WO2021040430A1 - 차등 부호화를 이용하는 비디오 부호화 및 복호화 - Google Patents

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WO2021040430A1
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강제원
박승욱
임화평
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현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
이화여자대학교 산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to video encoding and decoding. In more detail, it relates to video encoding and decoding using a differential encoding technique performed in a transform skip mode.
  • video data Since video data has a larger amount of data than audio data or still image data, it requires a lot of hardware resources including memory in order to store or transmit itself without processing for compression.
  • video compression techniques include H.264/AVC and HEVC (High Efficiency Video Coding), which improves coding efficiency by about 40% compared to H.264/AVC.
  • the present disclosure relates to a video encoding and decoding technique using a differential coding technique for a residual signal to improve compression performance in a transform skip mode.
  • An aspect of the present disclosure provides a method of decoding a bitstream obtained by encoding a video sequence composed of a plurality of pictures.
  • the method includes decoding information on a chroma sampling format and high-level syntax elements related to differential encoding of residual signals from a sequence parameter set of the bitstream, wherein the high-level syntax elements are luma components of the video sequence. And a single common control flag indicating whether the differential encoding is allowed for residual signals of each chroma component, and information on a maximum block size in which the differential encoding is allowed.
  • a first indicating whether the differential encoding is applied to the chroma block corresponding to the target block Decoding a chroma syntax element and decoding a second chroma syntax element indicating a differential coding direction applied to the chroma block based on the first chroma syntax element; Restoring a residual block of the chroma block from the bitstream; And reconstructing the chroma block by modifying residual signals in the residual block according to the differential encoding direction indicated by the second chroma syntax element.
  • the apparatus includes a decoder for extracting information from the bitstream; And a restoration unit restoring a target block to be decoded based on the extracted information.
  • the decoder includes a single common control flag indicating whether differential encoding is allowed for each residual signal of the luma component and the chroma component of the video sequence from the sequence parameter set of the bitstream, and the maximum block in which the differential encoding is allowed.
  • the decoder includes the high-level syntax elements and the chroma sampling format in the target block
  • a condition defined by information about is satisfied, a first chroma syntax element indicating whether the differential coding is applied to a chroma block corresponding to the target block is decoded, and the chroma syntax element is based on the first chroma syntax element.
  • a second chroma syntax element indicating a differential coding direction applied to the block is decoded.
  • the decoder restores a residual block of the chroma block from the bitstream.
  • the restoration unit modifies residual signals in the residual block according to the differential encoding direction indicated by the second chroma syntax element. Restore the chroma block.
  • Another aspect of the present disclosure provides a method for encoding a video sequence composed of a plurality of pictures.
  • the method includes encoding information on a chroma sampling format and high-level syntax elements related to differential encoding of residual signals into a sequence parameter set of a bistream, wherein the high-level syntax elements are luma and chroma components of the video sequence.
  • a first indicating whether the differential encoding is applied to the chroma block corresponding to the target block Encoding a chroma syntax element and encoding a second chroma syntax element indicating a direction of differential encoding applied to the chroma block based on the first chroma syntax element;
  • the first chroma syntax element indicates that the differential encoding is applied to the chroma block, differentially encoding residual signals for the chroma block according to a direction indicated by the second chroma syntax element.
  • FIG. 1 is an exemplary block diagram of an image encoding apparatus capable of implementing the techniques of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a method of dividing a block using a QTBTTT structure.
  • 3 is a diagram illustrating a plurality of intra prediction modes.
  • FIG. 4 is an exemplary block diagram of an image decoding apparatus capable of implementing the techniques of the present disclosure.
  • FIG. 5 is an exemplary diagram illustrating a type in which a current block is divided into a plurality of subblocks.
  • FIG. 6 is an exemplary diagram for describing a differential encoding technique according to the present disclosure.
  • FIG. 7 is an exemplary diagram for explaining block division for satisfying the block size constraint of differential coding.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of encoding a video sequence using a differential encoding technique as an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of decoding a video sequence using a differential encoding technique as an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is an exemplary block diagram of an image encoding apparatus capable of implementing the techniques of the present disclosure.
  • an image encoding apparatus and sub-elements of the apparatus will be described with reference to FIG. 1.
  • the image encoding apparatus includes a picture segmentation unit 110, a prediction unit 120, a subtractor 130, a transform unit 140, a quantization unit 145, a rearrangement unit 150, an entropy encoding unit 155, and an inverse quantization unit. 160, an inverse transform unit 165, an adder 170, a loop filter unit 180, and a memory 190.
  • Each component of the image encoding apparatus may be implemented as hardware or software, or may be implemented as a combination of hardware and software.
  • functions of each component may be implemented as software, and a microprocessor may be implemented to execute a function of software corresponding to each component.
  • One image is composed of a plurality of pictures. Each picture is divided into a plurality of regions, and encoding is performed for each region. For example, one picture is divided into one or more tiles or/and slices. Here, one or more tiles may be defined as a tile group. Each tile or/slice is divided into one or more Coding Tree Units (CTUs). And each CTU is divided into one or more CUs (Coding Units) by a tree structure. Information applied to each CU is encoded as the syntax of the CU, and information commonly applied to CUs included in one CTU is encoded as the syntax of the CTU.
  • CTUs Coding Tree Units
  • information commonly applied to all blocks in one slice is encoded as the syntax of the slice header, and information applied to all blocks constituting one or more pictures is a picture parameter set (PPS) or picture. It is coded in the header. Further, information commonly referred to a sequence composed of a plurality of pictures is encoded in a sequence parameter set (SPS). Also, information commonly applied to one tile or tile group may be encoded as syntax of a tile or tile group header.
  • PPS picture parameter set
  • SPS sequence parameter set
  • SPS sequence parameter set
  • information commonly applied to one tile or tile group may be encoded as syntax of a tile or tile group header.
  • the picture dividing unit 110 determines the size of a coding tree unit (CTU).
  • CTU size Information on the size of the CTU (CTU size) is encoded as the syntax of the SPS or PPS and transmitted to the video decoding apparatus.
  • the picture dividing unit 110 After dividing each picture constituting an image into a plurality of coding tree units (CTUs) having a predetermined size, the picture dividing unit 110 repetitively divides the CTU using a tree structure. Split (recursively). A leaf node in a tree structure becomes a coding unit (CU), which is a basic unit of coding.
  • CU coding unit
  • a quadtree in which an upper node (or parent node) is divided into four lower nodes (or child nodes) of the same size
  • a binary tree in which an upper node is divided into two lower nodes.
  • BT binary tree
  • TT ternary tree
  • a QTBT QuadTree plus BinaryTree
  • a QTBTTT QuadTree plus BinaryTree TernaryTree
  • MTT Multiple-Type Tree
  • the CTU may be first divided into a QT structure.
  • the quadtree division may be repeated until the size of a splitting block reaches the minimum block size (MinQTSize) of a leaf node allowed in QT.
  • a first flag (QT_split_flag) indicating whether each node of the QT structure is divided into four nodes of a lower layer is encoded by the entropy encoder 155 and signaled to the image decoding apparatus. If the leaf node of the QT is not larger than the maximum block size (MaxBTSize) of the root node allowed in BT, it may be further divided into one or more of a BT structure or a TT structure.
  • MaxBTSize maximum block size
  • a plurality of division directions may exist. For example, there may be two directions in which a block of a corresponding node is divided horizontally and a direction vertically divided.
  • a second flag indicating whether nodes are split, and if split, a flag indicating a split direction (vertical or horizontal) and/or a split type (Binary or Ternary).
  • a flag indicating) is encoded by the entropy encoder 155 and signaled to the image decoding apparatus.
  • a CU split flag (split_cu_flag) indicating whether the node is divided is encoded. It could be.
  • the block of the corresponding node becomes a leaf node in the split tree structure and becomes a coding unit (CU), which is a basic unit of encoding.
  • CU coding unit
  • QTBT When QTBT is used as another example of the tree structure, there are two types of horizontally splitting a block of a corresponding node into two blocks of the same size (i.e., symmetric horizontal splitting) and a type splitting vertically (i.e., symmetric vertical splitting). Branches can exist.
  • a split flag indicating whether each node of the BT structure is divided into blocks of a lower layer and split type information indicating a type to be divided are encoded by the entropy encoder 155 and transmitted to the image decoding apparatus.
  • the asymmetric form may include a form of dividing a block of a corresponding node into two rectangular blocks having a size ratio of 1:3, or a form of dividing a block of a corresponding node in a diagonal direction.
  • the CU may have various sizes according to the QTBT or QTBTTT split from the CTU.
  • a block corresponding to a CU to be encoded or decoded ie, a leaf node of QTBTTT
  • a'current block' a block corresponding to a CU to be encoded or decoded
  • the shape of the current block may be square as well as rectangular.
  • the prediction unit 120 predicts the current block and generates a prediction block.
  • the prediction unit 120 includes an intra prediction unit 122 and an inter prediction unit 124.
  • the intra prediction unit 122 predicts pixels in the current block by using pixels (reference pixels) located around the current block in the current picture including the current block.
  • the plurality of intra prediction modes may include two non-directional modes including a planar mode and a DC mode, and 65 directional modes.
  • the surrounding pixels to be used and the equation are defined differently.
  • the intra prediction unit 122 may determine an intra prediction mode to be used to encode the current block.
  • the intra prediction unit 122 may encode the current block using several intra prediction modes, and select an appropriate intra prediction mode to use from the tested modes. For example, the intra prediction unit 122 calculates rate distortion values using rate-distortion analysis for several tested intra prediction modes, and has the best rate distortion characteristics among the tested modes. It is also possible to select an intra prediction mode.
  • the intra prediction unit 122 selects one intra prediction mode from among a plurality of intra prediction modes, and predicts the current block using a neighboring pixel (reference pixel) determined according to the selected intra prediction mode and an equation.
  • Information on the selected intra prediction mode is encoded by the entropy encoder 155 and transmitted to the image decoding apparatus.
  • the inter prediction unit 124 generates a prediction block for the current block through a motion compensation process.
  • the inter prediction unit 124 searches for a block most similar to the current block in the coded and decoded reference picture prior to the current picture, and generates a prediction block for the current block using the searched block. Then, a motion vector corresponding to a displacement between the current block in the current picture and the prediction block in the reference picture is generated.
  • motion estimation is performed on a luma component, and a motion vector calculated based on the luma component is used for both the luma component and the chroma component.
  • Motion information including information on a reference picture used to predict the current block and information on a motion vector is encoded by the entropy encoder 155 and transmitted to an image decoding apparatus.
  • the inter prediction unit 124 may perform interpolation on a reference picture or a reference block in order to increase the accuracy of prediction. That is, subpixels between two consecutive integer pixels are interpolated by applying filter coefficients to a plurality of consecutive integer pixels including the two integer pixels.
  • the motion vector may be expressed not to the precision of the integer pixel but to the precision of the decimal unit.
  • the precision or resolution of the motion vector may be set differently for each unit of a target region to be encoded, such as a slice, tile, CTU, or CU.
  • the subtractor 130 generates a residual block by subtracting the prediction block generated by the intra prediction unit 122 or the inter prediction unit 124 from the current block.
  • the converter 140 may convert residual signals in the residual block.
  • the 2D size of the residual block may be used as a transform unit (hereinafter referred to as'TU'), which is a block size for performing transformation.
  • the residual block may be divided into a plurality of subblocks, and residual signals in the corresponding subblock may be transformed by using each subblock as a TU.
  • the transform unit 140 divides the residual block into one or more sub-blocks and applies the transform to one or more sub-blocks to transform residual values of the transform blocks from the pixel domain to the frequency domain.
  • transformed blocks are referred to as coefficient blocks or transform blocks including one or more transform coefficient values.
  • a 2D transformation kernel may be used for transformation, and a 1D transformation kernel may be used for each of the horizontal direction transformation and the vertical direction direction.
  • the transform kernel may be based on a discrete cosine transform (DCT), a discrete sine transform (DST), or the like.
  • the transform unit 140 may individually transform the residual block or transform unit in a horizontal direction and a vertical direction.
  • various types of transformation kernels or transformation matrices can be used.
  • a pair of transformation kernels for transverse transformation and transformation may be defined as a multiple transform set (MTS).
  • the transform unit 140 may select one transform kernel pair having the best transform efficiency among the MTS and transform the residual blocks in the horizontal and vertical directions, respectively.
  • Information (mts_idx) on the transform kernel pair selected from the MTS is encoded by the entropy encoder 155 and signaled to the image decoding apparatus.
  • the quantization unit 145 quantizes the transform coefficients output from the transform unit 140 using a quantization parameter, and outputs the quantized transform coefficients to the entropy encoding unit 155.
  • the quantization unit 145 may immediately quantize a related residual block without transformation for a certain block or frame.
  • the quantization unit 145 may apply different quantization coefficients (scaling values) according to positions of the transform coefficients in the transform block.
  • a matrix of quantization coefficients applied to quantized transform coefficients arranged in two dimensions may be encoded and signaled to an image decoding apparatus.
  • the rearrangement unit 150 may rearrange coefficient values on the quantized residual values.
  • the rearrangement unit 150 may change a two-dimensional coefficient array into a one-dimensional coefficient sequence through coefficient scanning. For example, the rearrangement unit 150 may scan from a DC coefficient to a coefficient in a high frequency region using a zig-zag scan or a diagonal scan to output a one-dimensional coefficient sequence. .
  • zig-zag scan instead of zig-zag scan, a vertical scan that scans a two-dimensional coefficient array in a column direction or a horizontal scan that scans a two-dimensional block shape coefficient in a row direction may be used. That is, a scan method to be used may be determined from among zig-zag scan, diagonal scan, vertical scan, and horizontal scan according to the size of the transform unit and the intra prediction mode.
  • the entropy encoding unit 155 uses various encoding methods such as Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code (CABAC) and Exponential Golomb, A bitstream is generated by encoding the sequence.
  • CABAC Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code
  • Exponential Golomb Exponential Golomb
  • the entropy encoder 155 encodes information such as a CTU size related to block division, a CU division flag, a QT division flag, an MTT division type, and an MTT division direction, so that the video decoding apparatus performs the same block as the video encoding apparatus. Make it possible to divide.
  • the entropy encoder 155 encodes information on a prediction type indicating whether the current block is encoded by intra prediction or inter prediction, and intra prediction information (ie, intra prediction) according to the prediction type. Mode information) or inter prediction information (information on a reference picture and a motion vector) is encoded.
  • the entropy encoding unit 155 encodes information related to quantization, that is, information on a quantization parameter and information on a quantization matrix.
  • the inverse quantization unit 160 inverse quantizes the quantized transform coefficients output from the quantization unit 145 to generate transform coefficients.
