) 상기 과정을 통하여 5개의 예측 모드가 선택되지 않았을 경우, 앞서 선택된 모드를 복사하여 선택
(4)의 과정에서 방향성 모드가 복 수개인 경우, 첫 번째 방향성 모드에 대한 -1 또는 +1 방향성 모드를 선택하고, 그 다음 두 번째 방향성 모드에 -1 또는 +1 방향성 모드 등이 선택될 수 있다. 이런 방식으로 복수의 방향성 모드에 대하여 순차적으로 -1 또는 +1 방향성 모드가 선택되고, 최종적으로 (6) 과정을 통하여 5개의 예측 모드가 후보 모드로 선택될 수 있다.
(5) 과정에서 선택될 수 있는 10번 및 26번 모드는 인트라 예측 모드가 67개 일 때의 예측 모드 번호에 해당한다.
한편, 도 8은 일 실시예에 따른 크로마 블록의 인트라 예측 모드 도출 시 적용될 수 있는 CCLM을 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에서 “참조 샘플 템플릿”은 현재 크로마 블록을 예측하기 위한 현재 크로마 블록 주변의 참조 샘플들의 집합을 의미할 수 있다. 참조 샘플 템플릿은 기 정의될 수 있고, 참조 샘플 템플릿에 관한 정보가 인코딩 장치(200)에서 디코딩 장치(300)로 시그널링될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 현재 크로마 블록인 4x4 블록의 주변에 1 라인으로 음영 표시된 샘플들의 집합은 참조 샘플 템플릿을 나타낸다. 참조 샘플 템플릿이 1 라인의 참조 샘플로 구성된 반면, 참조 샘플 템플릿과 대응되는 루마 영역 내 참조 샘플 영역은 2 라인으로 구성된 것을 도 8에서 확인할 수 있다.
일 실시예에서, JVET(Joint Video Exploration Team)에서 사용되는 JEM(Joint Explolation TEST Model)에서 크로마 영상의 화면 내 부호화를 수행할 시, CCLM(Cross Component Linear Model)을 이용할 수 있다. CCLM은 크로마 영상의 화소값을 복원된 휘도 영상의 화소값에서 예측하는 방법으로, 휘도 영상과 크로마 영상 간의 상관도(correlation)이 높은 특성에 기반한 것이다.
Cb 및 Cr 크로마 영상의 CCLM 예측은 아래의 수학식을 기반으로 할 수 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-M000001
여기서, predc (i,j)는 예측될 Cb 혹은 Cr 크로마 영상을, RecL’(i,j)은 크로마 블록 사이즈로 조절된 복원된 휘도 영상을, (i,j)는 화소의 좌표를 의미한다. 4:2:0 컬러 포맷(color format)에서는 휘도 영상의 크기가 색채 영상의 2배이기 때문에 다운샘플링(downsampling)을 통해 색차 블록 크기의 RecL’을 생성해야 하며, 따라서 색차 영상 predc (i,j)에 사용될 휘도 영상의 화소는 RecL(2i,2j) 외에 주변 화소까지 모두 고려하여 사용할 수 있다. 상기 RecL’(i,j)는 다운샘플링된 루마 샘플이라고 나타낼 수 있다.
예를 들어, 상기 RecL’(i,j)은 다음의 수학식과 같이 6개의 주변 화소들을 이용하여 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-M000002
또한, α, β는 도 8의 음영 표시된 영역과 같이 Cb 혹은 Cr 크로마 블록 주변 템플릿과 휘도 블록 주변 템플릿 간의 cross-correlation 및 평균값의 차이를 나타내는 α, β는, 예를 들어 아래의 수학식 3과 같다.
Figure PCTKR2020006827-appb-M000003
여기서 L(n)은 현재 크로마 영상에 대응하는 루마 블록의 주변 참조 샘플을 및/또는 좌측 주변 샘플들, C(n)는 현재 부호화가 적용되는 현재 크로마 블록의 주변 참조 샘플 및/또는 좌측 주변 샘플들을 의미하며, (i,j)는 화소 위치를 의미한다. 또한, L(n)은 상기 현재 루마 블록의 다운샘플링(down-sampled)된 상측 주변 샘플들 및/또는 좌측 주변 샘플들을 나타낼 수 있다. 또한, N 은 CCLM 파라미터 계산에 사용된 총 화소 짝(pair, 휘도 및 색차) 값의 수를 나타낼 수 있고, 상기 현재 크로마 블록의 폭(width)과 높이(height) 중 작은 값의 2배인 값을 나타낼 수 있다.
한편, 픽처들은 코딩 트리 유닛들(CTUs)의 시퀀스로 분할될(divided into a sequence) 수 있다. CTU는 코딩 트리 블록(CTB)에 대응될 수 있다. 혹은 CTU는 루마 샘플들의 코딩 트리 블록과, 대응하는 크로마 샘플들의 두개의 코딩 트리 블록들을 포함할 수 있다. 트리 타입은 루마 블록과 대응하는 크로마 블록이 개별적인 분할 구조를 갖는지 여부에 따라 싱글 트리(SINGLE_TREE) 또는 듀얼 트리(DUAL_TREE)로 구분될 수 있다. 크로마 블록이 루마 블록과 동일한 분할 구조를 가지면 싱글 트리, 크로마 성분 블록이 루마 성분 블록과 다른 분할 구조를 가지면 듀얼 트리로 나타낼 수 있다.
한편, 이하에서는 본 문서의 영상 코딩 또는 디코딩 과정에 수반되는 변환 과정에 대하어 설명한다.
도 9는 본 문서에 따른 다중 변환 기법을 개략적으로 나타낸다.
도 9는 참조하면, 변환부는 상술한 도 2의 인코딩 장치 내의 변환부에 대응될 수 있고, 역변환부는 상술한 도 2의 인코딩 장치 내의 역변환부 또는 도 3의 디코딩 장치 내의 역변환부에 대응될 수 있다.
변환부는 레지듀얼 블록 내의 레지듀얼 샘플들(레지듀얼 샘플 어레이)를 기반으로 1차 변환을 수행하여 (1차) 변환 계수들을 도출할 수 있다(S910). 이러한 1차 변환(primary transform)은 핵심 변환(core transform)으로 지칭될 수 있다. 여기서 상기 1차 변환은 다중 변환 선택(Multiple Transform Selection, MTS)에 기반할 수 있으며, 1차 변환으로 다중 변환이 적용될 경우 다중 핵심 변환으로 지칭될 수 있다.
다중 핵심 변환은 DCT(Discrete Cosine Transform) 타입 2과 DST(Discrete Sine Transform) 타입 7, DCT 타입 8, 및/또는 DST 타입 1을 추가적으로 사용하여 변환하는 방식을 나타낼 수 있다. 즉, 상기 다중 핵심 변환은 상기 DCT 타입 2, 상기 DST 타입 7, 상기 DCT 타입 8 및 상기 DST 타입 1 중 선택된 복수의 변환 커널들을 기반으로 공간 도메인의 레지듀얼 신호(또는 레지듀얼 블록)를 주파수 도메인의 변환 계수들(또는 1차 변환 계수들)로 변환하는 변환 방법을 나타낼 수 있다. 여기서 상기 1차 변환 계수들은 변환부 입장에서 임시 변환 계수들로 불릴 수 있다.
다시 말하면, 기존의 변환 방법이 적용되는 경우, DCT 타입 2를 기반으로 레지듀얼 신호(또는 레지듀얼 블록)에 대한 공간 도메인에서 주파수 도메인으로의 변환이 적용되어 변환 계수들이 생성될 수 있었다. 이와 달리, 상기 다중 핵심 변환이 적용되는 경우, DCT 타입 2, DST 타입 7, DCT 타입 8, 및/또는 DST 타입 1 등을 기반으로 레지듀얼 신호(또는 레지듀얼 블록)에 대한 공간 도메인에서 주파수 도메인으로의 변환이 적용되어 변환 계수들(또는 1차 변환 계수들)이 생성될 수 있다. 여기서, DCT 타입 2, DST 타입 7, DCT 타입 8, 및 DST 타입 1 등은 변환 타입, 변환 커널(kernel) 또는 변환 코어(core)라고 불릴 수 있다. 이러한 DCT/DST 변환 타입들은 기저 함수들을 기반으로 정의될 수 있다.
상기 다중 핵심 변환이 수행되는 경우, 상기 변환 커널들 중 현재 블록에 대한 수직 변환 커널 및 수평 변환 커널이 선택될 수 있고, 상기 수직 변환 커널을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 수직 변환이 수행되고, 상기 수평 변환 커널을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 수평 변환이 수행될 수 있다. 여기서, 상기 수평 변환은 상기 현재 블록의 수평 성분들에 대한 변환을 나타낼 수 있고, 상기 수직 변환은 상기 현재 블록의 수직 성분들에 대한 변환을 나타낼 수 있다. 상기 수직 변환 커널/수평 변환 커널은 레지듀얼 블록을 포함하는 현재 블록(CU 또는 서브블록)의 예측 모드 및/또는 변환 인덱스를 기반으로 적응적으로 결정될 수 있다.
또한, 일 예에 따르면, MTS을 적용하여 1차 변환을 수행하는 경우, 특정 기저 함수들을 소정 값으로 설정하고, 수직 변환 또는 수평 변환일 때 어떠한 기저 함수들이 적용되는지 여부를 조합하여 변환 커널에 대한 매핑 관계를 설정할 수 있다. 예를 들어, 수평 방향 변환 커널을 trTypeHor로 나타내고, 수직 방향 변환 커널을 trTypeVer로 나타내는 경우, trTypeHor 또는 trTypeVer 값 0은 DCT2로 설정되고, trTypeHor 또는 trTypeVer 값 1은 DST7 로 설정되고, trTypeHor 또는 trTypeVer 값 2는 DCT8로 설정될 수 있다.
이 경우, 다수의 변환 커널 세트들 중 어느 하나를 지시하기 위하여 MTS 인덱스 정보가 인코딩되어 디코딩 장치로 시그널링될 수 있다. 예를 들어, MTS 인덱스가 0이면 trTypeHor 및 trTypeVer 값이 모두 0인 것을 지시하고, MTS 인덱스가 1이면 trTypeHor 및 trTypeVer 값이 모두 1 인 것을 지시하고, MTS 인덱스가 2이면 trTypeHor 값은 2이고 trTypeVer 값은 1 인 것을 지시하고, MTS 인덱스가 3이면 trTypeHor 값은 1이고 trTypeVer 값은 2 인 것을 지시하고, MTS 인덱스가 4이면 trTypeHor 및 trTypeVer 값이 모두 2 인 것을 지시할 수 있다.
일 예에 따라, MTS 인덱스 정보에 따른 변환 커널 세트를 표로 나타내면 다음과 같다.
Figure PCTKR2020006827-appb-T000004
변환부는 상기 (1차) 변환 계수들을 기반으로 2차 변환을 수행하여 수정된(2차) 변환 계수들을 도출할 수 있다(S920). 상기 1차 변환은 공간 도메인에서 주파수 도메인으로의 변환이고, 상기 2차 변환은 (1차) 변환 계수들 사이에 존재하는 상관 관계(correlation)을 이용하여 보다 압축적인 표현으로 변환하는 것을 의미한다. 상기 2차 변환은 비분리 변환(non- separable transform)을 포함할 수 있다. 이 경우 상기 2차 변환은 비분리 2차 변환(non-separable secondary transform, NSST) 또는 MDNSST(mode-dependent non-separable secondary transform)이라고 불릴 수 있다. 상기 비분리 2차 변환은 상기 1차 변환을 통하여 도출된 (1차) 변환 계수들을 비분리 변환 매트릭스(non-separable transform matrix)를 기반으로 2차 변환하여 레지듀얼 신호에 대한 수정된 변환 계수들(또는 2차 변환 계수들)을 생성하는 변환을 나타낼 수 있다. 여기서, 상기 비분리 변환 매트릭스를 기반으로 상기 (1차) 변환 계수들에 대하여 수직 변환 및 수평 변환을 분리하여(또는 수평 수직 변환을 독립적으로) 적용하지 않고 한번에 변환을 적용할 수 있다. 다시 말해, 상기 비분리 2차 변환은 상기 (1차) 변환 계수들의 수직 성분 및 수평 성분 분리하지 않고, 예를 들어 2차원 신호(변환 계수)들을 특정 정해진 방향(예컨대, 행 우선(row-first) 방향 또는 열 우선(column-first) 방향)을 통하여 1차원 신호로 재정렬한 후, 상기 비분리 변환 매트릭스를 기반으로 수정된 변환 계수들(또는 2차 변환 계수들)을 생성하는 변환 방법을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 행 우선 순서는 MxN 블록에 대해 1번째 행, 2번째 행, ... , N번째 행의 순서로 일렬로 배치하는 것이고, 열 우선 순서는 MxN 블록에 대해 1번째 열, 2번째 열, ... , M번째 열의 순서로 일렬로 배치하는 것이다. 상기 비분리 2차 변환은 (1차) 변환 계수들로 구성된 블록(이하, 변환 계수 블록이라고 불릴 수 있다)의 좌상단(top-left) 영역에 대하여 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 변환 계수 블록의 폭(W) 및 높이(H)가 둘 다 8 이상인 경우, 8×8 비분리 2차 변환이 상기 변환 계수 블록의 좌상단 8×8 영역에 대하여 적용될 수 있다. 또한, 상기 변환 계수 블록의 폭(W) 및 높이(H)가 둘 다 4 이상이면서, 상기 변환 계수 블록의 폭(W) 또는 높이(H)가 8보다 작은 경우, 4×4 비분리 2차 변환이 상기 변환 계수 블록의 좌상단 min(8,W)×min(8,H) 영역에 대하여 적용될 수 있다. 다만 실시예는 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 상기 변환 계수 블록의 폭(W) 또는 높이(H)가 모두 4 이상인 조건만 만족하더라도, 4×4 비분리 2차 변환이 상기 변환 계수 블록의 좌상단 min(8,W)×min(8,H) 영역에 대하여 적용될 수도 있다.
구체적으로 예를 들어, 4×4 입력 블록이 사용되는 경우 비분리 2차 변환은 다음과 같이 수행될 수 있다.
상기 4×4 입력 블록 X는 다음과 같이 나타내어질 수 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-M000004
상기 X를 벡터 형태로 나타내는 경우, 벡터
Figure PCTKR2020006827-appb-I000001
는 다음과 같이 나타내어질 수 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-M000005
수학식 5와 같이, 벡터
Figure PCTKR2020006827-appb-I000002
는 행 우선(row-first) 순서에 따라 수학식 4의 X의 2차원 블록을 1차원 벡터로 재배열한다.
이 경우, 상기 2차 비분리 변환은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-M000006
여기서,
Figure PCTKR2020006827-appb-I000003
는 변환 계수 벡터를 나타내고, T는 16×16 (비분리) 변환 매트릭스를 나타낸다.
상기 수학식 6을 통하여 16×1 변환 계수 벡터
Figure PCTKR2020006827-appb-I000004
가 도출될 수 있으며, 상기
Figure PCTKR2020006827-appb-I000005
는 스캔 순서(수평, 수직, 대각(diagonal) 등)를 통하여 4×4 블록으로 재구성(re-organized)될 수 있다. 다만, 상술한 계산은 예시로서 비분리 2차 변환의 계산 복잡도를 줄이기 위하여 HyGT(Hypercube-Givens Transform) 등이 비분리 2차 변환의 계산을 위하여 사용될 수도 있다.
한편, 상기 비분리 2차 변환은 모드 기반(mode dependent)으로 변환 커널(또는 변환 코어, 변환 타입)이 선택될 수 있다. 여기서 모드는 인트라 예측 모드 및/또는 인터 예측 모드를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 비분리 2차 변환은 상기 변환 계수 블록의 너비(W) 및 높이(H)를 기반으로 결정된 8×8 변환 또는 4×4 변환에 기반하여 수행될 수 있다. 8x8 변환은 W와 H가 모두 8보다 같거나 클 때 해당 변환 계수 블록 내부에 포함된 8x8 영역에 적용될 수 있는 변환을 가리키며 해당 8x8 영역은 해당 변환 계수 블록 내부의 좌상단 8x8 영역일 수 있다. 유사하게, 4x4 변환은 W와 H가 모두 4보다 같거나 클 때 해당 변환 계수 블록 내부에 포함된 4x4 영역에 적용될 수 있는 변환을 가리키며 해당 4x4 영역은 해당 변환 계수 블록 내부의 좌상단 4x4 영역일 수 있다. 예를 들어, 8x8 변환 커널 매트릭스는 64x64/16x64 행렬, 4x4 변환 커널 매트릭스는 16x16/8x16 행렬이 될 수 있다.
이때, 모드 기반 변환 커널 선택을 위하여, 8×8 변환 및 4×4 변환 둘 다에 대하여 비분리 2차 변환을 위한 변환 세트당 2개씩의 비분리 2차 변환 커널들이 구성될 수 있고, 변환 세트는 4개일 수 있다. 즉, 8×8 변환에 대하여 4개의 변환 세트가 구성되고, 4×4 변환에 대하여 4개의 변환 세트가 구성될 수 있다. 이 경우 8×8 변환에 대한 4개의 변환 세트에는 각각 2개씩의 8×8 변환 커널들이 포함될 수 있고, 이 경우 4×4 변환에 대한 4개의 변환 세트에는 각각 2개씩의 4×4 변환 커널들이 포함될 수 있다.
다만, 상기 변환의 사이즈, 즉 변환이 적용되는 영역의 사이즈는 예시로서 8×8 또는 4×4 이외의 사이즈가 사용될 수 있고, 상기 세트의 수는 n개, 각 세트 내 변환 커널들의 수는 k개일 수도 있다.
상기 변환 세트는 NSST 세트 또는 LFNST 세트라고 불릴 수 있다. 상기 변환 세트들 중 특정 세트의 선택은 예를 들어, 현재 블록(CU 또는 서브블록)의 인트라 예측 모드에 기반하여 수행될 수 있다. LFNST(Low-Frequency Non-Separable Transform)는 후술될 감소된 비분리 변환의 일 예일 수 있으며, 저주파 성분에 대한 비분리 변환을 나타낸다.
일 예에 따라, 인트라 예측 모드에 따른 4개의 변환 세트들의 매핑(mapping)은 예를 들어 다음 표와 같이 나타내어질 수 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-T000005
표 5와 같이, 인트라 예측 모드에 따라 4개의 변환 세트 중 어느 하나, 즉 lfnstTrSetIdx가 0 부터 3, 즉 4개 중 어느 하나에 매핑될 수 있다.
한편, 비분리 변환에 특정 세트가 사용되는 것으로 결정되면, 비분리 2차 변환 인덱스를 통하여 상기 특정 세트 내 k개의 변환 커널들 중 하나가 선택될 수 있다. 인코딩 장치는 RD(rate-distortion) 체크 기반으로 특정 변환 커널을 가리키는 비분리 2차 변환 인덱스를 도출할 수 있으며, 상기 비분리 2차 변환 인덱스를 디코딩 장치로 시그널링할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 비분리 2차 변환 인덱스를 기반으로 특정 세트 내 k개의 변환 커널들 중 하나를 선택할 수 있다. 예를 들어, lfnst 인덱스 값 0은 첫번째 비분리 2차 변환 커널을 가리킬 수 있고, lfnst 인덱스 값 1은 두번째 비분리 2차 변환 커널을 가리킬 수 있으며, lfnst 인덱스 값 2는 세번째 비분리 2차 변환 커널을 가리킬 수 있다. 또는 lfnst 인덱스 값 0은 현재 블록에 대하여 첫번째 비분리 2차 변환이 적용되지 않음을 가리킬 수 있고, lfnst 인덱스 값 1 내지 3은 상기 3개의 변환 커널들을 가리킬 수 있다.
변환부는 선택된 변환 커널들을 기반으로 상기 비분리 2차 변환을 수행하고 수정된(2차) 변환 계수들을 획득할 수 있다. 상기 수정된 변환 계수들은 상술한 바와 같이 양자화부를 통하여 양자화된 변환 계수들로 도출될 수 있고, 인코딩되어 디코딩 장치로 시그널링 및 인코딩 장치 내의 역양자화/역변환부로 전달될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 2차 변환이 생략되는 경우 상기 1차 (분리) 변환의 출력인 (1차) 변환 계수들이 상술한 바와 같이 양자화부를 통하여 양자화된 변환 계수들로 도출될 수 있고, 인코딩되어 디코딩 장치로 시그널링 및 인코딩 장치 내의 역양자화/역변환부로 전달될 수 있다.