  • the inverse transform unit 165 converts transform coefficients output from the inverse quantization unit 160 from the frequency domain to the spatial domain to restore the residual block.
  • the addition unit 170 restores the current block by adding the reconstructed residual block and the prediction block generated by the prediction unit 120.
  • the pixels in the reconstructed current block are used as reference pixels when intra-predicting the next block.
  • the loop filter unit 180 is a reconstructed pixel to reduce blocking artifacts, ringing artifacts, and blurring artifacts generated due to block-based prediction and transformation/quantization. Filtering is performed on the fields.
  • the loop filter unit 180 may include one or more of a deblocking filter 182, a sample adaptive offset (SAO) filter 184, and an adaptive loop filter (ALF) 186.
  • a deblocking filter 182 a sample adaptive offset (SAO) filter 184
  • ALF adaptive loop filter
  • the deblocking filter 182 filters the boundary between reconstructed blocks to remove blocking artifacts caused by block-by-block encoding/decoding, and the SAO filter 184 is additionally applied to the deblocking filtered image. Perform filtering.
  • the SAO filter 184 is a filter used to compensate for the difference between the reconstructed pixel and the original pixel caused by lossy coding, and is performed in a manner that is added to each reconstructed pixel to an offset corresponding thereto. .
  • the ALF 186 performs filtering on a target pixel by applying filter coefficients to a target pixel to be filtered and surrounding pixels of the target pixel.
  • the ALF 186 may divide the pixels included in the image into predetermined groups, and then determine one filter to be applied to the corresponding group, and perform filtering differently for each group. Information on filter coefficients to be used in the ALF may be encoded and signaled to an image decoding apparatus.
  • the reconstructed block filtered through the loop filter unit 180 is stored in the memory 190.
  • the reconstructed picture can be used as a reference picture for inter prediction of a block in a picture to be encoded later.
  • FIG. 4 is an exemplary functional block diagram of an image decoding apparatus capable of implementing the techniques of the present disclosure.
  • an image decoding apparatus and sub-elements of the apparatus will be described with reference to FIG. 4.
  • the image decoding apparatus includes an entropy decoding unit 410, a rearrangement unit 415, an inverse quantization unit 420, an inverse transform unit 430, a prediction unit 440, an adder 450, a loop filter unit 460, and a memory ( 470).
  • each component of the image decoding apparatus may be implemented as hardware or software, or may be implemented as a combination of hardware and software.
  • functions of each component may be implemented as software, and a microprocessor may be implemented to execute a function of software corresponding to each component.
  • the entropy decoding unit 410 determines the current block to be decoded by decoding the bitstream generated by the image encoding apparatus and extracting information related to block division, and predicting information and residual signals necessary for reconstructing the current block. Extract information, etc.
  • the entropy decoder 410 determines the size of the CTU by extracting information on the CTU size from a sequence parameter set (SPS) or a picture parameter set (PPS), and divides the picture into CTUs of the determined size. Then, the CTU is determined as the highest layer of the tree structure, that is, the root node, and the CTU is divided using the tree structure by extracting the partition information for the CTU.
  • SPS sequence parameter set
  • PPS picture parameter set
  • a first flag (QT_split_flag) related to the splitting of the QT is first extracted, and each node is split into four nodes of a lower layer.
  • the second flag (MTT_split_flag) related to the splitting of the MTT and the splitting direction (vertical / horizontal) and/or split type (binary / ternary) information are extracted, and the corresponding leaf node is MTT.
  • MTT_split_flag related to the splitting of the MTT and the splitting direction (vertical / horizontal) and/or split type (binary / ternary) information
  • each node may have zero or more repetitive MTT partitions after zero or more repetitive QT partitions. For example, in the CTU, MTT division may occur immediately, or, conversely, only multiple QT divisions may occur.
  • each node is divided into four nodes of a lower layer by extracting the first flag (QT_split_flag) related to the division of the QT.
  • QT_split_flag the first flag related to the division of the QT.
  • a split flag indicating whether or not the node corresponding to the leaf node of the QT is further split into BT and split direction information are extracted.
  • the entropy decoder 410 extracts information on a prediction type indicating whether the current block is intra prediction or inter prediction.
  • the prediction type information indicates intra prediction
  • the entropy decoder 410 extracts a syntax element for intra prediction information (intra prediction mode) of the current block.
  • the prediction type information indicates inter prediction
  • the entropy decoder 410 extracts a syntax element for the inter prediction information, that is, information indicating a motion vector and a reference picture referenced by the motion vector.
  • the entropy decoder 410 extracts information on quantization-related information and information on quantized transformation coefficients of the current block as information on the residual signal.
  • the rearrangement unit 415 in the reverse order of the coefficient scanning order performed by the image encoding apparatus, returns the sequence of one-dimensional quantized transform coefficients entropy-decoded by the entropy decoder 410 to a two-dimensional coefficient array (i.e., Block).
  • the inverse quantization unit 420 inverse quantizes the quantized transform coefficients using the quantization parameter.
  • the inverse quantization unit 420 may apply different quantization coefficients (scaling values) to quantized transform coefficients arranged in two dimensions.
  • the inverse quantization unit 420 may perform inverse quantization by applying a matrix of quantization coefficients (scaling values) from an image encoding apparatus to a 2D array of quantized transform coefficients.
  • the inverse transform unit 430 generates a reconstructed residual block for the current block by inversely transforming the inverse quantized transform coefficients from the frequency domain to the spatial domain to restore residual signals.
  • the inverse transform unit 430 determines a transform kernel or a transform matrix to be applied in the horizontal and vertical directions, respectively, using MTS information (mts_idx) signaled from the image encoding apparatus, and uses the determined transform kernel. Inverse transform is performed on the transform coefficients in the transform block in the horizontal and vertical directions.
  • the prediction unit 440 may include an intra prediction unit 442 and an inter prediction unit 444.
  • the intra prediction unit 442 is activated when the prediction type of the current block is intra prediction
  • the inter prediction unit 444 is activated when the prediction type of the current block is inter prediction.
  • the intra prediction unit 442 determines an intra prediction mode of the current block among a plurality of intra prediction modes from syntax elements for the intra prediction mode extracted from the entropy decoding unit 410, and references around the current block according to the intra prediction mode. Predict the current block using pixels.
  • the inter prediction unit 444 determines a motion vector of the current block and a reference picture referenced by the motion vector by using the syntax element for the inter prediction information extracted from the entropy decoding unit 410, and determines the motion vector and the reference picture. Is used to predict the current block.
  • the adder 450 restores the current block by adding the residual block output from the inverse transform unit and the prediction block output from the inter prediction unit or the intra prediction unit.
  • the pixels in the reconstructed current block are used as reference pixels for intra prediction of a block to be decoded later.
  • the loop filter unit 460 may include at least one of a deblocking filter 462, an SAO filter 464, and an ALF 466.
  • the deblocking filter 462 performs deblocking filtering on the boundary between reconstructed blocks in order to remove blocking artifacts occurring due to block-by-block decoding.
  • the SAO filter 464 performs filtering by adding a corresponding offset to the reconstructed block after deblocking filtering in order to compensate for the difference between the reconstructed pixel and the original pixel caused by lossy coding. do.
  • the ALF 466 performs filtering on a target pixel by applying filter coefficients to a target pixel to be filtered and surrounding pixels of the target pixel.
  • the ALF 466 may divide the pixels included in the image into predetermined groups, and then determine one filter to be applied to the group, and perform filtering differently for each group.
  • the filter coefficients of the ALF are determined using information on the filter coefficients decoded from the bitstream.
  • the reconstructed block filtered through the loop filter unit 460 is stored in the memory 470.
  • the reconstructed picture is used as a reference picture for inter prediction of a block in a picture to be encoded later.
  • the current block when the current block is an intra block, the current block may be divided into a plurality of subblocks and then encoded or decoded in units of subblocks.
  • intra prediction using subblock division is referred to as Intra Sub-Partition (ISP).
  • FIG. 5 is an exemplary diagram illustrating a type in which a current block is divided into a plurality of subblocks according to an ISP.
  • the current block is divided into 2 or 4 subblocks in a horizontal or vertical direction according to the size of the block.
  • the minimum block size applicable to the ISP may be 4x8 or 8x4.
  • a restriction that all subblocks must have at least 16 samples may be added.
  • a 4x8 or 8x4 block is divided into two subblocks in a horizontal or vertical direction.
  • Other blocks are divided into four sub-blocks in a horizontal or vertical direction, as shown in FIG. 5(b).
  • the video encoding apparatus encodes the current block in units of subblocks. That is, the intra prediction unit 122 intra-predicts the first subblock and generates a residual block for the subblock.
  • the residual block is transformed and quantized by the transform unit 140 and the quantization unit 150 using a transform unit of a subblock size.
  • the quantized transform coefficients for the subblock are encoded by entropy encoding 155 and transmitted to the image decoding apparatus.
  • the inverse quantization unit 160 and the inverse transform unit 165 restore the residual block of the subblock by inverse quantization and inverse transformation of the quantized transform coefficients in the subblock.
  • the subblock is reconstructed by adding the reconstructed residual block and the intra-predicted subblock.
  • the intra prediction unit sequentially encodes the next subblock in the same manner as described above.
  • the next subblock is predicted using pixels in the subblock that have already been reconstructed.
  • the video decoding apparatus also sequentially decodes the current block in units of subblocks. Due to the sequential decoding, the first reconstructed subblock can be used for intra prediction of the next subblock.
  • the image encoding apparatus transforms residual signals into transform coefficients in the frequency domain, encodes the transform coefficients, and signals the transform coefficients to the image decoding apparatus.
  • the image decoding apparatus inversely transforms the transform coefficients into residual signals in the spatial domain.
  • most of the transformation coefficients generated as a result of transformation may be located in a high frequency region. In this case, a method of encoding the transformation coefficients in the frequency domain through transformation may reduce encoding efficiency rather than directly encoding residual signals in the spatial domain.
  • the Transform Skip (TS) mode is a technique of entropy encoding a residual signal without transforming it into signals in the frequency domain. That is, a residual signal in a spatial domain or a quantized residual signal is directly entropy-coded without transformation into the frequency domain.
  • the transform skip mode is not superior to DCT (Discrete Cosine Transform) in coding performance.
  • DCT Discrete Cosine Transform
  • Whether to apply the transform skip mode may be signaled for each transform unit (TU), which is a unit (block size) in which the transform is performed. That is, the image encoding apparatus encodes information indicating whether the transform skip mode is applied, for example, a transform skip flag (transform_skip_flag[x0][y0][cIdx]) for each transformation unit, and transmits the encoded information to the image decoding apparatus.
  • TU transform unit
  • (x0,y0) is the position of the top-left of the transformation unit in the current picture
  • cIdx is an indicator for indicating the color component
  • 0 is luma
  • 1 represents Cb in chroma
  • 2 represents Cr.
  • transform skip mode may be defined in a high level syntax structure, for example, SPS or PPS.
  • transform_skip_enabled_flag 1
  • transform_skip_flag indicating whether to apply the transform skip
  • the maximum block size (MaxTsSize) for transform skip may be a one-dimensional value indicating the length of one side of the maximum transform unit in which transform skip is allowed, or may be a fixed value such as 32 or 64.
  • the image encoding apparatus may encode a syntax element representing the maximum size (MaxTsSize) in a high-level syntax structure, such as SPS or PPS, and transmit the encoded syntax to the image decoding apparatus. Residual signals in a transform unit larger than the maximum block size for transform skipping (MaxTsSize) are always transformed into transform coefficients and then encoded.
  • the apparatus for encoding an image does not encode transform_skip_flag for a transform unit larger than the maximum block size (MaxTsSize) for transform skip.
  • the image decoding apparatus inversely transforms transform coefficients encoded in the corresponding transform unit into residual signals.
  • transform_skip_flag is encoded for a transformation unit less than or equal to MaxTsSize. Accordingly, the image decoding apparatus determines whether to perform inverse transformation according to the value of transform_skip_flag.
  • the maximum block size (MaxTsSize) for transform skip is a one-dimensional value, but the present disclosure is not limited thereto. That is, the horizontal and vertical lengths of the maximum block for the transformation skip may be independently determined and may have different values. In this case, syntax elements indicating the horizontal length and the vertical length of the maximum conversion unit may be signaled, respectively.
  • Residual signals generated through prediction may be encoded using a differential encoding technique.
  • This differential coding technique when used together with a transform skip mode, can provide more improved compression performance by reducing the total amount of energy of a residual component for entropy coding.
  • a method of applying differential encoding to a target block will be described.
  • the target block may be a CU.
  • the target block may be a TU.
  • the target block may be the subblock.
  • the target block is a CU.
  • FIG. 6 is an exemplary diagram for describing a differential encoding technique according to an embodiment of the present invention.
  • Differential encoding may be performed in a horizontal direction or a vertical direction.
  • the image encoding apparatus includes a target residual signal to be encoded in the residual block and a residual signal adjacent to the left of the target residual signal in the residual block. Calculate the difference between In addition, the difference value, not the value of the target residual signal itself, is entropy-encoded.
  • Residual signal of a block of size N ⁇ M N, M are natural numbers
  • the residual signal after applying the horizontal direction differential coding technique (0 ⁇ i ⁇ M-1, i is a natural number) can be expressed by Equation 1. That is, the residual signal at the (i, j) position is corrected through subtraction from the residual signal at the (i, j-1) position.
  • (i, j) means the i-th row and the j-th column.
  • Q(r) means a quantized residual signal.
  • Differential coding can be applied to quantized residual signals for which the transform has been skipped.
  • the image encoding apparatus After entropy encoding is performed, it is transmitted to an image decoding apparatus. Differential encoding in the horizontal direction may be sequentially performed for all columns of a block.
  • the image encoding apparatus when the differential encoding in the vertical direction as shown in FIG. 6B is performed, the image encoding apparatus includes a target residual signal to be encoded in the residual block and a target residual signal adjacent to the top of the target residual signal within the residual block.
  • the difference between the residual signals is calculated.
  • the difference value not the value of the target residual signal itself, is entropy-encoded.
  • Residual signal of a block of size N ⁇ M N, M are natural numbers
  • Equation 2 After applying the differential coding technique in the vertical direction to the residual signal (0 ⁇ j ⁇ N-1, j is a natural number) can be expressed by Equation 2. That is, the residual signal at the (i, j) position is corrected through subtraction from the residual signal at the (i-1, j) position.
  • (i, j) means the i-th row and the j-th column.
  • the image encoding apparatus After entropy encoding is performed, it is transmitted to the image decoding apparatus. Differential encoding in the vertical direction can be performed sequentially for all rows.