역변환부는 상술한 변환부에서 수행된 절차의 역순으로 일련의 절차를 수행할 수 있다. 역변환부는 (역양자화된) 변환 계수들을 수신하여, 2차 (역)변환을 수행하여 (1차) 변환 계수들을 도출하고(S950), 상기 (1차) 변환 계수들에 대하여 1차 (역)변환을 수행하여 레지듀얼 블록(레지듀얼 샘플들)을 획득할 수 있다(S960). 여기서 상기 1차 변환 계수들은 역변환부 입장에서 수정된(modified) 변환 계수들로 불릴 수 있다. 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 상기 레지듀얼 블록과 예측된 블록을 기반으로 복원 블록을 생성하고, 이를 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있음은 상술한 바와 같다.
한편, 디코딩 장치는 2차 역변환 적용 여부 결정부(또는 이차 역변환의 적용 여부를 결정하는 요소)와, 2차 역변환 결정부(또는 이차 역변환을 결정하는 요소)를 더 포함할 수 있다. 2차 역변환 적용 여부 결정부는 2차 역변환의 적용 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 2차 역변환은 NSST, RST 또는 LFNST일 수 있고, 2차 역변환 적용 여부 결정부는 비트스트림으로부터 파싱한 이차 변환 플래그에 기초하여 2차 역변환의 적용 여부를 결정할 수 있다. 다른 일 예로, 2차 역변환 적용 여부 결정부는 레지듀얼 블록의 변환 계수에 기초하여 2차 역변환의 적용 여부를 결정할 수도 있다.
이차 역변환 결정부는 2차 역변환을 결정할 수 있다. 이때, 2차 역변환 결정부는 인트라 예측 모드에 따라 지정된 LFNST(NSST 또는 RST) 변환 세트에 기초하여 현재 블록에 적용되는 이차 역변환을 결정할 수 있다. 또한, 일 실시예로서, 1차 변환 결정 방법에 의존적으로(depend on) 이차 변환 결정 방법이 결정될 수 있다. 인트라 예측 모드에 따라 일차 변환과 이차 변환의 다양한 여러 조합이 결정될 수 있다. 또한, 일 예로, 이차 역변환 결정부는 현재 블록의 크기에 기초하여 이차 역변환이 적용되는 영역을 결정할 수도 있다.
한편, 상술한 바와 같이 2차 (역)변환이 생략되는 경우 (역양자화된) 변환 계수들을 수신하여 상기 1차 (분리) 역변환을 수행하여 레지듀얼 블록(레지듀얼 샘플들)을 획득할 수 있다. 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 상기 레지듀얼 블록과 예측된 블록을 기반으로 복원 블록을 생성하고, 이를 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있음은 상술한 바와 같다.
한편, 본 문서에서는 비분리 2차 변환에 수반되는 계산량과 메모리 요구량의 저감을 위하여 NSST의 개념에서 변환 매트릭스(커널)의 크기가 감소된 RST(reduced secondary transform)을 적용할 수 있다.
한편, 본 문서에서 설명된 변환 커널, 변환 매트릭스, 변환 커널 매트릭스를 구성하는 계수, 즉 커널 계수 또는 매트릭스 계수는 8비트로 표현될 수 있다. 이는 디코딩 장치 및 인코딩 장치에서 구현되기 위한 하나의 조건일 수 있으며, 기존의 9비트 또는 10비트와 비교하여 합리적으로 수용할 수 있는 성능 저하를 수반하면서 변환 커널을 저장하기 위한 메모리 요구량을 줄일 수 있다. 또한, 커널 매트릭스를 8비트로 표현함으로써 작은 곱셈기를 사용할 수 있고, 최적의 소프트웨어 구현을 위하여 사용되는 SIMD(Single Instruction Multiple Data) 명령에 보다 적합할 수 있다.
본 명세서에서 RST는 간소화 팩터(factor)에 따라 크기가 감소된 변환 매트릭스(transform matrix)를 기반으로 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들에 대하여 수행되는 변환을 의미할 수 있다. 간소화 변환을 수행하는 경우, 변환 매트릭스의 크기 감소로 인해 변환 시 요구되는 연산량이 감소될 수 있다. 즉, RST은 크기가 큰 블록의 변환 또는 비분리 변환 시 발생하는 연산 복잡도(complexity) 이슈를 해소하기 위해 이용될 수 있다.
RST는 감소된 변환, 감소 변환, reduced transform, reduced secondary transform, reduction transform, simplified transform, simple transform 등 다양한 용어로 지칭될 수 있으며, RST이 지칭될 수 있는 명칭은 나열된 예시들에 한정되지 않는다. 또한 상술한 바와 같이, RST는 주로 변환 블록에서 0이 아닌 계수를 포함하는 저주파 영역에서 이루어지므로 LFNST(Low-Frequency Non-Separable Transform)로 지칭될 수도 있다.
한편, 2차 역변환이 RST를 기반으로 이루어지는 경우, 인코딩 장치(200)의 역변환부(235)와 디코딩 장치(300)의 역변환부(322)는 변환 계수들에 대한 역 RST을 기반으로 수정된 변환 계수들을 도출하는 역 RST부와, 수정된 변환 계수들에 대한 역 1차변환을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 역 1차변환부를 포함할 수 있다. 역 1차변환은 레지듀얼에 적용되었던 1차 변환의 역변환을 의미한다. 본 문서에서 변환을 기반으로 변환 계수를 도출하는 것은 해당 변환을 적용하여 변환 계수를 도출하는 것을 의미할 수 있다.
도 10은 본 문서의 일 실시예에 따른 RST를 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에서 “현재 블록”은 코딩이 수행되는 현재 블록 또는 레지듀얼 블록 또는 변환 블록을 의미할 수 있다.
일 실시예에 따른 RST에서, N차원 벡터(N dimensional vector)가 다른 공간에 위치한 R차원 벡터(R dimensional vector)에 매핑되어 감소된 변환 매트릭스가 결정될 수 있으며, 여기서 R은 N보다 작다. N은 변환이 적용되는 블록의 한 변의 길이(length)의 제곱 또는 변환이 적용되는 블록과 대응되는 변환 계수들의 총 개수를 의미할 수 있고, 간소화 팩터는 R/N값을 의미할 수 있다. 간소화 팩터는 감소된 팩터, 감소 팩터, reduced factor, reduction factor, simplified factor, simple factor 등 다양한 용어로 지칭될 수 있다. 한편, R은 간소화 계수(reduced coefficient)로 지칭될 수 있으나, 경우에 따라서는 간소화 팩터가 R을 의미할 수도 있다. 또한, 경우에 따라서 간소화 팩터는 N/R값을 의미할 수도 있다.
일 실시예에서, 간소화 팩터 또는 간소화 계수는 비트스트림을 통하여 시그널링될 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 간소화 팩터 또는 간소화 계수에 대한 기 정의된 값이 각 인코딩 장치(200) 및 디코딩 장치(300)에 저장되어 있을 수 있으며, 이 경우 간소화 팩터 또는 간소화 계수는 별도로 시그널링되지 않을 수 있다.
일 실시예에 따른 간소화 변환 매트릭스의 사이즈는 통상의 변환 매트릭스의 사이즈 NxN보다 작은 RxN이며, 아래의 수학식 7과 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-M000007
도 10의 (a)에 도시된 Reduced Transform 블록 내의 매트릭스 T는 수학식 7의 매트릭스 TRxN를 의미할 수 있다. 도 10의 (a)와 같이 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들에 대하여 간소화 변환 매트릭스 TRxN가 곱해지는 경우, 대상 블록에 대한 변환 계수들이 도출될 수 있다.
일 실시예에서, 변환이 적용되는 블록의 사이즈가 8x8이고, R=16 (즉, R/N=16/64=1/4이다)인 경우, 도 10의 (a)에 따른 RST는 아래의 수학식 8과 같은 행렬 연산으로 표현될 수 있다. 이 경우, 메모리와 곱하기 연산이 간소화 팩터에 의하여 대략 1/4로 감소할 수 있다.
본 문서에서 행렬 연산이란, 행렬을 열 벡터의 왼쪽에 두고 행렬과 열 벡터를 곱하여 열 벡터를 얻는 연산으로 이해될 수 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-M000008
수학식 8에서 r1 내지 r64는 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 나타낼 수 있고, 보다 구체적으로, 일차 변환을 적용하여 생성된 변환 계수일 수 있다. 수학식 8의 연산 결과 대상 블록에 대한 변환 계수들 ci가 도출될 수 있으며, ci의 도출 과정은 수학식 9와 같을 수 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-M000009
수학식 9의 연산 결과, 대상 블록에 대한 변환 계수들 c1 내지 cR이 도출될 수 있다. 즉, R=16인 경우, 대상 블록에 대한 변환 계수들 c1 내지 c16이 도출될 수 있다. 만약 RST가 아니라 통상의(regular) 변환이 적용되어 사이즈가 64x64(NxN)인 변환 매트릭스가 사이즈가 64x1(Nx1)인 레지듀얼 샘플들에 곱해졌다면 대상 블록에 대한 변환 계수들이 64개(N개)가 도출되었겠지만, RST가 적용되었기 때문에 대상 블록에 대한 변환 계수들이 16개(R개)만 도출되는 것이다. 대상 블록에 대한 변환 계수들의 총 개수가 N개에서 R개로 감소하여 인코딩 장치(200)가 디코딩 장치(300)로 전송하는 데이터의 양이 감소하므로 인코딩 장치(200)-디코딩 장치(300) 간 전송 효율이 증가할 수 있다.
변환 매트릭스의 사이즈 관점에서 검토하면, 통상의 변환 매트릭스의 사이즈는 64x64(NxN)인데 간소화 변환 매트릭스의 사이즈는 16x64(RxN)로 감소하므로, 통상의 변환을 수행할 때와 비교하면 RST를 수행할 시 메모리 사용을 R/N 비율로 감소시킬 수 있다. 또한, 통상의 변환 매트릭스를 이용할 때의 곱셈 연산 수 NxN과 비교하면, 간소화 변환 매트릭스를 이용하면 곱셈 연산 수를 R/N 비율로 감소(RxN)시킬 수 있다.
일 실시예에서, 인코딩 장치(200)의 변환부(232)는 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 1차 변환 및 RST 기반의 2차 변환을 수행함으로써 대상 블록에 대한 변환 계수들을 도출할 수 있다. 이러한 변환 계수들은 디코딩 장치(300)의 역변환부로 전달될 수 있으며, 디코딩 장치(300)의 역변환부(322)는 변환 계수들에 대한 역 RST(reduced secondary transform)을 기반으로 수정된 변환 계수들을 도출하고, 수정된 변환 계수들에 대한 역 1차변환을 기반으로 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다.
일 실시예에 따른 역 RST 매트릭스 TNxR의 사이즈는 통상의 역변환 매트릭스의 사이즈 NxN보다 작은 NxR이며, 수학식 7에 도시된 간소화 변환 매트릭스 TRxN과 트랜스포즈(transpose) 관계에 있다.
도 10의 (b)에 도시된 Reduced Inv. Transform 블록 내의 매트릭스 Tt는 역 RST 매트릭스 TRxN T을 의미할 수 있다(위첨자 T는 트랜스포즈를 의미한다). 도 10의 (b)와 같이 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 역 RST 매트릭스 TRxN T가 곱해지는 경우, 대상 블록에 대한 수정된 변환 계수들 또는 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들이 도출될 수 있다. 역 RST 매트릭스 TRxN T는 (TRxN)T NxR로 표현할 수도 있다.
보다 구체적으로, 2차 역변환으로 역 RST가 적용되는 경우에는, 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 역 RST 매트릭스 TRxN T가 곱해지면 대상 블록에 대한 수정된 변환 계수들이 도출될 수 있다. 한편, 역 1차변환으로 역 RST가 적용될 수 있고, 이 경우 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 역 RST 매트릭스 TRxNT가 곱해지면 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들이 도출될 수 있다.
일 실시예에서, 역변환이 적용되는 블록의 사이즈가 8x8이고, R=16(즉, R/N=16/64=1/4인 경우)인 경우, 도 10의 (b)에 따른 RST는 아래의 수학식 10과 같은 행렬 연산으로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-M000010
수학식 10서 c1 내지 c16은 대상 블록에 대한 변환 계수들을 나타낼 수 있다. 수학식 10의 연산 결과 대상 블록에 대한 수정된 변환 계수들 또는 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 나타내는 rj가 도출될 수 있으며, rj의 도출 과정은 수학식 11과 같을 수 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-M000011
수학식 11의 연산 결과, 대상 블록에 대한 수정된 변환 계수들 또는 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 나타내는 r1 내지 rN이 도출될 수 있다. 역변환 매트릭스의 사이즈 관점에서 검토하면, 통상의 역변환 매트릭스의 사이즈는 64x64(NxN)인데 간소화 역변환 매트릭스의 사이즈는 64x16(NxR)으로 감소하므로, 통상의 역변환을 수행할 때와 비교하면 역 RST를 수행할 시 메모리 사용을 R/N 비율로 감소시킬 수 있다. 또한, 통상의 역변환 매트릭스를 이용할 때의 곱셈 연산 수 NxN과 비교하면, 간소화 역변환 매트릭스를 이용하면 곱셈 연산 수를 R/N 비율로 감소(NxR)시킬 수 있다.
한편, 8x8 RST에 대해서도, 표 5와 같은 변환 세트 구성을 적용할 수 있다. 즉, 표 5에서의 변환 세트에 따라 해당 8x8 RST가 적용될 수 있다. 하나의 변환 세트는 화면 내 예측 모드에 따라 2개 또는 3개의 변환 (커널)들로 구성되어 있으므로 2차 변환을 적용하지 않는 경우까지 포함하여 최대 네 개의 변환 중 하나를 선택하도록 구성될 수 있다. 2차 변환을 적용하지 않을 때의 변환은 항등 행렬이 적용된 것이 라고 간주될 수 있다. 네 개의 변환에 대해 각기 0, 1, 2, 3의 인덱스를 부여한다고 했을 때(예를 들어, 0번 인덱스를 항등 행렬, 즉 2차 변환을 적용하지 않는 경우로 할당할 수 있음), 변환 인덱스 또는 lfnst 인덱스라는 신택스 요소(syntax element)를 변환 계수 블록마다 시그널링하여 적용될 변환을 지정할 수 있다. 즉, 변환 인덱스를 통해 8x8 좌상단 블록에 대해서, RST 구성에서는 8x8 RST를 지정할 수 있고, 또는 LFNST가 적용되는 경우 8x8 lfnst를 지정할 수 있다. 8x8 lfnst 및 8x8 RST는 변환의 대상이 되는 현재 블록의 W와 H가 모두 8보다 같거나 클 때 해당 변환 계수 블록 내부에 포함된 8x8 영역에 적용될 수 있는 변환을 가리키며 해당 8x8 영역은 해당 변환 계수 블록 내부의 좌상단 8x8 영역일 수 있다. 유사하게, 4x4 lfnst 및 4x4 RST는 현재 블록의 W와 H가 모두 4보다 같거나 클 때 해당 변환 계수 블록 내부에 포함된 4x4 영역에 적용될 수 있는 변환을 가리키며 해당 4x4 영역은 해당 변환 계수 블록 내부의 좌상단 4x4 영역일 수 있다.
한편, 본 문서의 일 실시예에 따라, 인코딩 과정의 변환에서, 8 x 8 영역을 구성하는 64개의 데이터에 대해 16 x 64 변환 커널 매트릭스가 아닌, 48개의 데이터만을 선택하여 최대 16 x 48 변환 커널 매트릭스를 적용할 수 있다. 여기서, “최대”라는 것은 m 개의 계수를 생성할 수 있는 m x 48 변환 커널 매트릭스에 대해 m의 최대 값이 16이라는 것을 의미한다. 즉, 8 x 8 영역에 m x 48 변환 커널 매트릭스(m ≤ 16)를 적용하여 RST를 수행할 경우, 48개의 데이터를 입력 받아서 m개의 계수를 생성해 낼 수 있다. m이 16인 경우, 48개의 데이터를 입력 받아서 16개의 계수를 생성한다. 즉, 48개의 데이터가 48 x 1 벡터를 이룬다고 했을 때, 16 x 48 행렬과 48 x 1 벡터를 순서대로 곱하여 16 x 1 벡터가 생성될 수 있다. 이 때, 8 x 8 영역을 이루는 48개의 데이터를 적절히 배열하여 48 x 1 벡터를 구성할 수 있다. 예를 들어, 8 x 8 영역 중 우 하단 4 x 4 영역을 제외한 영역에 존재하는 48개의 데이터가 48 x 1 벡터를 구성할 수 있다. 이때, 최대 16 x 48 변환 커널 매트릭스를 적용하여 행렬 연산을 수행하면 16개의 수정된 변환 계수가 생성되는데, 16개의 수정된 변환 계수는 스캐닝 순서에 따라 좌상단 4 x 4 영역에 배치될 수 있고, 우상단 4 x 4 영역과 좌하단 4 x 4 영역은 0으로 채워질 수 있다.
디코딩 과정의 역변환에는 상기 서술된 변환 커널 매트릭스의 트랜스포즈된 매트릭스가 사용될 수 있다. 즉, 디코딩 장치에서 수행되는 역변환 과정으로 역 RST 또는 LFNST가 수행되는 경우, 역 RST를 적용할 입력 계수 데이터는 소정의 배열 순서에 따라 1차원 벡터로 구성되고, 1차원 벡터에 해당 역 RST 행렬을 왼쪽에서 곱하여 얻어진 수정된 계수 벡터를 소정의 배열 순서에 따라 2차원 블록에 배열될 수 있다.
정리하면, 변환 과정에서, 8x8 영역에 RST 또는 LFNST가 적용되는 경우, 8x8 영역의 변환 계수들 중 8x8 영역의 우하단 영역을 제외한 좌상단, 우상단, 좌하단 영역의 48개 변환 계수들과 16x48의 변환 커널 매트릭스와의 행렬 연산이 수행된다. 행렬 연산을 위하여 48개의 변환 계수들은 1차원 배열로 입력된다. 이러한 행렬 연산이 수행되면 16개의 수정된 변환 계수들이 도출되고, 수정된 변환 계수들은 8x8 영역의 좌상단 영역에 배열될 수 있다.
역으로, 역 변환 과정에서, 8x8 영역에 역 RST 또는 LFNST가 적용되는 경우, 8x8 영역의 변환 계수들 중 8x8 영역의 좌상단에 대응하는 16개의 변환 계수들은 스캐닝 순서에 따라 1차원 배열 형태로 입력되어 48 x 16의 변환 커널 매트릭스와 행렬 연산될 수 있다. 즉, 이러한 경우의 행렬 연산은 (48 x 16 행렬) * (16x1 변환 계수 벡터) = (48 x 1 수정된 변환계수벡터)로 나타낼 수 있다. 여기서 nx1 벡터는 nx1 행렬과 같은 의미로 해석될 수 있으므로, nx1 열 벡터로 표기될 수도 있다. 또한, *은 행렬 곱셈 연산을 의미한다. 이러한 행렬 연산이 수행되면, 48개의 수정된 변환 계수가 도출될 수 있고, 48개의 수정된 변환 계수들은 8x8 영역의 우하단 영역을 제외한 좌상단, 우상단, 좌하단 영역에 배열될 수 있다.
한편, 2차 역변환이 RST를 기반으로 이루어지는 경우, 인코딩 장치(200)의 역변환부(235)와 디코딩 장치(300)의 역변환부(322)는 변환 계수들에 대한 역 RST을 기반으로 수정된 변환 계수들을 도출하는 역 RST부와, 수정된 변환 계수들에 대한 역 1차변환을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 역 1차변환부를 포함할 수 있다. 역 1차변환은 레지듀얼에 적용되었던 1차 변환의 역변환을 의미한다. 본 문서에서 변환을 기반으로 변환 계수를 도출하는 것은 해당 변환을 적용하여 변환 계수를 도출하는 것을 의미할 수 있다.
한편, 인트라 예측에서 광각 인트라 예측이 적용되어 인트라 예측 모드가 재설정, 재인덱스 또는 리매핑되는 경우, 비분리 2차 변환 즉, LFNST를 위하여 인트라 예측 모드를 어떠한 방식으로 설정하는지 논의될 수 있다.