  • the image decoding apparatus restores the residual signal as shown in Equation (3). That is, the image decoding apparatus corrects the residual signals in the residual block reconstructed from the bitstream according to the reverse process of differential encoding in the horizontal direction (hereinafter referred to as "differential decoding").
  • the target residual signal to be modified in the residual block is modified in such a manner that left residual signals positioned to the left of the target residual signal on the same row as the target residual signal are added to the target residual signal.
  • the image decoding apparatus restores the residual signal as shown in Equation (4). That is, the image decoding apparatus corrects residual signals in the residual block reconstructed from the bitstream according to differential decoding in the vertical direction.
  • the target residual signal to be modified in the restored residual block is modified in such a manner that left residual signals positioned above the target residual signal in the same column as the target residual signal are added to the target residual signal.
  • Residual signals modified according to differential decoding are inverse quantized for addition with prediction pixels.
  • the differential coding technique can be applied to residual signals generated through intra prediction.
  • the target block determined to apply the differential coding technique is predicted using intra prediction.
  • the intra prediction mode of the target block can be derived from the direction of differential encoding.
  • the intra prediction mode of the object block is the same as the direction of differential encoding.
  • Intra-predicted residual signals tend to have a similar pattern along the intra-prediction direction. Therefore, when differential coding is applied in the same direction as the intra prediction direction, the difference between residual signals is small, and coding efficiency may be increased.
  • the intra prediction units 122 and 422 of the image encoding apparatus and the image decoding apparatus set the direction of the differential encoding as the intra prediction mode of the target block. This means that signaling of information on the intra prediction mode is not required.
  • the amount of bits required to encode information on the intra prediction mode can be reduced by inferring the direction of the intra prediction mode from the direction of the differential encoding. That is, by inferring the intra prediction mode from the syntax for the differential coding prediction direction, the amount of transmitted codes is reduced.
  • the intra prediction mode of the current block may be constrained so that only intra prediction modes within a critical range from the direction of the differential coding are usable. For example, when differential coding in the horizontal direction is applied, among all intra prediction modes, only the horizontal direction mode (INTRA_ANGULAR18 in FIG. 3) and a predetermined number of intra prediction modes close to the horizontal direction mode are used as intra prediction modes of the target block. Allowed.
  • the video decoding apparatus since the intra prediction mode of the target block is selected from among some intra prediction modes similar to the vehicle encoding direction rather than the entire intra prediction mode, the amount of bits required to encode the intra prediction mode of the target block can be reduced.
  • the video decoding apparatus generates a candidate set consisting of intra prediction modes within a threshold range from the differential coding direction, and uses the candidate set indicated by information on the intra prediction mode received from the video encoding apparatus into the intra prediction mode of the target block. It can be set to the prediction mode.
  • the differential coding technique is applied only to residual signals generated through intra prediction, but the present invention is not limited thereto and may be used in parallel with inter prediction.
  • the above-described differential encoding or decoding technique can be applied to both the luma component and the chroma component of the target block.
  • the above-described differential coding technique may be applied to each of the residual signals of the luma component and the residual signals of the chroma component of the target block.
  • it may be independently determined whether to apply the differential coding technique to each of the luma component and the chroma component of the target block.
  • Differential encoding may improve compression performance depending on the content, but conversely, may degrade compression performance.
  • Encoding syntax elements related to the differential coding at the block level for a video sequence for which the application of differential coding is not suitable becomes a factor that degrades compression performance. Therefore, it is preferable to determine whether to apply the differential encoding in units of one video sequence composed of a plurality of pictures.
  • the apparatus for encoding an image encodes a first enable flag (enabled_flag) indicating whether differential encoding at the block level is allowed in the SPS.
  • a first enable flag (enabled_flag) indicating whether differential encoding at the block level is allowed in the SPS.
  • a second enable flag indicating whether differential encoding is allowed for the chroma component of the current video sequence may be further encoded in the SPS.
  • the second enable flag may be encoded regardless of the value of the first enable flag. That is, when the transform skip enable flag is 1, both the first and second enable flags may be encoded.
  • the second enable flag may be encoded depending on the value of the first enable flag. For example, the second enable flag may be encoded when the first enable flag is 1 (ie, it indicates that differential encoding is allowed).
  • the video decoding apparatus sets the second enable flag to 0. That is, the image decoding apparatus does not apply the differential decoding technique to the chroma component of the current sequence.
  • a common control flag for commonly controlling whether to allow differential encoding for both the luma component and the chroma component of the current video sequence may be encoded in the SPS.
  • the common control flag may be encoded when the transform skip enable flag indicates that transform skip is allowed.
  • a differential encoding technique may be applied to each of the luma component and the chroma component of the current video sequence.
  • the differential coding technique cannot be applied to both luma and chroma components in the current video sequence.
  • the video encoding apparatus when the common control flag is 1, indicates whether to allow differential encoding for each of the luma and chroma components.
  • the flag and chroma flag may be further encoded in the SPS.
  • the chroma flag may be encoded when the luma flag indicates that differential encoding is applied.
  • the common control flag may be encoded in the SPS, and at least one of the luma flag and the chroma flag may be encoded in a lower level than the SPS, for example, in a PPS or a picture header.
  • on/off of differential encoding for both the luma component and the chroma component is controlled at the sequence level by a common control flag.
  • the common control flag at the sequence level indicates allowance of differential coding
  • the luma flag and the chroma flag are coded in the PPS or picture header. Accordingly, whether to allow differential encoding in units of one picture or one or more pictures belonging to a corresponding sequence can be independently controlled for each of the luma component and the chroma component.
  • the common control flag indicates allowance of differential encoding
  • the luma flag may be encoded in the SPS
  • the chroma flag may be encoded in the PPS or picture header.
  • signaling of high-level syntaxes for controlling whether to allow differential encoding mentioned in the previous embodiments may be limited by a maximum transform unit size in which transform skip is allowed. That is, all or part of the common control flag, the flag for controlling the luma component (first enable flag, luma flag), and the flag for controlling the chroma component (second enable flag, chroma flag) are within the SPS. It may be encoded only when the maximum transform unit size (MaxTsSize) for transform skip defined in is less than or equal to a specific threshold value.
  • MaxTsSize maximum transform unit size
  • the transform skip enable flag indicates that transform skip is allowed in a corresponding sequence
  • information indicating a maximum transform unit size (MaxTsSize) for transform skip and a flag for controlling a luma component are encoded.
  • the flag for controlling the chroma component is encoded only when the MaxTsSize is less than or equal to the threshold value.
  • MaxTsSize is greater than the threshold value
  • the flag for controlling the chroma component is not encoded, and the differential encoding method for the chroma component is not allowed.
  • both the flag for controlling the luma component and the flag for controlling the chroma component may be encoded only when MaxTsSize is less than or equal to a threshold value.
  • the threshold value may be a fixed value or may be adaptively determined according to a chroma sampling format.
  • signaling of high-level syntaxes for controlling whether to allow differential encoding mentioned in the previous embodiments is the maximum transform unit size ( It may be restricted by Max_Trasnform_Size).
  • the size of a transform unit for transforming the residual block is determined by the size of the residual block or the size of a subblock divided from the residual block.
  • there may be a size restriction on the transformation unit and the maximum transformation unit size (Max_Trasnform_Size) in which transformation is allowed may be defined in the SPS. Transformation is limited to a maximum transformation unit size (Max_Trasnform_Size) or less.
  • the residual block is divided into subblocks having the largest transformation unit size, and transformed into subblock units.
  • High-level syntaxes for controlling whether differential encoding is allowed may be signaled only when the maximum transformation unit size (Max_Trasnform_Size) in which transformation is allowed is less than or equal to a preset threshold.
  • control flags indicating whether to allow the differential encoding scheme for each of inter prediction and intra prediction may be encoded in the SPS.
  • the inter control flags may be encoded independently of the intra control flags.
  • the inter control flag may be encoded dependently on the intra control flag. For example, only when the differential coding technique for intra prediction is allowed, the inter control flag indicating whether to allow the differential coding for inter prediction is encoded. When the inter control flag is not encoded, the differential encoding technique is not applied to residual signals generated through inter prediction.
  • differential coding scheme for inter prediction and intra prediction may be adaptively controlled depending on the color component.
  • differential encoding may be allowed for both luma and chroma signals, and only differential encoding for luma signals may be allowed for inter prediction.
  • the differential encoding for the inter luma signal may be controlled depending on whether differential encoding is allowed for the intra luma signal. That is, if differential encoding is allowed for an intra luma signal, differential encoding for an inter luma signal is also allowed. Otherwise, differential encoding for an inter luma signal is not allowed.
  • differential coding is allowed for the intra luma signal
  • whether to allow differential coding for the luma and chroma signals in inter prediction is determined. That is, if differential coding is allowed for the intra luma signal, differential coding is allowed for the inter-luma and inter-chroma signals. Otherwise, differential coding cannot be applied to both the inter-luma and inter-chroma signals.
  • the differential encoding for the target block is controlled by a first syntax element indicating whether or not differential encoding is applied and a second syntax element indicating a direction of the differential encoding.
  • the first and second syntax elements for controlling the differential encoding may be signaled separately for each of the luma component and the chroma component of the target block.
  • the video encoding apparatus determines whether the differential encoding is applied to the luma components of the target block (hereinafter referred to as'luma block').
  • the indicated first syntax element is encoded.
  • the second syntax element indicating the differential encoding direction for the luma block is encoded.
  • differential encoding is a tool applicable in transform skip mode.
  • the image encoding apparatus does not encode the first syntax element and the second syntax element for the luma block. Accordingly, the first and second syntax elements for the luma block do not exist in the bitstream, and differential encoding for the residual signal is not performed.
  • the video decoding apparatus When each of the width and height of the target block is less than or equal to the maximum block size (MaxTsSize), the video decoding apparatus extracts a first syntax element from the bitstream and determines whether differential encoding is applied to the luma block corresponding to the target block. When the first syntax element indicates that the differential encoding is applied, the video decoding apparatus determines the direction of the differential encoding by extracting the second syntax element from the bitstream.
  • MaxTsSize maximum block size
  • the image decoding apparatus does not extract the first syntax element and indicates that the value of the first syntax element is not applied with differential encoding. Set by value. Accordingly, the second syntax element is not extracted and differential decoding is not performed on the luma block.
  • the video encoding apparatus is a first syntax element indicating whether differential encoding is applied to the chroma component of the target block (hereinafter referred to as'chroma block'). Is encoded.
  • the first syntax element indicates that differential encoding is applied to the chroma block
  • the second syntax element indicating the differential encoding direction of the chroma block is encoded.
  • the size of the chroma block to which the differential encoding is applied is also required to be limited to within the range in which the transform skip is allowed.
  • the target block may have a rectangular shape having different widths and heights as well as a square shape. Therefore, the above restrictions must be satisfied in consideration of the diversity of target block types.
  • this requirement may be met using a maximum block size MaxTsSize for transform skip and a chroma sampling format.
  • the header of the video sequence (ie, SPS) includes a syntax element (chroma_format_idc) indicating the chroma sampling format of the sequence.
  • chroma_format_idc indicating the chroma sampling format of the sequence.
  • a chroma sampling format indicating the chroma sampling format of the sequence.
  • a horizontal scaling factor indicating the chroma sampling format of the sequence.
  • SubWidthC horizontal scaling factor
  • SubHeightC vertical scaling factor
  • values obtained by dividing the width and height of the target block by a horizontal scaling factor (SubWidthC) and a vertical scaling factor (SubHeightC) determined according to the chroma format are less than the maximum block size for transform skip MaxTsSize.
  • the condition that it must be less than or equal must be satisfied. Therefore, if the value obtained by dividing the width of the target block by the horizontal scaling factor (SubWidthC) is greater than MaxTsSize or the value obtained by dividing the height of the target block by the vertical scaling factor (SubHeightC) is greater than MaxTsSize, differential coding is not applied to the chroma block.
  • the video encoding apparatus encodes a first syntax element indicating whether differential encoding is applied to a chroma block, and a second syntax element indicating a differential encoding direction depending on the first syntax element, only when the above conditions are satisfied. Is encoded. If the above condition is not satisfied, the first and second syntax elements for the chroma block are not encoded.
  • the video decoding apparatus has a condition that values obtained by dividing the width and height of the target block by a horizontal scaling factor (SubWidthC) and a vertical scaling factor (SubHeightC) determined according to a chroma format are less than or equal to the maximum block size MaxTsSize for transformation skip. If satisfied, a first syntax element indicating whether differential coding is applied to the chroma block is extracted from the bitstream, and it is determined whether differential coding is applied to the luma block corresponding to the target block. When the first syntax element indicates that the differential encoding is applied, the video decoding apparatus determines a differential encoding direction of the chroma block by extracting the second syntax element from the bitstream.
  • SubWidthC horizontal scaling factor
  • SubHeightC vertical scaling factor
  • the image decoding apparatus does not extract the first syntax element and sets the value of the first syntax element to a value indicating that differential encoding is not applied. Accordingly, the second syntax element is not extracted and differential decoding is not performed on the chroma block.
  • the requirement that the size of the chroma block to which the differential encoding is applied must be restricted within the range in which the transform skip is allowed is information on the maximum transform unit size (MaxTsSizeC) to be applied to the transform skip of the chroma block. It can be fulfilled by signaling. Such information may be encoded in a high-level syntax structure such as SPS, PPS, or picture header.
  • the video encoding apparatus applies differential encoding to a chroma block and encodes related syntaxes (first and second syntax elements for a chroma block) only when the width and height of the target block are each of MaxTsSizeC or less.
  • the video encoding apparatus applies differential encoding to the chroma block and related syntaxes only when values obtained by dividing the width and height of the target block by the aforementioned horizontal scaling factor (SubWidthC) and vertical scaling factor (SubHeightC) are equal to or less than MaxTsSizeC.
  • SubWidthC horizontal scaling factor
  • SubHeightC vertical scaling factor
  • the first and second syntax elements for the chroma block may be encoded.
  • the image encoding apparatus intra-predicts a target block using the same intra prediction direction as the differential encoding direction, and generates a residual block that is a difference between the target block and the prediction block.
  • the residual signals in the residual block are quantized, differential coding is performed according to the differential coding direction, and then entropy coding is performed.
  • the image decoding apparatus restores residual signals from a bitstream and modifies the residual signals by performing differential decoding on the reconstructed residual signals according to the differential encoding direction.
  • the modified residual signals are dequantized and then added to the prediction block.
  • the video decoding apparatus also generates a prediction block by intra-predicting the target block using the same intra prediction direction as the differential coding direction.
  • differential coding may be applied to inter prediction as well. That is, the image encoding apparatus performs differential encoding on residual signals generated through inter prediction according to the differential encoding direction. After restoring the residual signals from the bitstream, the image decoding apparatus modifies residual signals that perform differential decoding according to the differential encoding direction. The modified residual signals are dequantized and then added to the prediction block generated through inter prediction.