일 예에 따라, 새로운 또는 수정된 인트라 예측 모드를 기반으로 비분리 2차 변환이 적용될 수 있으며, 이 때, 수정된 인트라 예측 모드를 표 5의 변환 세트에 적용하기 위한 변수 설정에는 다양한 예가 존재할 수 있다.
일 예에 따라, 인트라 예측을 위하여 인트라 예측 모드(predModeIntra)를 도출하고, 현재 블록에 광각 인트라 예측이 적용되면, 도출된 인트라 예측 모드를 광각 인트라 예측에 대응하여 갱신 또는 리매핑할 수 있다. 이렇게 리매핑된 수정된 인트라 모드는 수정 전의 인트라 모드와 동일하게 변수 predModeIntra로 설정될 수 있다. 최종 인트라 예측 모드에 대한 변수 predModeIntra가 LFNST를 위한 변환 세트의 인트라 예측 모드로 활용될 수 있다.
또는 다른 예에 따라, 최종 인트라 예측 모드에 대한 변수 predModeIntra는 LFNST를 위한 변환 세트의 인트라 예측 모드(lfnstPredModeIntra)로 재설정될 수 있다.
또는 일 예에 따라, 인트라 예측에서 도출된 인트라 예측 모드가 아닌, LFNST를 적용할 때 광각 인트라 예측을 적용하여 새롭게 변수 lfnstPredModeIntra를 설정할 수 있다. 본 실시예에 따른 영상 처리 과정은 이하 표 6 내지 표 22와 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-T000006
표 6은 영상 디코딩 과정에서 비분리 2차 변환이 적용되는지 여부, 즉, 비분리 2차 변환이 적용 여부를 나타내는 변환 인덱스, lfnst_idx가 존재하는 지 여부를 나타내는 신택스 요소 sps_lfnst_enabled_flag의 시그널링을 나타내고 있다. lfnst_idx는 레지듀얼 코딩 신택스 또는 코딩 유닛 신택스에서 시그널링 될 수 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-T000007
표 7은 코딩 유닛 신택스에서 lfnst_idx가 시그널링 되는 것을 나타내고 있다. lfnst_idx은 변환 세트에 포함되어 있는 두 개의 변환 커널 매트릭스 중에서 어느 하나를 지시할 수 있으며, lfnst_idx가 0이면 비분리 2차 변환, 즉 LFNST가 적용되지 않는 것을 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-T000008
표 8은 변환 과정에서 광각 인트라 예측 적용을 위한 인트라 예측 모드를 새롭게 설정하는 것을 나타내고 있다.
표 8에 나타난 바와 같이, 표 7의 lfnst_idx가 0이 아니면 LFNST를 위한 다양한 변수들이 도출된다. 첫 번째 단계에서, 비정방형일 때 현재 블록의 높이 및 폭의 비율을 반영하는 변수 whRatio 가 설정되고(Abs( Log2( nTbW / nTbH ) )), 2차 변환을 위한 인트라 예측 모드(lfnstPredModeIntra)는 현재 블록의 인트라 예측 모드 IntraPredMode로 설정된다.
두 번째 단계에서, 현재 블록이 비정방형인 경우, lfnstPredModeIntra는 새로운 인트라 예측 모드로 리매핑된다. 이러한 과정은 표 2를 참조하여 설명된 것과 동일하므로 중복된 설명은 생략된다.
이렇게 광각 인트라 예측을 반영한 인트라 예측 모드(lfnstPredModeIntra)가 새롭게 도출되면, 변수 lfnstPredModeIntra를 기반으로 비분리 2차 변환(LFNST)이 수행될 수 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-T000009
표 9는 변환 커널 매트릭스를 통하여 역양자화된 변환 샘플 리스트(The list of transformed samples y[ i ])를 도출하는 내용(Low frequency non-separable transformation process)을 나타내고 있으며, 변환 세트의 선택을 위한 인덱스(lfnstTrSetIdx)에 대응하는 lfnstPredModeIntra이 입력값으로 사용되고 있다. LfnstPredModeIntra를 기반으로 변환 세트가 선택되고, 이러한 변환 세트 중 어느 하나를 지시하는 변환 인덱스에 따라 다양한 변환 커널 매트릭스가 적용될 수 있다. 표 10 내지 표 22는 4X4 LFNST 및 8X8 LFNST 에 대한 변환 인덱스에 따른 변환 커널 매트릭스(lowFreqTransMatrix)를 나타내고 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-T000010
표 10에는 광각 인트라 예측 모드를 반영한 인트라 예측 모드(lfnstPredModeIntra)에 따른 변환 세트 인덱스(lfnstTrSetIdx)가 나타나 있다. 표 10에 따르면, 광각 인트라 예측에 해당하는 예측 모드의 경우, 즉 lfnstPredModeIntra가 0보다 작거나(lfnstPredModeIntra < 0), lfnstPredModeIntra가 67 내지 80 사이이면(56 <= lfnstPredModeIntra <= 80), 변환 세트 인덱스(lfnstTrSetIdx)는 1로 도출될 수 있다.
표 11 내지 표 14는 4X4 LFNST에서, 변환 세트 인덱스가 0 내지 3인 경우, 각 세트에 포함될 수 있는 두 개의 변환 커널 매트릭스를 순차적으로 나타내고 있다. 표 11 내지 표 14의 변환 커널 매트릭스는 LFNST 후 출력되는 변환 계수의 크기를 나타내는 nTrS, 변환 세트 인덱스(lfnstTrSetIdx) 및 변환 인덱스(lfnstIdx)를 기반으로 도출될 수 있다. 일 예에 따라, 4X4 LFNST에서 변환 계수의 크기 nTrS는 16일 수 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-T000011
Figure PCTKR2020006827-appb-T000012
Figure PCTKR2020006827-appb-T000013
Figure PCTKR2020006827-appb-T000014
표 15 내지 표 22는 8X8 LFNST에서, 변환 세트 인덱스가 0 내지 3인 경우, 각 세트에 포함될 수 있는 두 개의 변환 커널 매트릭스를 순차적으로 나타내고 있다. 표 15 내지 표 22의 변환 커널 매트릭스는 LFNST 후 출력되는 변환 계수의 크기를 나타내는 nTrS, 변환 세트 인덱스(lfnstTrSetIdx) 및 변환 인덱스(lfnstIdx)를 기반으로 도출될 수 있다. 일 예에 따라, 8X8 LFNST에서 변환 계수의 크기 nTrS는 48일 수 있다. 출력 변환 계수가 48이므로, 변환 커널 매트릭스는 48 x 16 행렬일 수 있고, 한개 행의 매트릭스 계수 48을 16개로 분리하여 나타낸다. 표 15는 변환 세트 인덱스(lfnstTrSetIdx)가 0이고, 변환 인덱스(lfnstIdx)가 1일 때의 변환 커널 매트릭스를 나타내고, 표 16은 변환 세트 인덱스(lfnstTrSetIdx)가 0이고, 변환 인덱스(lfnstIdx)가 2일 때의 변환 커널 매트릭스를 나타낸다. 유사하게, 표 17 및 표 18은 변환 세트 인덱스(lfnstTrSetIdx)가 1이고, 변환 인덱스(lfnstIdx)가 1 및 2일 때의 변환 커널 매트릭스를 순차적으로 나타낸다. 유사하게, 표 19 및 표 20은 변환 세트 인덱스(lfnstTrSetIdx)가 2이고, 변환 인덱스(lfnstIdx)가 1 및 2일 때의 변환 커널 매트릭스를 순차적으로 나타낸다. 유사하게, 표 21 및 표 22은 변환 세트 인덱스(lfnstTrSetIdx)가 3이고, 변환 인덱스(lfnstIdx)가 1 및 2일 때의 변환 커널 매트릭스를 순차적으로 나타낸다.
Figure PCTKR2020006827-appb-T000015
Figure PCTKR2020006827-appb-T000016
Figure PCTKR2020006827-appb-T000017
Figure PCTKR2020006827-appb-T000018
Figure PCTKR2020006827-appb-T000019
Figure PCTKR2020006827-appb-T000020
Figure PCTKR2020006827-appb-T000021
Figure PCTKR2020006827-appb-T000022
한편, 다른 예에 따라 인트라 예측에서 도출된 변수 predModeIntra를 후속적인 인코딩 및 디코딩 과정에서 입력값과 출력값을 통하여 전달할 수 있다. 최종적으로, 비분리 변환(LFNST) 과정에 입력된 변수 wideAngPredModeIntra를 이용하여 LFNST를 적용할 수 있다. 이러한 과정을 표로 나타내면 다음과 같다.
Figure PCTKR2020006827-appb-T000023
Figure PCTKR2020006827-appb-T000024
표 23에는 하위 영상 처리 단계(The intra sample prediction process as specified in clause 8.4.5.2, The scaling and transformation process as specified in clause 8.7.2)에서 출력값으로 변수 wideAngPredModeIntra 가 도출되는 것이 나타나 있고, 표 24는 인트라 샘플 예측 단계(8.4.5.2 Intra sample prediction)에서 출력값으로 변수 wideAngPredModeIntra 가 도출되는 것이 나타나 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-T000025
Figure PCTKR2020006827-appb-I000006
표 25는 표 24의 하위 단계로, 출력값으로 변수 wideAngPredModeIntra 가 도출되는 것이 나타나 있다. 표 25에서 도출된 변수 wideAngPredModeIntra는 광각 인트라 예측이 적용되는 비정방형 블록에 대한 모드 리매핑이 이루어진 결과이고, 이에 대한 설명은 표 2의 설명과 동일하다.
Figure PCTKR2020006827-appb-T000026
표 26은 영상 처리 중 변환 단계에서 표 25에서 설정된 변수 wideAngPredModeIntra가 입력값으로 사용되는 것을 나타내고 있다.
Figure PCTKR2020006827-appb-T000027
표 27은 비분리 2차 변환, 즉 LFNST에 wideAngPredModeIntra 가 적용되는 것을 나타내고 있다. 표 27에 따른 변환 커널 매트릭스는 상술된 표 11 내지 표 22와 같을 수 있고, 표 6 및 표 7의 인덱스 시그널링 역시 본 실시예에 적용될 수 있다.
이하의 도면은 본 명세서의 구체적인 일례를 설명하기 위해 작성되었다. 도면에 기재된 구체적인 장치의 명칭이나 구체적인 신호/메시지/필드의 명칭은 예시적으로 제시된 것이므로, 본 명세서의 기술적 특징이 이하의 도면에 사용된 구체적인 명칭에 제한되지 않는다.