  • differential encoding in inter prediction there may be restrictions according to the chroma sampling format. For example, in the case of a 4:2:0 format, differential encoding for a chroma signal may not be applied. Alternatively, differential encoding may not be applied to chroma signals other than the 4:4:4 format.
  • the block size for applying the differential coding is constrained by a one-dimensional variable called MaxTsSize.
  • MaxTsSize a one-dimensional variable
  • differential encoding sequentially calculates difference values between residual signals adjacent to each other on a pixel-by-pixel basis, a delay may occur.
  • this delay may increase.
  • differential encoding is restricted depending on one constant value of MaxTsSize, application of differential encoding to a block having a large difference between width and height may reduce encoding efficiency.
  • Another aspect of the present disclosure described below relates to a block level control method for solving this problem.
  • differential encoding of luma components (luma blocks) of a target block will be described, but it is obvious that the same principle is applied to the above-described chroma block.
  • the maximum transform unit size in which transform skip is allowed is independently defined for a horizontal direction and a vertical direction. That is, a horizontal length (MaxTsSize_X) and a vertical length (MaxTsSize_Y) of the maximum conversion unit are respectively defined, and information on these lengths is signaled in the SPS or PPS. Differential coding is applicable when the condition that the width of the target block is less than the horizontal length (MaxTsSize_X) and the height of the target block must be less than the vertical length (MaxTsSize_Y) is satisfied.
  • the video encoding apparatus encodes a first syntax element indicating whether to apply differential encoding to the target block when the above conditions are satisfied, and encodes a second syntax element indicating a direction of differential encoding depending on the first syntax element. do. If the above condition is not satisfied, the video encoding apparatus does not apply differential encoding to the target block. Therefore, neither the first nor the second syntax element is encoded.
  • the video decoding apparatus extracts from the bitstream a first syntax element indicating whether to apply differential coding to a target block, and indicates a direction of differential coding depending on the first syntax element, only when the above conditions are satisfied. Extract syntax elements.
  • information on a maximum block size to which differential encoding can be applied may be separately encoded in addition to the maximum transform unit size in which transform skip is allowed.
  • the horizontal length (Max_Hor_Size) and the vertical length (Max_Ver_Size) of the maximum block size may be encoded in the SPS, PPS, picture header, or slice header.
  • the horizontal length (Max_Hor_Size) and the vertical length (Max_Ver_Size) may have the same value or different values. When the same value is used, only information on either the horizontal length or the vertical length can be encoded.
  • Differential encoding is applicable when the condition that the width of the target block is less than or equal to the horizontal length (Max_Hor_Size) and the height of the target block must be less than or equal to the vertical length (Max_Ver_Size) is satisfied.
  • the horizontal length (Max_Hor_Size) and the vertical length (Max_Ver_Size) may be set to be less than or equal to the maximum transform unit size (eg, MaxTsSize) in which transform skip is allowed.
  • both the horizontal length (Max_Hor_Size) and the vertical length (Max_Ver_Size) and the maximum transform unit size in which transform skip is allowed may be used as constraints on the block size for differential encoding.
  • differential encoding is applicable only when the width of the target block is less than Max_Hor_Size and MaxTsSize and the height of the target block is less than Max_Ver_Size and MaxTsSize.
  • the maximum transform unit size is defined in the horizontal and vertical directions, differential encoding is applicable only when the width of the target block is smaller than Max_Hor_Size and MaxTsSize_X and the height of the target block is smaller than Max_Ver_Size and MaxTsSize_Y.
  • differential encoding for the target block may be applied even if only one of the constraints on the width and the height of the target block is satisfied. That is, when the width of the target block is less than or equal to the horizontal threshold or the height of the target block is less than or equal to the vertical threshold, differential encoding for the target block may be applied.
  • differential coding in a direction exceeding the threshold is limited. For example, if the constraint on the width of the target block is satisfied but the height of the target block is not satisfied, the differential coding using the vertical direction is restricted and only the differential coding using the horizontal direction is allowed.
  • the horizontal threshold may be at least one of Max_Hor_Size and MaxTsSize_X (or MaxTsSize) described above, and the vertical threshold may be at least one of Max_Ver_Size and MaxTsSize_Y (or MaxTsSize). Max_Hor_Size and Max_Ver_Size may have the same value.
  • the video encoding apparatus when one or more of the constraints on the width of the target block and the height of the target block are satisfied, the video encoding apparatus encodes a first syntax element indicating whether differential encoding is applied to the target block. do.
  • the first syntax element indicates that differential encoding is applied and both constraints are satisfied
  • the second syntax element indicating the differential encoding direction is encoded.
  • the second syntax element is not encoded. This is because differential encoding in a direction in which the constraint is not satisfied is limited, and only differential encoding in a direction in which the constraint is satisfied is allowed.
  • the video decoding apparatus extracts a first syntax element indicating whether differential encoding is applied to the target block from the bitstream.
  • a first syntax element indicates that differential encoding is applied and both constraints are satisfied
  • a second syntax element indicating the direction of the differential encoding is extracted.
  • the direction in which the constraint is satisfied without extraction of the second syntax element is set as the differential encoding direction.
  • the blocks are divided so that the subblocks divided from the target block meet the constraints on the width and height. This is done. For example, when the width of the target block is less than the horizontal threshold, but the height of the target block is greater than the vertical threshold, the target block is divided in the horizontal direction so that the size constraint in the vertical direction is satisfied. For example, the target block may be divided in the horizontal direction so that the widths of the subblocks are the same as the vertical threshold.
  • An image encoding apparatus and an image decoding apparatus sequentially apply a differential encoding technique in units of subblocks to encode a target block. Alternatively, differential encoding for subblocks may be performed in parallel.
  • FIG. 7 is an exemplary diagram for explaining block division for satisfying the block size constraint of differential coding.
  • FIG. 7 shows a 4x8 block.
  • the horizontal and vertical thresholds Max_Hor_Size and Max_Ver_Size in FIG. 7
  • the 4x8 block satisfies the constraint in the horizontal direction but not the constraint in the vertical direction.
  • a 4x8 block is divided into two 4x4 subblocks.
  • the image encoding apparatus sequentially encodes the target block in units of 4x4 subblocks by applying the differential encoding technique.
  • the image encoding apparatus determines a differential encoding direction in the first 4x4 subblock. Then, a prediction block for a 4X4 block is generated using an intra prediction mode in the same direction as the determined differential coding direction, and a residual signal for the 4x4 subblock is subtracted between the actual pixels in the 4x4 subblock and the pixels in the prediction block. And quantize them. Thereafter, the apparatus for encoding an image performs differential encoding on the quantized residual signals in the 4x4 subblock in a determined direction, and entropy encodes the differentially encoded residual signals. Then, the quantized residual signals are dequantized to restore residual signals in the 4x4 subblock. The image encoding apparatus reconstructs the 4X4 subblock by adding the reconstructed residual signals in the 4X4 subblock and the prediction pixels in the prediction block.
  • the image encoding apparatus differentially encodes the second 4x4 subblock in the same manner as the first 4x4 subblock.
  • the direction of differential encoding may be the same as or different from the first 4x4 subblock.
  • the second syntax element indicating the differential encoding direction is encoded only once for the object block.
  • reconstructed pixels in the first 4x4 subblock adjacent to the second 4x4 subblock may be used.
  • two 4x4 subblocks are processed in parallel at the same time.
  • the differential encoding direction of the lower 4x4 subblock is in the vertical direction, intra prediction in the vertical direction cannot be applied.
  • a subblock in which the undistorted neighboring pixels do not exist is intra-predicted using undistorted neighboring pixels adjacent to the target block.
  • the directions of differential encoding of subblocks may all be the same or may be different from each other.
  • the second syntax element for the differential coding direction is signaled once for the target block.
  • a second syntax element for the differential encoding direction must be encoded for each subblock. In this case, since the intra prediction direction is the same as the direction of differential encoding, subblocks can be predicted in different intra prediction modes.
  • the apparatus for encoding an image may generate a residual block having a size of the target block by performing intra prediction on the entire target block using the same direction as the differential coding direction.
  • the image encoding apparatus may perform differential encoding in units of subblocks. That is, in the present embodiment, prediction is performed in units of a target block, and differential encoding of residual signals in a residual block generated through prediction is performed in units of subblocks.
  • the differential coding direction in this embodiment is the same for all subblocks.
  • the video decoding apparatus is Perform partitioning. Then, subblocks are reconstructed in units of subblocks divided from the target block using a differential decoding technique.
  • the differential decoding technique has been described above through Equations 3 and 4, and since the intra prediction technique is the same as the method performed by the video encoding apparatus, further description of the decoding process performed by the video decoding apparatus will be omitted to avoid redundant description.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of encoding a video sequence using a differential encoding technique as an embodiment of the present disclosure.
  • the image encoding apparatus encodes information on a chroma sampling format and high-level syntax elements related to differential encoding on residual signals into the SPS (S810).
  • the high-level syntax elements include a single common control flag indicating whether differential encoding is allowed for the residual signals of each of the luma component and the chroma component of the video sequence. That is, differential encoding for both the luma component and the chroma component is allowed or restricted by the common control flag.
  • the high-level syntax elements include information on the maximum block size in which differential encoding is allowed.
  • the information on the maximum block size for which the differential encoding is allowed may be information on the maximum transform size (for example, MaxTsSize) for which the transform skip is allowed, or the block size separately set for the differential encoding control (for example, Max_Hor_Size, Max_Ver_Size). I can.
  • a prediction type of the target block among inter prediction and intra prediction is determined.
  • differential coding is applied only to intra prediction. Therefore, it is assumed that the prediction type of the target block is determined as intra prediction.
  • S831 to S839 denote a process of applying a differential coding technique to a luma block
  • S841 to S849 denote a process of applying a differential coding technique to a chroma block.
  • the image encoding apparatus checks a condition in which differential encoding is applied to the luma block (S831).
  • the conditions for the luma block are defined by high-level syntax elements.
  • differential coding for a luma block is applicable when the following conditions are satisfied.
  • the common control flag should indicate that differential coding is allowed for both luma and chroma components.
  • the width of the target block corresponding to the luma block is less than or equal to the horizontal threshold defined by information on the maximum block size, and the width of the target block is less than or equal to the vertical threshold defined by information on the maximum block size.
  • the horizontal threshold and the vertical threshold may be the maximum transform size (MaxTsSize) in which transform skip is allowed.
  • the image encoding apparatus encodes a first syntax element indicating whether differential encoding is applied to the luma block.
  • the image encoding apparatus encodes a second syntax element indicating the differential encoding direction of the luma block (S833).
  • the image encoding apparatus sets the same direction as the differential encoding direction indicated by the second syntax element as an intra prediction mode, and generates a prediction block for a luma block using the set intra prediction mode ( S835). Then, a prediction block is subtracted from the luma block to generate a residual block for the luma block, and the residual block is quantized (S837). Since the differential encoding is a tool applied in the transform skip mode, the residual block is not transformed.
  • the image encoding apparatus performs differential encoding on residual signals in the quantized residual block according to the differential encoding direction indicated by the second syntax element (S839). Since the differential encoding has already been described with reference to Equations 1 and 2, further description will be omitted.
  • the apparatus for encoding an image performs a process similar to that of a luma block for a chroma block corresponding to a target block.
  • the condition for applying the differential coding is different from the luma block.
  • a condition for applying differential coding to a chroma block is defined based on chroma format information as well as a high-level syntax element, and is as follows.
  • the common control flag indicates that differential coding is allowed for both the luma and chroma components of the video sequence.
  • the value obtained by dividing the height of the target block by the vertical scaling factor determined by the chroma sampling format is less than or equal to the vertical threshold indicated by the information on the maximum block size.
  • 9 is a flowchart illustrating a method of decoding a video sequence using a differential encoding technique as an embodiment of the present disclosure. 9 shows a decoding method corresponding to the encoding method of FIG. 8.
  • the image decoding apparatus decodes information on a chroma sampling format and high-level syntax elements related to differential encoding of residual signals from an SPS in a bitstream received from the image encoding apparatus (S910).
  • a prediction type of the target block among inter prediction and intra prediction is determined. As described above, since differential coding is applied only to intra prediction in this embodiment, it is assumed that the prediction type of the target block is intra prediction.
  • a decoding process is performed for each of a luma block and a chroma block corresponding to the target block.
  • S931 to S939 denote a decoding process for a luma block
  • S941 to S949 denote a decoding process for a chroma block.
  • the video decoding apparatus checks a condition in which differential encoding is applied to the luma block (S931).
  • the condition for the luma block is defined by high-level syntax elements, and is the same as the condition described in S831 of FIG. 8.
  • the video decoding apparatus decodes a first syntax element indicating whether differential encoding is applied to the luma block from the bitstream. Then, when the first syntax element indicates that differential encoding is applied, the image decoding apparatus decodes the second syntax element indicating the differential encoding direction of the luma block (S933).
  • the image decoding apparatus sets the same direction as the differential encoding direction indicated by the second syntax element as the intra prediction mode, and generates a prediction block for the luma block using the set intra prediction mode (S935). ). Therefore, information on the intra prediction mode for the luma block is not decoded.
  • the image decoding apparatus generates a residual block for the luma block by reconstructing the residual signal for the luma block from the bitstream. Then, the residual signals in the residual block are corrected as previously described with reference to Equations 3 and 4 (S937).
  • the image decoding apparatus inverse quantizes the modified residual block (S939). Since the differential coding is applied in the transform skip mode, the inverse transform after inverse quantization is skipped.
  • the inverse quantized residual block is added to the prediction block generated through intra prediction, thereby reconstructing the luma block.
  • the image decoding apparatus performs a decoding process on a chroma block corresponding to a target block.
  • the decoding process for the chroma block is the same as the decoding process for the luma block.
  • the condition for applying the differential coding to the chroma block in S941 is different from the condition of the luma block.
  • the conditions for applying the differential coding to the chroma block are the same as those described in S841 of FIG. 8.
  • non-transitory recording medium includes, for example, all types of recording devices in which data is stored in a form readable by a computer system.
  • the non-transitory recording medium includes a storage medium such as an erasable programmable read only memory (EPROM), a flash drive, an optical drive, a magnetic hard drive, and a solid state drive (SSD).
  • EPROM erasable programmable read only memory
  • SSD solid state drive

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Abstract

본 발명은 변환 스킵 모드(transform skip mode)에서 압축 성능을 향상시키기 위해 잔차 신호에 대한 차등 부호화(differential coding) 기법을 이용하는 비디오 부호화 및 복호화 기술에 관한 것으로, 차등 부호화를 하이레벨과 블록레벨에서 제어하는 방법을 제공한다. [대표도 도 9]

Description

차등 부호화를 이용하는 비디오 부호화 및 복호화
본 발명은 비디오 부호화 및 복호화에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 변환 생략 모드에서 수행되는 차등 부호화 기법을 이용하는 비디오 부호화 및 복호화에 대한 것이다.
비디오 데이터는 음성 데이터나 정지 영상 데이터 등에 비하여 많은 데이터량을 가지기 때문에, 압축을 위한 처리 없이 그 자체를 저장하거나 전송하기 위해서는 메모리를 포함하여 많은 하드웨어 자원을 필요로 한다.
따라서, 통상적으로 비디오 데이터를 저장하거나 전송할 때에는 부호화기를 사용하여 비디오 데이터를 압축하여 저장하거나 전송하며, 복호화기에서는 압축된 비디오 데이터를 수신하여 압축을 해제하고 재생한다. 이러한 비디오 압축 기술로는 H.264/AVC를 비롯하여, H.264/AVC에 비해 약 40% 정도의 부호화 효율을 향상시킨 HEVC(High Efficiency Video Coding)가 존재한다.
그러나, 비디오를 구성하는 각 픽처들의 크기 및 해상도, 프레임율이 점차 증가하고 있고, 이에 따라 부호화해야 하는 데이터량도 증가하고 있으므로 기존의 압축 기술보다 더 부호화 효율이 좋고 화질 개선 효과도 높은 새로운 압축 기술이 요구된다.
본 개시는, 변환 스킵 모드(transform skip mode)에서 압축 성능을 향상시키기 위해 잔차 신호에 대한 차등 부호화(differential coding) 기법을 이용하는 비디오 부호화 및 복호화 기술에 관한 것이다.
본 개시의 일 측면은, 복수의 픽처들로 구성된 비디오 시퀀스를 부호화한 비트스트림을 복호화하는 방법을 제공한다. 상기 방법은, 상기 비트스트림의 시퀀스 파라미터 셋으로부터, 크로마 샘플링 포맷에 대한 정보 및 잔차 신호들에 대한 차등 부호화와 관련된 하이레벨 신택스 요소들을 복호화하는 단계, 상기 하이레벨 신택스 요소들은 상기 비디오 시퀀스의 루마 성분 및 크로마 성분 각각의 잔차 신호들에 상기 차등 부호화가 허용되는지 여부를 나타내는 단일의 공통 제어 플래그, 및 상기 차등 부호화가 허용되는 최대 블록 크기에 대한 정보를 포함함; 현재 복호화하고자 하는 대상블록이 상기 크로마 샘플링 포맷에 대한 정보 및 상기 하이레벨 신택스 요소들에 의해 정의되는 조건을 충족할 때, 상기 대상블록에 대응하는 크로마 블록에 상기 차등 부호화가 적용되었는지를 나타내는 제1 크로마 신택스 요소를 복호화하고, 상기 제1 크로마 신택스 요소에 근거하여 상기 크로마 블록에 적용된 차등 부호화 방향을 나타내는 제2 크로마 신택스 요소를 복호화하는 단계; 상기 비트스트림으로부터 상기 크로마 블록의 잔차 블록을 복원하는 단계; 및 상기 제2 크로마 신택스 요소에 의해 지시되는 차등 부호화 방향에 따라 상기 잔차 블록 내의 잔차 신호들을 수정함으로써, 상기 크로마 블록을 복원하는 단계를 포함한다.
본 개시의 다른 측면은, 복수의 픽처들로 구성된 비디오 시퀀스를 부호화한 비트스트림을 복호화하는 장치를 제공한다. 상기 장치는 상기 비트스트림으로부터 정보를 추출하는 디코더; 및 상기 추출된 정보에 기초하여 현재 복호화하고자 하는 대상 블록을 복원하는 복원부를 포함한다. 상기 디코더는, 상기 비트스트림의 시퀀스 파라미터 셋으로부터, 상기 비디오 시퀀스의 루마 성분 및 크로마 성분 각각의 잔차 신호들에 차등 부호화가 허용되는지 여부를 나타내는 단일의 공통 제어 플래그 및 상기 차등 부호화가 허용되는 최대 블록 크기에 대한 정보를 포함하는 하이레벨 신택스 요소들을 복호화하고, 상기 시퀀스 파라미터 셋으로부터 크로마 샘플링 포맷에 대한 정보를 복호화한다, 또한, 상기 디코더는 상기 대상블록이 상기 하이레벨 신택스 요소들 및 상기 크로마 샘플링 포맷에 대한 정보에 의해 정의되는 조건을 충족할 때, 상기 대상블록에 대응하는 크로마 블록에 상기 차등 부호화가 적용되었는지를 나타내는 제1 크로마 신택스 요소를 복호화하고, 상기 제1 크로마 신택스 요소에 근거하여 상기 크로마 블록에 적용된 차등 부호화 방향을 나타내는 제2 크로마 신택스 요소를 복호화한다. 또한, 상기 디코더는 상기 비트스트림으로부터 상기 크로마 블록의 잔차 블록을 복원한다. 상기 복원부는, 상기 제1 크로마 신택스 요소가 상기 크로마 블록에 차등 부호화가 적용되었음을 지시할 때, 상기 제2 크로마 신택스 요소에 의해 지시되는 차등 부호화 방향에 따라 상기 잔차 블록 내의 잔차 신호들을 수정함으로써, 상기 크로마 블록을 복원한다.
본 개시의 또 다른 측면은, 복수의 픽처들로 구성된 비디오 시퀀스를 부호화하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 크로마 샘플링 포맷에 대한 정보 및 잔차 신호들에 대한 차등 부호화와 관련된 하이레벨 신택스 요소들을 비스스트림의 시퀀스 파라미터 셋에 부호화하는 단계, 상기 하이레벨 신택스 요소들은 상기 비디오 시퀀스의 루마 성분 및 크로마 성분 각각의 잔차 신호들에 상기 차등 부호화가 허용되는지 여부를 나타내는 단일의 공통 제어 플래그, 및 상기 차등 부호화가 허용되는 최대 블록 크기에 대한 정보를 포함함; 현재 부호화하고자 하는 대상블록이 상기 크로마 샘플링 포맷에 대한 정보 및 상기 하이레벨 신택스 요소들에 의해 정의되는 조건을 충족할 때, 상기 대상블록에 대응하는 크로마 블록에 상기 차등 부호화가 적용되었는지를 나타내는 제1 크로마 신택스 요소를 부호화하고, 상기 제1 크로마 신택스 요소에 근거하여 상기 크로마 블록에 적용된 차등 부호화의 방향을 나타내는 제2 크로마 신택스 요소를 부호화하는 단계; 상기 제1 크로마 신택스 요소가 상기 크로마 블록에 상기 차등 부호화가 적용됨을 지시할 때, 상기 제2 크로마 신택스 요소에 의해 지시되는 방향에 따라 상기 크로마 블록에 대한 잔차 신호들을 차등 부호화하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다.
도 2는 QTBTTT 구조를 이용하여 블록을 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 복수의 인트라 예측 모드들을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 블록도이다.
도 5는 현재 블록이 복수의 서브블록들로 분할되는 타입을 도시한 예시도이다.
도 6은 본 개시에 따른 차등 부호화 기법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 차등 부호화의 블록 크기 제약을 충족하도록 하기 위한 블록 분할을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예로서 차등 부호화 기법을 이용하여 비디오 시퀀스를 부호화하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예로서 차등 부호화 기법을 이용하여 비디오 시퀀스를 복호화하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 식별 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다. 이하에서는 도 1을 참조하여 영상 부호화 장치와 이 장치의 하위 구성들에 대하여 설명하도록 한다.
영상 부호화 장치는 픽처 분할부(110), 예측부(120), 감산기(130), 변환부(140), 양자화부(145), 재정렬부(150), 엔트로피 부호화부(155), 역양자화부(160), 역변환부(165), 가산기(170), 루프 필터부(180) 및 메모리(190)를 포함하여 구성될 수 있다.
영상 부호화 장치의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.
하나의 영상(비디오)는 복수의 픽처들로 구성된다. 각 픽처들은 복수의 영역으로 분할되고 각 영역마다 부호화가 수행된다. 예를 들어, 하나의 픽처는 하나 이상의 타일(Tile) 또는/및 슬라이스(Slice)로 분할된다. 여기서, 하나 이상의 타일을 타일 그룹(Tile Group)으로 정의할 수 있다. 각 타일 또는/슬라이스는 하나 이상의 CTU(Coding Tree Unit)로 분할된다. 그리고 각 CTU는 트리 구조에 의해 하나 이상의 CU(Coding Unit)들로 분할된다. 각 CU에 적용되는 정보들은 CU의 신택스로서 부호화되고, 하나의 CTU에 포함된 CU들에 공통적으로 적용되는 정보는 CTU의 신택스로서 부호화된다. 또한, 하나의 슬라이스 내의 모든 블록들에 공통적으로 적용되는 정보는 슬라이스 헤더의 신택스로서 부호화되며, 하나 이상의 픽처들을 구성하는 모든 블록들에 적용되는 정보는 픽처 파라미터 셋(PPS, Picture Parameter Set) 혹은 픽처 헤더에 부호화된다. 나아가, 복수의 픽처로 구성된 시퀀스에 공통으로 참조하는 정보들은 시퀀스 파라미터 셋(SPS, Sequence Parameter Set)에 부호화된다. 또한, 하나의 타일 또는 타일 그룹에 공통으로 적용되는 정보는 타일 또는 타일 그룹 헤더의 신택스로서 부호화될 수도 있다.
픽처 분할부(110)는 CTU(Coding Tree Unit)의 크기를 결정한다. CTU의 크기에 대한 정보(CTU size)는 SPS 또는 PPS의 신택스로서 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
픽처 분할부(110)는 영상을 구성하는 각 픽처(picture)를 미리 결정된 크기를 가지는 복수의 CTU(Coding Tree Unit)들로 분할한 이후에, 트리 구조(tree structure)를 이용하여 CTU를 반복적으로(recursively) 분할한다. 트리 구조에서의 리프 노드(leaf node)가 부호화의 기본 단위인 CU(coding unit)가 된다.
트리 구조로는 상위 노드(혹은 부모 노드)가 동일한 크기의 네 개의 하위 노드(혹은 자식 노드)로 분할되는 쿼드트리(QuadTree, QT), 또는 상위 노드가 두 개의 하위 노드로 분할되는 바이너리트리(BinaryTree, BT), 또는 상위 노드가 1:2:1 비율로 세 개의 하위 노드로 분할되는 터너리트리(TernaryTree, TT), 또는 이러한 QT 구조, BT 구조 및 TT 구조 중 둘 이상을 혼용한 구조일 수 있다. 예컨대, QTBT(QuadTree plus BinaryTree) 구조가 사용될 수 있고, 또는 QTBTTT(QuadTree plus BinaryTree TernaryTree) 구조가 사용될 수 있다. 여기서, BTTT를 합쳐서 MTT(Multiple-Type Tree)라 지칭될 수 있다.
도 2는 QTBTTT 분할 트리 구조를 보인다. 도 2에서 보는 바와 같이, CTU는 먼저 QT 구조로 분할될 수 있다. 쿼드트리 분할은 분할 블록(splitting block)의 크기가 QT에서 허용되는 리프 노드의 최소 블록 크기(MinQTSize)에 도달할 때까지 반복될 수 있다. QT 구조의 각 노드가 하위 레이어의 4개의 노드들로 분할되는지 여부를 지시하는 제1 플래그(QT_split_flag)는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. QT의 리프 노드가 BT에서 허용되는 루트 노드의 최대 블록 크기(MaxBTSize)보다 크지 않은 경우, BT 구조 또는 TT 구조 중 어느 하나 이상으로 더 분할될 수 있다. BT 구조 및/또는 TT 구조에서는 복수의 분할 방향이 존재할 수 있다. 예컨대, 해당 노드의 블록이 가로로 분할되는 방향과 세로로 분할되는 방향 두 가지가 존재할 수 있다. 도 2와 같이, MTT 분할이 시작되면, 노드들이 분할되었는지 여부를 지시하는 제2 플래그(mtt_split_flag)와, 분할이 되었다면 추가적으로 분할 방향(vertical 혹은 horizontal)을 나타내는 플래그 및/또는 분할 타입(Binary 혹은 Ternary)을 나타내는 플래그가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. 대안적으로, 각 노드가 하위 레이어의 4개의 노드들로 분할되는지 여부를 지시하는 제1 플래그(QT_split_flag)를 부호화하기에 앞서, 그 노드가 분할되는지 여부를 지시하는 CU 분할 플래그(split_cu_flag)가 부호화될 수도 있다. CU 분할 플래그(split_cu_flag) 값이 분할되지 않았음을 지시하는 경우, 해당 노드의 블록이 분할 트리 구조에서의 리프 노드(leaf node)가 되어 부호화의 기본 단위인 CU(coding unit)가 된다. CU 분할 플래그(split_cu_flag) 값이 분할됨을 지시하는 경우, 영상 부호화 장치는 전술한 방식으로 제1 플래그부터 부호화를 시작한다.
트리 구조의 다른 예시로서 QTBT가 사용되는 경우, 해당 노드의 블록을 동일 크기의 두 개 블록으로 가로로 분할하는 타입(즉, symmetric horizontal splitting)과 세로로 분할하는 타입(즉, symmetric vertical splitting) 두 가지가 존재할 수 있다. BT 구조의 각 노드가 하위 레이어의 블록으로 분할되는지 여부를 지시하는 분할 플래그(split_flag) 및 분할되는 타입을 지시하는 분할 타입 정보가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다. 한편, 해당 노드의 블록을 서로 비대칭 형태의 두 개의 블록으로 분할하는 타입이 추가로 더 존재할 수도 있다. 비대칭 형태에는 해당 노드의 블록을 1:3의 크기 비율을 가지는 두 개의 직사각형 블록으로 분할하는 형태가 포함될 수 있고, 혹은 해당 노드의 블록을 대각선 방향으로 분할하는 형태가 포함될 수도 있다.
CU는 CTU로부터의 QTBT 또는 QTBTTT 분할에 따라 다양한 크기를 가질 수 있다. 이하에서는, 부호화 또는 복호화하고자 하는 CU(즉, QTBTTT의 리프 노드)에 해당하는 블록을 '현재 블록'이라 칭한다. QTBT 또는 QTBTTT 분할의 채용에 따라, 현재 블록의 모양은 정사각형뿐만 아니라 직사각형일 수도 있다.
예측부(120)는 현재 블록을 예측하여 예측 블록을 생성한다. 예측부(120)는 인트라 예측부(122)와 인터 예측부(124)를 포함한다.