도 11은 본 문서의 일 실시예에 따른 비디오 디코딩 장치의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 11에 개시된 각 단계는 도 3에 개시된 디코딩 장치(300)에 의하여 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, S1100은 도 3에 개시된 엔트로피 디코딩부(310)에 의하여 수행될 수 있고, S1110은 및 S1120 도 3에 개시된 인트라 예측부(331)에 의하여 수행될 수 있고, S1130 내지 S1160는 역변환부(322)에 의하여 수행될 수 있다. 더불어, S1100 내지 S1160에 따른 동작들은, 도 4 내지 도 10에서 전술된 내용들 중 일부를 기반으로 한 것이다. 따라서, 도 3 내지 도 10에서 전술된 내용과 중복되는 구체적인 내용은 설명을 생략하거나 간단히 하기로 한다.
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, 비트스트림으로부터 인트라 예측 모드 정보 및 LFNST 인덱스를 획득할 수 있다(S1100).
인트라 예측 모드 정보는 현재 블록의 주변 블록(예컨대, 좌측 및/또는 상측 주변 블록)의 인트라 예측 모드 및 추가적인 후보 모드들을 기반으로 도출된 MPM(most probable mode) 리스트 내 mpm 후보들 중 하나를 지시하는 mpm 인덱스 또는 상기 mpm 후보들에 포함되지 않은 나머지 인트라 예측 모드들 중 하나를 지시하는 리메이닝 인트라 예측 모드 정보를 포함할 수 있다.
추가적으로, 디코딩 장치(300)는 비트스트림으로부터 현재 블록에 대한 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 디코딩할 수 있고, 현재 블록에 대한 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 기반으로 현재 블록에 대한 양자화된 변환 계수들을 도출할 수 있다. 현재 블록에 대한 양자화된 변환 계수들에 관한 정보는 SPS(Sequence Parameter Set) 또는 슬라이스 헤더(slice header)에 포함될 수 있고, 간소화 변환(RST)이 적용되는지 여부에 대한 정보, 간소화 변환을 적용하는 최소 변환 사이즈에 대한 정보, 간소화 변환을 적용하는 최대 변환 사이즈에 대한 정보, 간소화 역변환 사이즈, 변환 세트(LFNST 세트)에 포함된 변환 커널 매트릭스(LFNST 매트릭스) 중 어느 하나를 지시하는 변환 인덱스(LFNST 인덱스)에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 현재 블록에 대한 분할 트리 구조가 듀얼 트리 타입이면, 루마 블록 및 크로마 블록 각각에 대하여 LFNST 인덱스가 수신될 수 있다.
또한, 디코딩 장치(300)는 역 1차 변환의 변환 커널을 지시하는 MTS 인덱스 정보를 더 수신할 수 있다.
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, 현재 블록에 대한 양자화된 변환 계수들에 대하여 역양자화를 수행하여 변환 계수들을 도출할 수 있다. 일 예에 따라, 역 2차 변환 및 역 1차 변환이 수행되는 경우, 역양자화가 수행된 샘플을 변환 계수, 역 2차 변환이 수행된 샘플을 수정된 변환 계수로 명명할 수 있으며, 경우에 따라 두 샘플을 변환 계수로 통칭할 수 있다. 역 1차 변환이 수행되면 레지듀얼 샘플이 도출된다.
디코딩 장치(300)는 인트라 예측 모드 정보를 기반으로 현재 블록의 인트라 예측 모드를 도출한다(S1110).
예를 들어, 디코딩 장치(300)는 현재 블록의 주변 블록의 예측 모들들을 기반으로 mpm 리스트를 생성할 수 있고, 수신된 mpm 인덱스 또는 리메이닝 인트라 예측 모드 정보에 기초하여 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 도출할 수 있다.
디코딩 장치(300)는 인트라 예측 샘플을 도출하기 전에 현재 블록에 광각 인트라 예측이 적용되는지 여부를 판단할 수 있고, 현재 블록에 광각 인트라 예측이 적용되면, 인트라 예측 모드 리매핑을 통하여 수정된 인트라 예측 모드 도출할 수 있다(S1120).
현재 블록은 인트라 분할 예측(Intra split prediction)이 적용되는지 여부에 기초하여 변환 블록 또는 코딩 블록일 수 있고, 현재 블록의 높이 및 너비가 동일하지 않으면, 즉, 현재 블록이 비정방형이면, 광각 인트라 예측이 적용될 수 있다.
정방형이 아닌 블록에 대하여, 인트라 예측 모드는 두 가지 경우로 구분되어 수정될 수 있고, 수정된 인트라 예측 모드는 현재 블록의 높이 및 너비 중 어느 것이 더 큰지 여부, 현재 블록의 높이 및 너비의 비와 상기 인트라 예측 모드에 기반하여 도출될 수 있다.
우선, 첫 번째 경우, (1)현재 블록의 너비가 높이보다 크고, (2) 수정 전의 인트라 예측 모드가 2와 같거나 크고, (3) 인트라 예측 모드가, 변수 whRatio 가 1보다 크면 (8 + 2 * whRatio)으로, 변수 whRatio 가 1보다 같거나 작으면 8로 도출되는 값보다 작다는 모든 조건을 만족하면, 인트라 예측 모드는 인트라 예측 모드보다 65 큰 값으로 설정될 수 있다.
두 번째 경우, (1)현재 블록의 높이가 너비보다 크고, (2) 수정 전의 인트라 예측 모드가 66와 같거나 작고, (3) 인트라 예측 모드가, 변수 whRatio 가 1보다 크면 ( 60 - 2 * whRatio )으로, 변수 whRatio 가 1보다 같거나 작으면 60로 도출되는 값보다 크다는 모든 조건을 만족하면, 인트라 예측 모드는 인트라 예측 모드보다 67 작은 값으로 설정될 수 있다.
예컨대, 인트라 예측 모드 정보가 도 4의 플래너 모드(0), DC 모드(1), 및 2 내지 66의 방향성 모드를 중 어느 하나를 지시하는 경우, 현재 블록의 너비가 현재 블록의 높이보다 크면, 수정된 인트라 예측 모드는 도 5의 67 내지 80로 도출될 수 있다. 또한, 현재 블록의 높이가 현재 블록의 너비 보다 크면, 수정된 인트라 예측 모드는 도 5의 -1 내지 -14로 도출될 수 있다.
한편, 크로마 블록의 인트라 예측 모드가 루마 블록의 인트라 예측 모드와 동일한 모드를 사용하는 DM이면, 크로마 블록에 광각 인트라 예측이 적용될 수 있다.
디코딩 장치(300)의 역변환부(332)는 현재 블록에 적용되는 수정된 인트라 예측 모드에 따른 매핑 관계에 기반하여 변환 세트, 즉 LFNST 세트를 결정하고(S1130), LFNST 세트 및 LFNST 인덱스를 기반으로 복수의 LFNST 매트릭스 중 어느 하나를 선택할 수 있다(S1140).
일 예에 따라, 표 5와 같이, 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 4개의 LFNST 세트 중 어느 하나가 결정되는 경우, 광각 인트라 예측이 적용되는 모든 경우는 동일한 LFNST 세트로 결정될 수 있다. 즉, 수정된 인트라 예측 모드가 67 내지 80인 LFNST 세트와 수정된 인트라 예측 모드가 -1 내지 -14인 LFNST 세트는 동일할 수 있다.
그런 후, 역양자화된 변환 계수들에 LFNST 매트릭스를 적용하여 역 RST, 예를 들어 역 LFNST를 수행함으로써 현재 블록에 대한 수정된 변환 계수들을 도출할 수 있다(S1150).
상술된 바와 같이, 변환의 대상이 되는 변환 블록의 인트라 예측 모드에 따라 복수의 변환 세트 중 어느 하나가 결정될 수 있고, 역 RST는 LFNST 인덱스에 의하여 지시되는 LFNST 세트에 포함되어 있는 LFNST 매트릭스 중 어느 하나에 기초하여 수행될 수 있다.
LFNST 매트릭스는 열의 개수가 행의 개수보다 적은 비정방형 매트릭스일 수 있다.
S1150을 참조하면, 현재 블록에 대한 변환 계수들에 대한 역 RST를 기반으로 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들이 도출되는 것을 확인할 수 있다. 역변환 매트릭스의 사이즈 관점에서 검토하면, 통상의 역변환 매트릭스의 사이즈는 NxN인데 역 RST 매트릭스의 사이즈는 NxR로 감소하므로, 통상의 변환을 수행할 때와 비교하면 역 RST를 수행할 시 메모리 사용을 R/N 비율로 감소시킬 수 있다. 또한, 통상의 역변환 매트릭스를 이용할 때의 곱셈 연산 수 NxN과 비교하면, 역 RST를 매트릭스를 이용하면 곱셈 연산 수를 R/N 비율로 감소(NxR)시킬 수 있다. 더불어, 역 RST를 적용할 시 R개의 변환 계수들만을 디코딩하면 되므로, 통상의 역변환이 적용될 때 N개의 변환 계수들을 디코딩해야 하는 것과 비교할 때 현재 블록에 대한 변환 계수들의 총 개수가 N개에서 R개로 감소하여 디코딩 효율이 증가할 수 있다. 정리하면, S1150에 따르면 역 RST를 통해 디코딩 장치(300)의 (역)변환 효율 및 디코딩 효율이 증가할 수 있다.
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, 수정된 변환 계수들에 대한 역변환을 기반으로 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다(S1160).
디코딩 장치(300)는 현재 블록에 대한 수정된 변환 계수들에 대하여 역 1차 변환을 수행할 수 있으며, 이때 역 1차 변환은 간소화 역변환이 적용될 수도 있고, 통상적인 분리 변환이 사용될 수도 있다.
후속적으로 디코딩 장치(300)는, 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들 및 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 기반으로 복원 샘플들을 생성할 수 있다.
이하의 도면은 본 명세서의 구체적인 일례를 설명하기 위해 작성되었다. 도면에 기재된 구체적인 장치의 명칭이나 구체적인 신호/메시지/필드의 명칭은 예시적으로 제시된 것이므로, 본 명세서의 기술적 특징이 이하의 도면에 사용된 구체적인 명칭에 제한되지 않는다.