인트라 예측부(122)는 현재 블록이 포함된 현재 픽처 내에서 현재 블록의 주변에 위치한 픽셀(참조 픽셀)들을 이용하여 현재 블록 내의 픽셀들을 예측한다. 예측 방향에 따라 복수의 인트라 예측모드가 존재한다. 예컨대, 도 3a에서 보는 바와 같이, 복수의 인트라 예측모드는 planar 모드와 DC 모드를 포함하는 2개의 비방향성 모드와 65개의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 각 예측모드에 따라 사용할 주변 픽셀과 연산식이 다르게 정의된다.
인트라 예측부(122)는 현재 블록을 부호화하는데 사용할 인트라 예측모드를 결정할 수 있다. 일부 예들에서, 인트라 예측부(122)는 여러 인트라 예측모드들을 사용하여 현재 블록을 인코딩하고, 테스트된 모드들로부터 사용할 적절한 인트라 예측모드를 선택할 수도 있다. 예를 들어, 인트라 예측부(122)는 여러 테스트된 인트라 예측모드들에 대한 레이트 왜곡(rate-distortion) 분석을 사용하여 레이트 왜곡 값들을 계산하고, 테스트된 모드들 중 최선의 레이트 왜곡 특징들을 갖는 인트라 예측모드를 선택할 수도 있다.
인트라 예측부(122)는 복수의 인트라 예측모드 중에서 하나의 인트라 예측모드를 선택하고, 선택된 인트라 예측모드에 따라 결정되는 주변 픽셀(참조 픽셀)과 연산식을 사용하여 현재 블록을 예측한다. 선택된 인트라 예측모드에 대한 정보는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
인터 예측부(124)는 움직임 보상 과정을 통해 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성한다. 인터 예측부(124)는 현재 픽처보다 먼저 부호화 및 복호화된 참조픽처 내에서 현재 블록과 가장 유사한 블록을 탐색하고, 그 탐색된 블록을 이용하여 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성한다. 그리고, 현재 픽처 내의 현재 블록과 참조픽처 내의 예측 블록 간의 변위(displacement)에 해당하는 움직임벡터(motion vector)를 생성한다. 일반적으로, 움직임 추정은 루마(luma) 성분에 대해 수행되고, 루마 성분에 기초하여 계산된 모션 벡터는 루마 성분 및 크로마 성분 모두에 대해 사용된다. 현재 블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처에 대한 정보 및 움직임벡터에 대한 정보를 포함하는 움직임 정보는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다. 인터 예측부(124)는, 예측의 정확성을 높이기 위해, 참조 픽처 또는 참조 블록에 대한 보간을 수행할 수도 있다. 즉, 연속한 두 정수 픽셀 사이의 서브 픽셀들은 그 두 정수 픽셀을 포함한 연속된 복수의 정수 픽셀들에 필터 계수들을 적용하여 보간된다. 보간된 참조 픽처에 대해서 현재 블록과 가장 유사한 블록을 탐색하는 과정을 수행하면, 움직임 벡터는 정수 픽셀 단위의 정밀도(precision)가 아닌 소수 단위의 정밀도까지 표현될 수 있다. 움직임벡터의 정밀도 또는 해상도(resolution)은 부호화하고자 하는 대상 영역, 예컨대, 슬라이스, 타일, CTU, CU 등의 단위마다 다르게 설정될 수 있다.
감산기(130)는 현재 블록으로부터 인트라 예측부(122) 또는 인터 예측부(124)에 의해 생성된 예측 블록을 감산하여 잔차 블록을 생성한다.
변환부(140)는 잔차 블록 내의 잔차 신호들을 변환할 수 있다. 잔차 블록의 2차원 크기를 변환을 수행하기 위한 블록 크기인 변환 단위(Transform Unit, 이하 'TU')로 사용할 수 있다. 또는, 잔차 블록을 복수 개의 서브블록으로 분할하고 각 서브블록을 TU로 사용하여 해당 서브블록 내의 잔차 신호들을 변환할 수도 있다.
변환부(140)는 잔차 블록을 하나 이상의 서브블록들로 나누고, 변환을 하나 이상의 서브블록들에 적용하여, 변환 블록들의 잔차 값들을 픽셀 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다. 주파수 도메인에서, 변환된 블록들은 하나 이상의 변환 계수 값들을 포함하는 계수블록(coefficient block)들 또는 변환 블록(transform block)이라고 지칭된다. 변환에는 2차원 변환 커널(kernel)이 사용될 수 있으며, 수평 방향 변환과 수직 방향 방향에 각각 1차원 변환 커널이 사용될 수도 있다. 변환 커널은 이산 코사인 변환(DCT), 이산 사인 변환(DST) 등에 기반할 수 있다.
변환부(140)는 잔차 블록 또는 변환 단위에 대해 가로 방향과 세로 방향으로 개별적으로 변환을 수행할 수 있다. 변환을 위해, 다양한 타입의 변환 커널 또는 변환 매트릭스가 사용될 수 있다. 예컨대, 가로 방향 변환과 세로 방향 변환을 위한 변환 커널의 쌍을 MTS(Multiple Transform Set)로 정의할 수 있다. 변환부(140)는 MTS 중 변환 효율이 가장 좋은 하나의 변환 커널 쌍을 선택하고 가로 및 세로 방향으로 각각 잔차 블록을 변환할 수 있다. MTS 중에서 선택된 변환 커널 쌍에 대한 정보(mts_idx)는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.
양자화부(145)는 변환부(140)로부터 출력되는 변환 계수들을 양자화 파라미터를 이용하여 양자화하고, 양자화된 변환 계수들을 엔트로피 부호화부(155)로 출력한다. 양자화부(145)는, 어떤 블록 혹은 프레임에 대해, 변환 없이, 관련된 잔차 블록을 곧바로 양자화할 수도 있다. 양자화부(145)는 변환 블록 내의 변환 계수들의 위치에 따라 서로 다른 양자화 계수(스케일링 값)을 적용할 수도 있다. 2차원으로 배열된 양자화된 변환 계수들에 적용되는 양자화 계수들의 행렬은 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다.
재정렬부(150)는 양자화된 잔차값에 대해 계수값의 재정렬을 수행할 수 있다. 재정렬부(150)는 계수 스캐닝(coefficient scanning)을 통해 2차원의 계수 어레이를 1차원의 계수 시퀀스로 변경할 수 있다. 예를 들어, 재정렬부(150)에서는 지그-재그 스캔(zig-zag scan) 또는 대각선 스캔(diagonal scan)을 이용하여 DC 계수부터 고주파수 영역의 계수까지 스캔하여 1차원의 계수 시퀀스를 출력할 수 있다. 변환 단위의 크기 및 인트라 예측모드에 따라 지그-재그 스캔 대신 2차원의 계수 어레이를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 단위의 크기 및 인트라 예측모드에 따라 지그-재그 스캔, 대각선 스캔, 수직 방향 스캔 및 수평 방향 스캔 중에서 사용될 스캔 방법이 결정될 수도 있다.
엔트로피 부호화부(155)는, CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code), 지수 골롬(Exponential Golomb) 등의 다양한 부호화 방식을 사용하여, 재정렬부(150)로부터 출력된 1차원의 양자화된 변환 계수들의 시퀀스를 부호화함으로써 비트스트림을 생성한다.
또한, 엔트로피 부호화부(155)는 블록 분할과 관련된 CTU size, CU 분할 플래그, QT 분할 플래그, MTT 분할 타입, MTT 분할 방향 등의 정보를 부호화하여, 영상 복호화 장치가 영상 부호화 장치와 동일하게 블록을 분할할 수 있도록 한다. 또한, 엔트로피 부호화부(155)는 현재 블록이 인트라 예측에 의해 부호화되었는지 아니면 인터 예측에 의해 부호화되었는지 여부를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 부호화하고, 예측 타입에 따라 인트라 예측정보(즉, 인트라 예측모드에 대한 정보) 또는 인터 예측정보(참조픽처 및 움직임벡터에 대한 정보)를 부호화한다. 또한, 엔트로피 부호화부(155)는 양자화와 관련된 정보, 즉, 양자화 파라미터에 대한 정보 및 양자화 행렬에 대한 정보를 부호화한다.
역양자화부(160)는 양자화부(145)로부터 출력되는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 생성한다. 역변환부(165)는 역양자화부(160)로부터 출력되는 변환 계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 변환하여 잔차 블록을 복원한다.
가산부(170)는 복원된 잔차 블록과 예측부(120)에 의해 생성된 예측 블록을 가산하여 현재 블록을 복원한다. 복원된 현재 블록 내의 픽셀들은 다음 순서의 블록을 인트라 예측할 때 참조 픽셀로서 사용된다.
루프(loop) 필터부(180)는 블록 기반의 예측 및 변환/양자화로 인해 발생하는 블록킹 아티팩트(blocking artifacts), 링잉 아티팩트(ringing artifacts), 블러링 아티팩트(blurring artifacts) 등을 줄이기 위해 복원된 픽셀들에 대한 필터링을 수행한다. 루프 필터부(180)는 디블록킹 필터(182), SAO(Sample Adaptive Offset) 필터(184) 및 ALF(Adaptive Loop Filter, 186) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
디블록킹 필터(182)는 블록 단위의 부호화/복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)을 제거하기 위해 복원된 블록 간의 경계를 필터링하고, SAO 필터(184)는 디블록킹 필터링된 영상에 대해 추가적인 필터링을 수행한다. SAO 필터(184)는 손실 부호화(lossy coding)로 인해 발생하는 복원된 픽셀과 원본 픽셀 간의 차이를 보상하기 위해 사용되는 필터로서, 각 복원된 픽셀들에 그에 대응하는 오프셋에 가산되는 방식으로 수행된다. ALF(186)는 필터링을 수행할 대상 픽셀 및 그 대상 픽셀의 주변픽셀들에 필터 계수들을 적용하여 대상 픽셀에 대한 필터링을 수행한다. ALF(186)는 영상에 포함된 픽셀을 소정의 그룹으로 나눈 후 해당 그룹에 적용될 하나의 필터를 결정하여 그룹마다 차별적으로 필터링을 수행할 수 있다. ALF에 사용될 필터 계수들에 대한 정보는 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다.
루프 필터부(180)를 통해 필터링된 복원블록은 메모리(190)에 저장된다. 한 픽처 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽처는 이후에 부호화하고자 하는 픽처 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조 픽처로 사용될 수 있다.
도 4는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 기능 블록도이다. 이하에서는 도 4를 참조하여 영상 복호화 장치와 이 장치의 하위 구성들에 대하여 설명하도록 한다.
영상 복호화 장치는 엔트로피 복호화부(410), 재정렬부(415), 역양자화부(420), 역변환부(430), 예측부(440), 가산기(450), 루프 필터부(460) 및 메모리(470)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1의 영상 부호화 장치와 마찬가지로, 영상 복호화 장치의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.
엔트로피 복호화부(410)는 영상 부호화 장치에 의해 생성된 비트스트림을 복호화하여 블록 분할과 관련된 정보를 추출함으로써 복호화하고자 하는 현재 블록을 결정하고, 현재 블록을 복원하기 위해 필요한 예측정보와 잔차 신호에 대한 정보 등을 추출한다.
엔트로피 복호화부(410)는 SPS(Sequence Parameter Set) 또는 PPS(Picture Parameter Set)로부터 CTU size에 대한 정보를 추출하여 CTU의 크기를 결정하고, 픽처를 결정된 크기의 CTU로 분할한다. 그리고, CTU를 트리 구조의 최상위 레이어, 즉, 루트 노드로 결정하고, CTU에 대한 분할정보를 추출함으로써 트리 구조를 이용하여 CTU를 분할한다.
예컨대, QTBTTT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, 먼저 QT의 분할과 관련된 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출하여 각 노드를 하위 레이어의 네 개의 노드로 분할한다. 그리고, QT의 리프 노드에 해당하는 노드에 대해서는 MTT의 분할과 관련된 제2 플래그(MTT_split_flag) 및 분할 방향(vertical / horizontal) 및/또는 분할 타입(binary / ternary) 정보를 추출하여 해당 리프 노드를 MTT 구조로 분할한다. 이를 통해 QT의 리프 노드 이하의 각 노드들을 BT 또는 TT 구조로 반복적으로(recursively) 분할한다.
또 다른 예로서, QTBTTT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, 먼저 CU의 분할 여부를 지시하는 CU 분할 플래그(split_cu_flag)를 추출하고, 해당 블록이 분할된 경우, 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출할 수도 있다. 분할 과정에서 각 노드는 0번 이상의 반복적인 QT 분할 후에 0번 이상의 반복적인 MTT 분할이 발생할 수 있다. 예컨대, CTU는 바로 MTT 분할이 발생하거나, 반대로 다수 번의 QT 분할만 발생할 수도 있다.
다른 예로서, QTBT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, QT의 분할과 관련된 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출하여 각 노드를 하위 레이어의 네 개의 노드로 분할한다. 그리고, QT의 리프 노드에 해당하는 노드에 대해서는 BT로 더 분할되는지 여부를 지시하는 분할 플래그(split_flag) 및 분할 방향 정보를 추출한다.
한편, 엔트로피 복호화부(410)는 트리 구조의 분할을 통해 복호화하고자 하는 현재 블록을 결정하게 되면, 현재 블록이 인트라 예측되었는지 아니면 인터 예측되었는지를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 추출한다. 예측 타입 정보가 인트라 예측을 지시하는 경우, 엔트로피 복호화부(410)는 현재 블록의 인트라 예측정보(인트라 예측모드)에 대한 신택스 요소(syntax element)를 추출한다. 예측 타입 정보가 인터 예측을 지시하는 경우, 엔트로피 복호화부(410)는 인터 예측정보에 대한 신택스 요소, 즉, 움직임벡터 및 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽처를 나타내는 정보를 추출한다.
또한, 엔트로피 복호화부(410)는 양자화와 관련된 정보, 및 잔차 신호에 대한 정보로서 현재 블록의 양자화된 변환계수들에 대한 정보를 추출한다.
재정렬부(415)는, 영상 부호화 장치에 의해 수행된 계수 스캐닝 순서의 역순으로, 엔트로피 복호화부(410)에서 엔트로피 복호화된 1차원의 양자화된 변환계수들의 시퀀스를 다시 2차원의 계수 어레이(즉, 블록)로 변경할 수 있다.
역양자화부(420)는 양자화 파라미터를 이용하여 양자화된 변환계수들을 역양자화한다. 역양자화부(420)는 2차원으로 배열된 양자화된 변환계수들에 대해 서로 다른 양자화 계수(스케일링 값)을 적용할 수도 있다. 역양자화부(420)는 영상 부호화 장치로부터 양자화 계수(스케일링 값)들의 행렬을 양자화된 변환계수들의 2차원 어레이에 적용하여 역양자화를 수행할 수 있다.
역변환부(430)는 역양자화된 변환계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 역변환하여 잔차 신호들을 복원함으로써 현재 블록에 대한 복원된 잔차 블록을 생성한다. 또한, MTS가 적용된 경우, 역변환부(430)는 영상 부호화 장치로부터 시그널링된 MTS 정보(mts_idx)를 이용하여 가로 및 세로 방향으로 각각 적용할 변환 커널 또는 변환 매트릭스를 결정하고, 결정된 변환 커널을 이용하여 가로 및 세로 방향으로 변환 블록 내의 변환계수들에 대해 역변환을 수행한다.
예측부(440)는 인트라 예측부(442) 및 인터 예측부(444)를 포함할 수 있다. 인트라 예측부(442)는 현재 블록의 예측 타입이 인트라 예측일 때 활성화되고, 인터 예측부(444)는 현재 블록의 예측 타입이 인터 예측일 때 활성화된다.
인트라 예측부(442)는 엔트로피 복호화부(410)로부터 추출된 인트라 예측모드에 대한 신택스 요소로부터 복수의 인트라 예측모드 중 현재 블록의 인트라 예측모드를 결정하고, 인트라 예측모드에 따라 현재 블록 주변의 참조 픽셀들을 이용하여 현재 블록을 예측한다.
인터 예측부(444)는 엔트로피 복호화부(410)로부터 추출된 인터 예측정보에 대한 신택스 요소를 이용하여 현재 블록의 움직임벡터와 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽처를 결정하고, 움직임벡터와 참조픽처를 이용하여 현재 블록을 예측한다.
가산기(450)는 역변환부로부터 출력되는 잔차 블록과 인터 예측부 또는 인트라 예측부로부터 출력되는 예측 블록을 가산하여 현재 블록을 복원한다. 복원된 현재 블록 내의 픽셀들은 이후에 복호화할 블록을 인트라 예측할 때의 참조픽셀로서 활용된다.
루프 필터부(460)는 디블록킹 필터(462), SAO 필터(464) 및 ALF(466) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디블록킹 필터(462)는 블록 단위의 복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)를 제거하기 위해, 복원된 블록 간의 경계를 디블록킹 필터링한다. SAO 필터(464)는 손실 부호화(lossy coding)으로 인해 발생하는 복원된 픽셀과 원본 픽셀 간의 차이를 보상하기 위해, 디블록킹 필터링 이후의 복원된 블록에 그에 대응하는 오프셋에 가산되는 방식으로 필터링을 수행한다. ALF(466)는 필터링을 수행할 대상 픽셀 및 그 대상 픽셀의 주변픽셀들에 필터 계수들을 적용하여 대상 픽셀에 대한 필터링을 수행한다. ALF(466)는 영상에 포함된 픽셀을 소정의 그룹으로 나눈 후 해당 그룹에 적용될 하나의 필터를 결정하여 그룹마다 차별적으로 필터링을 수행할 수 있다. ALF의 필터 계수는 비트스트림으로부터 복호화한 필터 계수에 대한 정보를 이용하여 결정된다.
루프 필터부(460)를 통해 필터링된 복원블록은 메모리(470)에 저장된다. 한 픽처 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽처는 이후에 부호화하고자 하는 픽처 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조 픽처로 사용된다.
한편, 현재 블록이 인트라 블록인 경우, 현재 블록은 복수의 서브블록으로 분할된 이후에 서브블록 단위로 부호화 또는 복호화될 수 있다. 이하에서는, 서브블록 분할을 이용한 인트라 예측을 ISP(Intra Sub-Partition)이라 칭한다.
도 5는 ISP에 따라 현재 블록이 복수의 서브블록들로 분할되는 타입을 도시한 예시도이다.
현재 블록은, 블록의 크기에 따라, 가로 또는 세로 방향으로 2개 또는 4개의 서브블록들로 분할된다. ISP가 적용 가능한 최소 블록 크기는 4x8 또는 8x4일 수 있다. 또한, 모든 서브블록은 최소 16개의 샘플을 가져야 하는 제약이 부가될 수 있다. 이러한 제약 하에서, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 4x8 또는 8x4 블록은 가로 또는 세로 방향으로 2개의 서브블록으로 분할된다. 이외의 블록들은, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 가로 또는 세로 방향으로 4개의 서브블록들로 분할된다.
ISP가 적용되는 경우, 영상 부호화 장치는 현재 블록을 서브블록 단위로 부호화한다. 즉, 인트라 예측부(122)는 첫 번째 서브블록을 인트라 예측하여 그 서브블록에 대한 잔차블록을 생성한다. 잔차블록은, 변환부(140) 및 양자화부(150)에 의해 서브블록 크기의 변환 단위를 사용하여 변환 및 양자화된다. 서브블록에 대한 양자화된 변환 계수들은 엔트로피 부호화(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전송한다. 한편, 역양자화부(160) 및 역변환부(165)는 서브블록 내의 양자화된 변환 계수들을 역양자화 및 역변환함으로써 서브블록에 대한 잔차 블록을 복원한다. 서브블록은 복원된 잔차블록과 인트라 예측된 서브블록을 가산함으로써 복원된다.
이후, 인트라 예측부는 순차적으로 다음 번 서브블록을 전술한 방법과 동일한 방식으로 부호화한다. 이 때, 다음 번 서브블록은 이미 복원된 서브블록 내의 픽셀들을 이용하여 예측된다.
영상 복호화 장치 또한, 현재 블록을 서브블록 단위로 순차적으로 복호화한다. 순차적인 복호화에 기인하여, 먼저 복원된 서브블록은 다음 번 서브블록의 인트라 예측에 사용될 수 있다.
이하에서는, 본 개시에 따른 차등 부호화 기법을 이용한 부호화 및 복호화 프로세스와 차등 부호화 기법과 관련 부호화 기법들을 설명한다.
전술한 바와 같이, 영상 부호화 장치는 잔차 신호들을 주파수 도메인의 변환 계수들로 변환하고 그 변환계수들을 부호화하여 영상 복호화 장치로 시그널링한다. 영상 복호화 장치는 변환계수들을 공간 도메인의 잔차 신호들로 역변환한다. 그러나, 영상 또는 잔차 신호들의 특성에 따라, 변환의 결과로서 생성된 변환계수들의 대부분 고주파수 영역에 위치하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우에는, 변환을 통해 주파수 도메인의 변환계수들을 부호화하는 방식이 공간 도메인의 잔차 신호들을 직접 부호화하는 것보다 부호화 효율을 감소시킬 수 있다.
변환 스킵(Transform Skip: TS) 모드는 잔차 신호를 주파수 도메인의 신호들로 변환하지 않고 엔트로피(entropy) 부호화하는 기법이다. 즉, 주파수 도메인으로의 변환 없이 공간 도메인의 잔차 신호 또는 양자화된 잔차 신호가 직접 엔트로피 부호화된다. 일반적으로 변환 스킵 모드는 DCT(Discrete Cosine Transform) 대비 부호화 성능이 뛰어나지 않다. 그러나 스크린 콘텐츠(screen content)와 같은 특정 콘텐츠들은 색대비가 높은 그래픽 요소의 경계에서 발생하는 높은 주파수 영역 대의 잔차 성분을 많이 포함하므로, 변환 스킵 모드가 유용하게 이용될 수 있다.
변환 스킵 모드의 적용 여부는 변환이 수행되는 단위(블록 크기)인 변환 단위(Transform Unit, TU)들마다 시그널링될 수 있다. 즉, 영상 부호화 장치는 변환 스킵 모드의 적용여부를 나타내는 정보, 예컨대, 변환 스킵 플래그(transform_skip_flag[x0][y0][cIdx])를 각 변환 단위마다 부호화하여 영상 복호화 장치로 전달한다. 여기서, (x0,y0)는 현재 픽처 내의 변환 단위의 상단 좌측(top-left)의 위치이고, cIdx는 컬러 성분(color component)을 나타내기 위한 구별자(indicator)로서 0은 루마(luma), 1은 크로마(chroma) 중 Cb, 2는 Cr을 나타낸다.
한편, 변환 스킵 모드가 허용되는지 여부는 하이레벨(high level)의 신택스 구조, 예컨대, SPS 또는 PPS에서 정의될 수 있다. 예컨대, 영상 부호화 장치는 변환 스킵 모드가 허용되는지 여부를 나타내는 변환 스킵 인에이블 플래그(transform_skip_enabled_flag)를 SPS의 신택스로서 부호화한다. 만약, 변환 스킵 모드가 허용되지 않는 경우(예; transform_skip_enabled_flag = 0)인 경우, 해당 시퀀스 내의 각 변환 단위들에 대한 transform_skip_flag은 부호화되지 않으며, 모든 변환 단위들 내의 잔차 신호들에 대해 변환이 수행된다. 영상 복호화 장치는 비트스트림에 transform_skip_flag가 존재하지 않는 경우, transform_skip_flag = 0으로 설정하고 수신된 잔차 신호(변환 계수)들에 대해 역변환을 수행한다. 반면, 변환 스킵 모드가 허용되는 경우(예; transform_skip_enabled_flag = 1)인 경우, 각 변환 단위들마다 변환 스킵을 적용할지 여부를 나타내는 transform_skip_flag가 시그널링될 수 있다. 영상 복호화 장치는 transform_skip_flag에 따라 해상 변환 단위에 대한 변환을 수행하거나 또는 스킵한다.
한편, 변환 스킵이 적용될 수 있는 변환 단위의 최대 크기(MaxTsSize)에 대한 제약이 존재할 수도 있다. 변환 스킵을 위한 최대 블록 크기(MaxTsSize)는 변환 스킵이 허용되는 최대 변환 단위의 한 변의 길이를 나타내는 일차원의 값일 수 있으며, 32 또는 64와 같은 고정된 값일 수도 있다. 또는, 영상 부호화 장치가 최대 크기(MaxTsSize)를 나타내는 신택스 요소(syntax element)를 하이레벨 신택스 구조, 예컨대, SPS 또는 PPS 내에 부호화하여 영상 복호화 장치로 전달할 수도 있다. 변환 스킵을 위한 최대 블록 크기(MaxTsSize)보다 큰 변환 단위 내의 잔차 신호들은 항상 변환 계수들로 변환 후 부호화된다. 따라서, 영상 부호화 장치는 변환 스킵을 위한 최대 블록 크기(MaxTsSize)보다 큰 변환 단위에 대한 transform_skip_flag을 부호화하지 않는다. 영상 복호화 장치는, transform_skip_flag가 비트스트림에 존재하지 않는 경우, 해당 변환 단위 내에 부호화된 변환 계수들을 잔차 신호들로 역변환한다. 반면, MaxTsSize 이하의 변환 단위에 대해서는 transform_skip_flag가 부호화된다. 따라서, 영상 복호화 장치는 transform_skip_flag의 값에 따라 역변환의 수행 여부를 결정한다. 이상에서는 변환 스킵을 위한 최대 블록 크기(MaxTsSize)가 일차원 값인 것으로 설명하였으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 변환 스킵을 위한 최대 블록의 가로 및 세로 길이는 각각 독립적을 결정될 수 있고 서로 다른 값을 가질 수도 있다. 이 경우, 최대 변환 단위의 가로 길이 및 세로 길이를 나타내는 신택스 요소들이 각각 시그널링될 수도 있다.
이하에서는, 변환 스킵 모드에서 압축 성능을 향상시키는 것이 가능한 차등 부호화(differential coding) 기법을 기술한다.
예측을 통해 생성한 잔차 신호들은 차등 부호화 기법을 이용하여 부호화될 수 있다. 이 차등 부호화 기법은, 변환 스킵 모드와 함께 사용될 때, 엔트로피 부호화를 위한 잔차 성분의 에너지 총량을 줄임으로써 보다 향상된 압축 성능을 제공할 수 있다. 이하에서는 대상블록에 차등 부호화를 적용하는 방법에 대해 설명한다. 여기서, 대상블록은 CU일 수 있다. 또는, 대상블록은 TU일 수도 있다. 예컨대, 전술한 ISP와 같이, 인트라 예측이 적용되는 CU가 복수의 서브블록으로 분할되고 서브블록 단위로 예측 부호화 또는 예측 복호화가 수행되는 경우, 대상블록은 그 서브블록일 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 대상블록이 CU임을 가정한다.
1. 차등 부호화/복호화 프로세스
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 차등 부호화 기법을 설명하기 위한 예시도이다.
차등 부호화는 수평 방향 또는 수직 방향으로 수행될 수 있다. 도 6의 (a)에 도시된 바와 같은 수평 방향으로의 차등 부호화가 수행되는 경우, 영상 부호화 장치는 잔차 블록 내의 부호화하고자 하는 대상 잔차 신호와 그 잔차 블록 내에서 대상 잔차 신호의 왼쪽에 인접한 잔차 신호 간의 차분값을 연산한다. 그리고, 대상 잔차 신호 그 자체의 값이 아니라 차분값을 엔트로피 부호화한다. NХM(N, M은 자연수) 크기 블록의 잔차 신호
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에 대하여, 수평 방향 차등 부호화 기법 적용 후 잔차 신호
Figure PCTKR2020011480-appb-img-000002
(0 ≤ i < M-1, i는 자연수)는 수학식 1로 표현될 수 있다. 즉, (i, j) 위치의 잔차 신호는 (i, j-1) 위치의 잔차 신호와의 감산을 통해 수정된다. 여기서, (i, j)는 i번째 행, j번째 열을 의미한다.
Figure PCTKR2020011480-appb-img-000003
여기서, Q(r)은 양자화된 잔차 신호를 의미한다. 차등 부호화는 변환이 스킵된 양자화된 잔차 신호들에 대해 적용될 수 있다.
수학식 1에 나타낸 바와 같이 수평 방향 차등 부호화의 경우, 영상 부호화 장치는 잔차 신호
Figure PCTKR2020011480-appb-img-000004
를 엔트로피 부호화한 후 영상 복호화 장치로 전송한다. 수평 방향으로의 차등 부호화는 블록의 모든 열에 대해서 순차적으로 진행될 수 있다.