도 12는 본 문서의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 장치의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 12에 개시된 각 단계는 도 2에 개시된 인코딩 장치(200)에 의하여 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, S1200 내지 S1220는 도 2에 개시된 예측부(220)에 의하여 수행될 수 있고, S1230은 도 2에 개시된 감산부(231)에 의하여 수행될 수 있고, S1240 및 S1250은 도 2에 개시된 변환부(232)에 의하여 수행될 수 있고, S1260은 도 2에 개시된 엔트로피 인코딩부(240)에 의하여 수행될 수 있다. 더불어, S1200 내지 S1260에 따른 동작들은, 도 4 내지 도 10에서 전술된 내용들 중 일부를 기반으로 한 것이다. 따라서, 도 2 및 도 4 내지 도 10에서 전술된 내용과 중복되는 구체적인 내용은 설명을 생략하거나 간단히 하기로 한다.
일 실시예에 따른 인코딩 장치(200)는 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 도출할 수 있다(S1200).
인코딩 장치(200)는 현재 블록에 대한 MPM 리스트를 구성하고, RDO (rate-distortion optimization)을 기반으로 최적의 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다.
MPM 리스트는 현재 블록에 적용될 가능성이 높은 후보 인트라 예측 모드들(MPM 후보들)을 포함할 수 있다. 예컨대, MPM 리스트는 주변 블록의 인트라 예측 모드를 포함할 수도 있고, 미리 정해진 방법에 따라 특정 인트라 예측 모드들을 더 포함할 수도 있다.
인코딩 장치(200)는 다양한 인트라 예측 모드들을 기반으로 예측을 수행할 수 있고, 이에 기반한 RDO (rate-distortion optimization)을 기반으로 최적의 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다. 인코딩 장치(200)는 MPM 리스트에 구성된 MPM 후보들만을 이용하여 최적의 인트라 예측 모드를 결정할 수도 있고, MPM 리스트에 구성된 MPM 후보들 뿐 아니라 나머지 인트라 예측 모드들을 더 이용하여 최적의 인트라 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인코딩 장치(200)는 현재 블록에 광각 인트라 예측이 적용되면, 인트라 예측 모드 리매핑을 통하여 수정된 인트라 예측 모드를 도출할 수 있다(S1210).
현재 블록은 인트라 분할 예측(Intra split prediction)이 적용되는지 여부에 기초하여 변환 블록 또는 코딩 블록일 수 있고, 현재 블록의 높이 및 너비가 동일하지 않으면, 즉, 현재 블록이 비정방형이면, 광각 인트라 예측이 적용될 수 있다.
정방형이 아닌 블록에 대하여, 인트라 예측 모드는 두 가지 경우로 구분되어 수정될 수 있고, 수정된 인트라 예측 모드는 현재 블록의 높이 및 너비 중 어느 것이 더 큰지 여부, 현재 블록의 높이 및 너비의 비와 상기 인트라 예측 모드에 기반하여 도출될 예컨대, 인트라 예측 모드 정보가 도 4의 플래너 모드(0), DC 모드(1), 및 2 내지 66의 방향성 모드를 중 어느 하나를 지시하는 경우, 현재 블록의 너비가 현재 블록의 높이보다 크면, 수정된 인트라 예측 모드는 도 5의 67 내지 80로 도출될 수 있다. 또한, 현재 블록의 높이가 현재 블록의 너비 보다 크면, 수정된 인트라 예측 모드는 도 5의 -1 내지 -14로 도출될 수 있다.
한편, 크로마 블록의 인트라 예측 모드가 루마 블록의 인트라 예측 모드와 동일한 모드를 사용하는 DM이면, 크로마 블록에 광각 인트라 예측이 적용될 수 있다.
인코딩 장치(200)는 현재 블록에 적용되는 수정된 인트라 예측 모드에 기초하여 예측 샘플들 도출하고(S1220), 예측 샘플들에 기초하여 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다(S1230).
한편, 일 실시예에 따른 인코딩 장치(200)는, 수정된 인트라 예측 모드를 기반으로 LFNST 매트릭스들을 포함하는 LFNST 세트를 결정할 수 있다(S1240).
인코딩 장치(200)는 LFNST 세트에 기초한 비분리 변환 전에 MTS에 기초한 1차 변환을 수행할 수 있고, 어떠한 MTS가 사용되었는지 여부를 지시하는 MTS 인덱스가 생성될 수 있다.
일 예에 따라, 표 5와 같이, 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 4개의 LFNST 세트 중 어느 하나가 결정되는 경우, 광각 인트라 예측이 적용되는 모든 경우는 동일한 LFNST 세트로 결정될 수 있다. 즉, 수정된 인트라 예측 모드가 67 내지 80인 LFNST 세트와 수정된 인트라 예측 모드가 -1 내지 -14인 LFNST 세트는 동일할 수 있다.
인코딩 장치(200)는 레지듀얼 샘플, LFNST 세트 및 LFNST 매트릭스를 기반으로 현재 블록에 대한 변환 계수들을 도출할 수 있다(S1250)
상술된 바와 같이, 레지듀얼 샘플에 대한 1차 변환을 기반으로 현재 블록에 대한 변환 계수들이 도출될 수 있으며, 1차 변환은 복수의 변환 커널들을 통하여 수행될 수 있고, 이 경우, 인트라 예측 모드를 기반으로 변환 커널이 선택될 수 있다.
1차 변환이 수행된 후의 레지듀얼 샘플을 변환 계수, LFNST가 수행된 후의 샘플들을 수정된 변환 계수로 명명할 수 있으며, 두 샘플들을 변환 계수로 통칭할 수도 있다.
상술된 바와 같이, 변환의 대상이 되는 변환 블록의 인트라 예측 모드에 따라 복수의 변환 세트 중 어느 하나가 결정될 수 있고, 역 RST는 LFNST 세트에 포함되어 있는 LFNST 매트릭스 중 어느 하나에 기초하여 수행될 수 있다.
LFNST 세트 각각에는 2개의 LFNST 매트릭스가 포함될 수 있고, LFNST 매트릭스는 열의 개수가 행의 개수보다 적은 비정방형 매트릭스일 수 있다.
S1250을 참조하면, 레지듀얼 샘플들에 대한 RST를 기반으로 현재 블록에 대한 변환 계수들이 도출된다. 변환 커널 매트릭스의 사이즈 관점에서 검토하면, 통상의 변환 커널 매트릭스의 사이즈는 NxN인데 간소화 변환 매트릭스의 사이즈는 RxN으로 감소하므로, 통상의 변환을 수행할 때와 비교하면 RST를 수행할 시 메모리 사용을 R/N 비율로 감소시킬 수 있다. 또한, 통상의 변환 커널 매트릭스를 이용할 때의 곱셈 연산 수 NxN과 비교하면, 간소화 변환 커널 매트릭스를 이용하면 곱셈 연산 수를 R/N 비율로 감소(RxN)시킬 수 있다. 더불어, RST가 적용되면 R개의 변환 계수들만이 도출되므로, 통상의 변환이 적용될 때 N개의 변환 계수들이 도출되는 것과 비교할 때 현재 블록에 대한 변환 계수들의 총 개수가 N개에서 R개로 감소하여 인코딩 장치(200)가 디코딩 장치(300)로 전송하는 데이터의 양이 감소할 수 있다. 정리하면, S1250에 따르면 RST를 통해 인코딩 장치(200)의 변환 효율 및 코딩 효율이 증가할 수 있다.
일 실시예에 따른 인코딩 장치(200)는, 현재 블록에 대한 수정된 변환 계수들을 기반으로 양자화를 수행하여 양자화된 변환 계수들을 도출하고, 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 인코딩할 수 있다.
또한, 인코딩 장치(200)는 양자화된 변환 계수들에 관한 정보에 추가하여 인트라 예측 모드 및 LFNST 매트릭스를 지시하는 LFNST 인덱스를 포함하는 영상 정보를 인코딩 생성할 수 있다(S1260).
본 실시예에 따른 LFNST 인덱스의 신택스 요소는 (역) LFNST가 적용되는지 여부 및 LFNST 세트에 포함된 LFNST 매트릭스 중 어느 하나를 지시할 수 있으며, LFNST 세트가 두 개의 변환 커널 매트릭스을 포함하는 경우, 변환 인덱스의 신택스 요소의 값은 3가지일 수 있다.
일 예에 따라, 현재 블록에 대한 분할 트리 구조가 듀얼 트리 타입이면, 루마 블록 및 크로마 블록 각각에 대하여 LFNST 인덱스가 인코딩될 수 있다.
일 실시예에 따라, 변환 인덱스에 대한 신택스 요소 값은 현재 블록에 (역) RST가 적용되지 않는 경우를 지시하는 0, 변환 커널 매트릭스 중 첫 번째 변환 커널 매트릭스를 지시하는 1, 변환 커널 매트릭스 중 두 번째 변환 커널 매트릭스를 지시하는 2로 도출될 수 있다.
본 문서에서 양자화/역양자화 및/또는 변환/역변환 중 적어도 하나는 생략될 수 있다. 상기 양자화/역양자화가 생략되는 경우, 상기 양자화된 변환 계수는 변환 계수라고 불릴 수 있다. 상기 변환/역변환이 생략되는 경우, 상기 변환 계수는 계수 또는 레지듀얼 계수 라고 불릴 수도 있고, 또는 표현의 통일성을 위하여 변환 계수라고 여전히 불릴 수도 있다.
또한, 본 문서에서 양자화된 변환 계수 및 변환 계수는 각각 변환 계수 및 스케일링된(scaled) 변환 계수라고 지칭될 수 있다. 이 경우 레지듀얼 정보는 변환 계수(들)에 관한 정보를 포함할 수 있고, 상기 변환 계수(들)에 관한 정보는 레지듀얼 코딩 신택스를 통하여 시그널링될 수 있다. 상기 레지듀얼 정보(또는 상기 변환 계수(들)에 관한 정보)를 기반으로 변환 계수들이 도출될 수 있고, 상기 변환 계수들에 대한 역변환(스케일링)을 통하여 스케일링된 변환 계수들이 도출될 수 있다. 상기 스케일링된 변환 계수들에 대한 역변환(변환)을 기반으로 레지듀얼 샘플들이 도출될 수 있다. 이는 본 문서의 다른 부분에서도 마찬가지로 적용/표현될 수 있다.
상술한 실시예에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 문서는 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타내어진 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 문서의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 본 문서에 따른 방법은 소프트웨어 형태로 구현될 수 있으며, 본 문서에 따른 인코딩 장치 및/또는 디코딩 장치는 예를 들어 TV, 컴퓨터, 스마트폰, 셋톱박스, 디스플레이 장치 등의 영상 처리를 수행하는 장치에 포함될 수 있다.
본 문서에서 실시예들이 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 방법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다. 프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 즉, 본 문서에서 설명한 실시예들은 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다. 예를 들어, 각 도면에서 도시한 기능 유닛들은 컴퓨터, 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다.
또한, 본 문서가 적용되는 디코딩 장치 및 인코딩 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.
또한, 본 문서가 적용되는 처리 방법은 컴퓨터로 실행되는 프로그램의 형태로 생산될 수 있으며, 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 본 문서에 따른 데이터 구조를 가지는 멀티미디어 데이터도 또한 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치 및 분산 저장 장치를 포함한다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는, 예를 들어, 블루레이 디스크(BD), 범용 직렬 버스(USB), ROM, PROM, EPROM, EEPROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크 및 광학적 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 반송파(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현된 미디어를 포함한다. 또한, 인코딩 방법으로 생성된 비트스트림이 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장되거나 유무선 통신 네트워크를 통해 전송될 수 있다. 또한, 본 문서의 실시예는 프로그램 코드에 의한 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있고, 상기 프로그램 코드는 본 문서의 실시예에 의해 컴퓨터에서 수행될 수 있다. 상기 프로그램 코드는 컴퓨터에 의해 판독 가능한 캐리어 상에 저장될 수 있다.
도 13은 본 문서가 적용되는 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 예시적으로 나타낸다.
또한, 본 문서가 적용되는 컨텐츠 스트리밍 시스템은 크게 인코딩 서버, 스트리밍 서버, 웹 서버, 미디어 저장소, 사용자 장치 및 멀티미디어 입력 장치를 포함할 수 있다.
상기 인코딩 서버는 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들로부터 입력된 컨텐츠를 디지털 데이터로 압축하여 비트스트림을 생성하고 이를 상기 스트리밍 서버로 전송하는 역할을 한다. 다른 예로, 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들이 비트스트림을 직접 생성하는 경우, 상기 인코딩 서버는 생략될 수 있다. 상기 비트스트림은 본 문서가 적용되는 인코딩 방법 또는 비트스트림 생성 방법에 의해 생성될 수 있고, 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 전송 또는 수신하는 과정에서 일시적으로 상기 비트스트림을 저장할 수 있다.
상기 스트리밍 서버는 웹 서버를 통한 사용자 요청에 기초하여 멀티미디어 데이터를 사용자 장치에 전송하고, 상기 웹 서버는 사용자에게 어떠한 서비스가 있는지를 알려주는 매개체 역할을 한다. 사용자가 상기 웹 서버에 원하는 서비스를 요청하면, 상기 웹 서버는 이를 스트리밍 서버에 전달하고, 상기 스트리밍 서버는 사용자에게 멀티미디어 데이터를 전송한다. 이때, 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템은 별도의 제어 서버를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 제어 서버는 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 장치 간 명령/응답을 제어하는 역할을 한다.
상기 스트리밍 서버는 미디어 저장소 및/또는 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신하게 되는 경우, 상기 컨텐츠를 실시간으로 수신할 수 있다. 이 경우, 원활한 스트리밍 서비스를 제공하기 위하여 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 일정 시간동안 저장할 수 있다.
상기 사용자 장치의 예로는, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display), 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등이 있을 수 있다. 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 서버들은 분산 서버로 운영될 수 있으며, 이 경우 각 서버에서 수신하는 데이터는 분산 처리될 수 있다.
본 명세서에 기재된 청구항들은 다양한 방식으로 조합될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서의 방법 청구항의 기술적 특징이 조합되어 장치로 구현될 수 있고, 본 명세서의 장치 청구항의 기술적 특징이 조합되어 방법으로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서의 방법 청구항의 기술적 특징과 장치 청구항의 기술적 특징이 조합되어 장치로 구현될 수 있고, 본 명세서의 방법 청구항의 기술적 특징과 장치 청구항의 기술적 특징이 조합되어 방법으로 구현될 수 있다.

Claims (15)

  1. 디코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 디코딩 방법에 있어서,
    비트스트림으로부터 인트라 예측 모드 정보 및 LFNST 인덱스를 획득하는 단계와;
    상기 인트라 예측 모드 정보를 기반으로 현재 블록의 인트라 예측 모드를 도출하는 단계와;
    상기 현재 블록에 광각 인트라 예측이 적용되면, 인트라 예측 모드 리매핑을 통하여 수정된 인트라 예측 모드를 도출하는 단계와;
    상기 수정된 인트라 예측 모드를 기반으로 LFNST 매트릭스들을 포함하는 LFNST 세트를 결정하는 단계와;
    상기 LFNST 세트 및 상기 LFNST 인덱스를 기반으로 상기 LFNST 매트릭스들 중 하나를 선택하는 단계와;
    상기 선택된 LFNST 매트릭스를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 변환 계수들을 도출하는 단계와;
    상기 변환 계수들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 현재 블록에 대한 분할 트리 구조가 듀얼 트리 타입이면, 루마 블록 및 크로마 블록 각각에 대하여 상기 LFNST 인덱스가 수신되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 크로마 블록의 인트라 예측 모드가 상기 루마 블록의 인트라 예측 모드와 동일한 모드를 사용하는 DM(direct mode)이면,
    상기 크로마 블록에 상기 광각 인트라 예측이 적용되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 현재 블록은 변환 블록 또는 코딩 블록을 포함하고,
    상기 현재 블록의 높이 및 너비가 동일하지 않으면 상기 현재 블록에 상기 광각 인트라 예측이 적용되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수정된 인트라 예측 모드는 상기 현재 블록의 높이 및 너비 중 어느 것이 더 큰지 여부, 상기 현재 블록의 높이 및 너비의 비와 상기 인트라 예측 모드에 기반하여 도출되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인트라 예측 모드 정보가 플래너 모드(0), DC 모드(1), 및 2 내지 66의 방향성 모드를 중 어느 하나를 지시하고,
    상기 현재 블록의 너비가 상기 현재 블록의 높이보다 크면, 상기 수정된 인트라 예측 모드는 67 내지 80로 도출되고,
    상기 현재 블록의 높이가 상기 현재 블록의 너비 보다 크면, 상기 수정된 인트라 예측 모드는 -1 내지 -14로 도출되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 현재 블록에 적용된 인트라 예측 모드에 따라 4개의 상기 LFNST 세트 중 어느 하나가 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 67 내지 80인 LFNST 세트와 상기 수정된 인트라 예측 모드가 -1 내지 -14인 LFNST 세트는 동일한 것을 특징으로 하는 것을 영상 디코딩 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 LFNST 인덱스는 LFNST가 적용되는지 여부 및 상기 LFNST 세트에 포함된 상기 LFNST 매트릭스 중 어느 하나를 지시하는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  9. 영상 인코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 인코딩 방법에 있어서,
    현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 도출하는 단계와;
    상기 현재 블록에 광각 인트라 예측이 적용되는지 여부에 기초하여 인트라 예측 모드 리매핑을 통하여 수정된 인트라 예측 모드를 도출하는 단계와;
    상기 수정된 인트라 예측 모드에 기초하여 예측 샘플들을 도출하는 단계;
    상기 예측 샘플에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 단계;
    상기 수정된 인트라 예측 모드를 기반으로 LFNST 매트릭스들을 포함하는 LFNST 세트를 결정하는 단계와;
    상기 레지듀얼 샘플, 상기 LFNST 세트 및 상기 LFNST 매트릭스를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 변환 계수들을 도출하는 단계와;
    상기 인트라 예측 모드 및 상기 LFNST 매트릭스를 지시하는 LFNST 인덱스를 포함하는 영상 정보를 인코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 현재 블록에 대한 분할 트리 구조가 듀얼 트리 타입이면, 루마 블록 및 크로마 블록 각각에 대하여 상기 LFNST 인덱스가 인코딩되는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 크로마 블록의 인트라 예측 모드가 상기 루마 블록의 인트라 예측 모드와 동일한 모드를 사용하는 DM(direct mode)이면,
    상기 크로마 블록에 상기 광각 인트라 예측이 적용되는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 수정된 인트라 예측 모드는 상기 현재 블록의 높이 및 너비 중 어느 것이 더 큰지 여부, 상기 현재 블록의 높이 및 너비의 비와 상기 인트라 예측 모드에 기반하여 도출되는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 인트라 예측 모드가 플래너 모드(0), DC 모드(1), 및 2 내지 66의 방향성 모드를 중 어느 하나이고,
    상기 현재 블록의 너비가 상기 현재 블록의 높보다 크면, 상기 수정된 인트라 예측 모드는 67 내지 80로 도출되고,
    상기 현재 블록의 높이가 상기 현재 블록의 너비 보다 크면, 상기 수정된 인트라 예측 모드는 -1 내지 -14로 도출되는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 현재 블록에 적용된 인트라 예측 모드에 따라 4개의 상기 LFNST 세트 중 어느 하나가 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 67 내지 80인 LFNST 세트와 상기 수정된 인트라 예측 모드가 -1 내지 -14인 LFNST 세트는 동일한 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  15. 영상 디코딩 방법을 수행하도록 야기하는 지시 정보가 저장된 컴퓨터 판독 가능한 디지털 저장 매체로서, 상기 영상 디코딩 방법은,
    비트스트림으로부터 인트라 예측 모드 정보 및 LFNST 인덱스를 획득하는 단계와;
    상기 인트라 예측 모드 정보를 기반으로 현재 블록의 인트라 예측 모드를 도출하는 단계와;
    상기 현재 블록에 광각 인트라 예측이 적용되면, 인트라 예측 모드 리매핑을 통하여 수정된 인트라 예측 모드를 도출하는 단계와;
    상기 수정된 인트라 예측 모드를 기반으로 LFNST 매트릭스들을 포함하는 LFNST 세트를 결정하는 단계와;
    상기 LFNST 세트 및 상기 LFNST 인덱스를 기반으로 상기 LFNST 매트릭스들 중 하나를 선택하는 단계와;
    상기 선택된 LFNST 매트릭스를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 변환 계수들을 도출하는 단계와;
    상기 변환 계수들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 저장 매체.
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