한편, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같은 수직 방향으로의 차등 부호화가 수행되는 경우, 영상 부호화 장치는 잔차 블록 내의 부호화하고자 하는 대상 잔차 신호와 그 잔차 블록 내에서 대상 잔차 신호의 위쪽에 인접한 잔차 신호 간의 차분값을 연산한다. 그리고, 대상 잔차 신호 그 자체의 값이 아니라 차분값을 엔트로피 부호화한다. NХM(N, M은 자연수) 크기 블록의 잔차 신호
Figure PCTKR2020011480-appb-img-000005
에 대하여 수직 방향의 차등 부호화 기법 적용 후, 잔차 신호
Figure PCTKR2020011480-appb-img-000006
(0 ≤ j < N-1, j는 자연수)는 수학식 2로 표현될 수 있다. 즉, (i, j) 위치의 잔차 신호는 (i-1, j) 위치의 잔차 신호와의 감산을 통해 수정된다. 여기서, (i, j)는 i번째 행, j번째 열을 의미한다.
Figure PCTKR2020011480-appb-img-000007
수학식 2에 나타낸 바와 같이 수직 방향 차등 부호화의 경우, 영상 부호화 장치는 잔차 신호
Figure PCTKR2020011480-appb-img-000008
를 엔트로피 부호화한 후 영상 복호화 장치 측으로 전송한다. 수직 방향으로의 차등 부호화는 모든 행에 대해서 순차적으로 진행될 수 있다.
수평 방향의 차등 부호화 기법이 적용된 경우, 영상 복호화 장치는 수학식 3에 나타낸 바와 같이 잔차 신호의 복원을 진행한다. 즉, 영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 복원한 잔차 블록 내의 잔차 신호들을 수평 방향으로의 차등 부호화의 역과정(이하, "차등 복호화"라 함)에 따라 수정한다. 잔차 블록 내에서 수정할 대상 잔차 신호는, 그 대상 잔차 신호와 동일 행(row) 상에서 그 대상 잔차 신호의 좌측에 위치하는 좌측 잔차 신호들이 상기 대상 잔차 신호에 가산되는 방식으로, 수정된다.
Figure PCTKR2020011480-appb-img-000009
한편, 수직 방향의 차등 부호화 기법이 적용된 경우, 영상 복호화 장치는 수학식 4에 나타낸 바와 같이 잔차 신호의 복원을 진행한다. 즉, 영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 복원한 잔차 블록 내의 잔차 신호들을 수직 방향으로의 차등 복호화에 따라 수정한다. 복원된 잔차 블록 내에서 수정할 대상 잔차 신호는, 그 대상 잔차 신호와 동일 열(column) 상에서 그 대상 잔차 신호보다 위에 위치하는 좌측 잔차 신호들이 상기 대상 잔차 신호에 가산되는 방식으로, 수정된다.
Figure PCTKR2020011480-appb-img-000010
차등 복호화에 따라 수정된 잔차 신호들은 예측 픽셀들과 가산을 위해 역양자화된다.
부호화하고자 하는 대상블록에 차등 부호화가 적용되는지 여부 및 차등 부호화의 방향에 대한 정보는 영상 부호화 장치로부터 영상 복호화 장치로 시그널링된다. 이에 대해서는 후술한다.
차등 부호화 기법은 인트라 예측을 통해 생성한 잔차 신호들에 적용될 수 있다. 다시 말해, 차등 부호화 기법을 적용하는 것으로 결정된 대상블록은 인트라 예측을 이용하여 예측된다.
대상블록의 인트라 예측모드는 차등 부호화의 방향으로부터 유도될 수 있다. 일부 실시예에서, 대상블록의 인트라 예측모드는 차등 부호화의 방향과 동일한 것으로 추론된다. 인트라 예측된 잔차 신호들은 인트라 예측 방향을 따라 유사한 패턴을 가지는 경향이 있다. 따라서 인트라 예측 방향과 동일한 방향으로 차등 부호화를 적용하면, 잔차 신호들 간의 차분값이 작아 부호화 효율이 증가될 수 있다. 차등 부호화가 적용되는 블록의 경우, 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치의 인트라 예측부(122, 422)는 차등 부호화의 방향을 대상블록의 인트라 예측모드로 설정한다. 이는 인트라 예측모드에 대한 정보의 시그널링이 요구되지 않음을 의미한다. 67개의 인트라 예측모드들을 사용하는 경우, 현재 블록에 적용된 인트라 예측모드에 대한 정보를 시그널링하기 위해 많은 양의 비트가 소요된다. 차등 부호화를 적용하는 경우, 차등 부호화의 방향으로부터 인트라 예측모드의 방향을 추론함으로써 인트라 예측모드에 대한 정보를 부호화하는 데에 소요되는 비트량을 줄일 수 있다. 즉, 인트라 예측모드를 차등 부호화 예측 방향에 대한 신택스로부터 유추함으로써, 전송되는 부호량이 감소된다.
다른 일부 실시예에서, 차등 부호화가 적용되는 경우 현재 블록의 인트라 예측모드는 차등 부호화의 방향으로부터 임계 범위 내의 인트라 예측모드들만이 사용 가능하도록 제약될 수 있다. 예컨대, 수평 방향의 차등 부호화가 적용되는 경우, 전체 인트라 예측모드들 중에서 수평 방향 모드(도 3의 INTRA_ANGULAR18) 및 그 수평 방향 모드와 가까운 기결정된 개수의 인트라 예측모드들만이 대상블록의 인트라 예측모드로서 허용된다.
수직 방향의 차등 부호화가 적용되는 경우, 전체 인트라 예측모드들 중에서 수직 방향 모드(도 3의 INTRA_ANGULAR50) 및 그 수직 방향 모드와 가까운 기결정된 개수의 인트라 예측모드들만 대상블록의 인트라 예측모드로서 허용된다.
따라서, 전체 인트라 예측모드가 아닌 차량 부호화 방향과 유사한 일부 인트라 예측모드들 중에서 대상블록의 인트라 예측모드가 선택되므로, 대상블록의 인트라 예측모드를 부호화하는 데에 소요되는 비트량을 줄일 수 있다. 영상 복호화 장치는 차등 부호화 방향으로부터 임계 범위 이내의 인트라 예측모드들로 구성된 후보 집합을 생성하고, 그 후보 집합에서 영상 부호화 장치로부터 수신한 인트라 예측모드에 대한 정보에 의해 지시되는 후보를 대상블록의 인트라 예측모드로 설정할 수 있다.
이상에서는 차등 부호화 기법이 인트라 예측을 통해 생성된 잔차 신호들에만 적용되는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 인터 예측과 병행하여 사용될 수도 있다.
전술한 차등 부호화 또는 복호화 기법은 대상블록의 루마 성분과 크로마 성분 모두에 적용이 가능하다. 대상블록에 대해 차등 부호화 기법이 적용되는 것으로 결정된 경우, 그 대상블록의 루마 성분의 잔차 신호들 및 크로마 성분의 잔차 신호들 각각에 전술한 차등 부호화 기법이 적용될 수 있다. 대안적으로, 대상블록의 루마 성분과 크로마 성분 각각에 대해 차등 부호화 기법의 적용 여부가 독립적으로 결정될 수도 있다.
이하에서는, 차등 부호화 또는 복호화 기법의 적용을 제어하기 위한 방법에 대해 설명한다.
2. 하이레벨에서의 차등 부호화 제어
차등 부호화는 콘텐츠에 따라 압축 성능을 향상시킬 수도 있으나 반대로 압축 성능을 저하시킬 수도 있다. 차등 부호화의 적용이 적합하지 않은 비디오 시퀀스에 대해 블록 레벨에서 차등 부호화와 관련된 신택스 요소들을 부호화하는 것은 오히려 압축 성능을 저하시키는 요인이 된다. 따라서, 복수의 픽처들로 구성된 하나의 비디오 시퀀스 단위로 차등 부호화의 적용 여부가 결정되는 것이 바람직하다.
일부 실시예에서, 영상 부호화 장치는 블록 레벨에서의 차등 부호화가 허용되는지 여부를 나타내는 제1 인에이블 플래그(enabled_flag)를 SPS 내에 부호화한다. 전술한 바와 같이, 차등 부호화는 변환 스킵 모드와 함께 적용된다. 따라서, 전술한 SPS 내의 변환 스킵 인에이블 플래그가 변환 스킵이 허용됨을 나타낼 때(transform_skip_enabled_flag = 1), 차등 부호화의 허용 여부를 나타내는 제1 인에이블 플래그가 부호화된다. 변환 스킵 인에이블 플래그가 변환 스킵이 허용되지 않음을 나타낼 때(transform_skip_enabled_flag = 0), 제1 인에이블 플래그는 부호화되지 않는다. 영상 복호화 장치는, SPS에 제1 인에이블 플래그가 존재하지 않으면, 그 인에이블 플래그를 0으로 설정한다. 즉, 영상 복호화 장치는 현재 비디오 시퀀스에 대해 차등 복호화 기법을 적용하지 않는다.
한편, 현재 비디오 시퀀스의 크로마 성분에 대해 차등 부호화가 허용되는지 여부를 나타내는 제2 인에이블 플래그가 SPS 내에 추가로 더 부호화될 수도 있다. 이를 통해 시퀀스 레벨에서 루마 성분과 독립적으로 크로마 성분에 대해 차등 부호화의 적용 여부가 제어될 수도 있다. 제2 인에이블 플래그는 제1 인에이블 플래그의 값과 무관하게 부호화될 수도 있다. 즉, 변환 스킵 인에이블 플래그가 1일 때, 제1 및 제2 인에이블 플래그가 모두 부호화될 수 있다. 대안적으로, 제2 인에이블 플래그는 제1 인에이블 플래그 값에 종속하여 부호화될 수도 있다. 예컨대, 제2 인에이블 플래그는 제1 인에이블 플래그가 1일 때(즉, 차등 부호화 허용됨을 나타낼 때) 부호화될 수도 있다. 영상 복호화 장치는 제2 인에이블 플래그가 SPS 내에 존재하지 않는 경우, 제2 인에이블 플래그를 0으로 설정한다. 즉, 영상 복호화 장치는 현재 시퀀스의 크로마 성분에 대해 차등 복호화 기법을 적용하지 않는다.
다른 일부 실시예에서, 현재 비디오 시퀀스의 루마 성분과 크로마 성분 모두에 대해 차등 부호화를 허용할지 여부를 공통적으로 제어하기 위한 공통 제어 플래그가 SPS 내에 부호화될 수도 있다. 공통 제어 플래그는, 변환 스킵 인에이블 플래그가 변환 스킵이 허용됨을 나타낼 때, 부호화될 수 있다. 공통 제어 플래그가 차등 부호화가 허용됨을 나타내는 경우(예컨대, 공통 제어 플래그 = 1), 현재 비디오 시퀀스의 루마 성분과 크로마 성분 각각에 대해 차등 부호화 기법이 적용될 수 있다. 반면, 공통 제어 플래그가 차등 부호화가 허용되지 않음을 나타내는 경우(예컨대, 공통 제어 플래그 = 0), 현재 비디오 시퀀스 내의 루마 및 크로마 성분 모두에 대해 차등 부호화 기법은 적용될 수 없다. 한편, 루마 및 크로마 성분에 대한 차등 부호화 기법의 적용 여부를 독립적으로 제어하기 위해, 영상 부호화 장치는, 공통 제어 플래그가 1일 때, 루마 성분 및 크로마 성분 각각에 대해 차등 부호화의 허용 여부를 나타내는 루마 플래그 및 크로마 플래그를 SPS 내에 추가로 더 부호화할 수도 있다. 여기서, 크로마 플래그는, 루마 플래그가 차등 부호화가 적용됨을 나타낼 때, 부호화될 수 있다.
또 다른 일부 실시예에서, 공통 제어 플래그는 SPS에 부호화하고, 루마 플래그 및 크로마 플래그 중 적어도 하나는 SPS 보다 하위 레벨, 예컨대, PPS 또는 픽처 헤더에 부호화할 수도 있다. 예컨대, 루마 성분과 크로마 성분 모두에 대한 차등 부호화의 On/Off는 공통 제어 플래그에 의해 시퀀스 레벨에서 제어된다. 시퀀스 레벨의 공통 제어 플래그가 차등 부호화의 허용을 나타내는 경우, 루마 플래그 및 크로마 플래그는 PPS 또는 픽처 헤더에 부호화된다. 따라서, 해당 시퀀스에 속하는 하나의 픽처 또는 하나 이상의 픽처들 단위로 차등 부호화의 허용 여부가 루마 성분과 크로마 성분 각각에 대해 독립적으로 제어될 수 있다. 다른 예시로서, 공통 제어 플래그가 차등 부호화의 허용을 나타내는 경우, 루마 플래그는 SPS에, 그리고 크로마 플래그는 PPS 또는 픽처 헤더에 부호화될 수도 있다.
또 다른 일부 실시예에서, 이전 실시예들에서 언급한 차등 부호화의 허용 여부를 제어하기 위한 하이레벨 신택스들의 시그널링은 변환 스킵이 허용되는 최대 변환 단위 크기에 의해 제약될 수도 있다. 즉, 공통 제어 플래그, 루마 성분을 제어하기 위한 플래그(제1 인에이블 플래그, 루마 플래그), 및 크로마 성분을 제어하기 위한 플래그(제2 인에이블 플래그, 크로마 플래그)들 중 전부 또는 일부는 SPS 내에서 정의된 변환 스킵을 위한 최대 변환 단위 크기(MaxTsSize)가 특정 임계값 이하일 때에만 부호화될 수도 있다. 하나의 예시로서, 변환 스킵 인에이블 플래그가 해당 시퀀스에 변환 스킵이 허용됨을 나타내는 경우, 변환 스킵을 위한 최대 변환 단위 크기(MaxTsSize)를 나타내는 정보와 루마 성분을 제어하기 위한 플래그가 부호화된다. 그러나, 크로마 성분을 제어하기 위한 플래그는 MaxTsSize가 임계값 이하일 때에만 부호화된다. MaxTsSize가 임계값보다 큰 경우 크로마 성분을 제어하기 위한 플래그는 부호화되지 않으며, 크로마 성분에 대한 차등 부호화 기법은 허용되지 않는다. 다른 예시로서, 루마 성분을 제어하기 위한 플래그와 크로마 성분을 제어하기 위한 플래그 모두가, MaxTsSize가 임계값 이하일 때에만, 부호화될 수도 있다. 여기서, 임계값은 고정된 값일 수도 있고 또는 크로마 샘플링 포맷에 따라 적응적으로 결정될 수도 있다.
대안적인 실시예로서, 이전 실시예들에서 언급한 차등 부호화의 허용 여부를 제어하기 위한 하이레벨 신택스들의 시그널링은 변환 스킵이 허용되는 최대 변환 단위 크기(MaxTsSize) 대신 변환이 허용되는 최대 변환 단위 크기(Max_Trasnform_Size)에 의해 제약될 수도 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 잔차 블록을 변환하기 위한 변환 단위의 크기는, 잔차 블록의 크기 또는 잔차 블록으로부터 분할된 서브블록 크기로 결정된다. 그러나, 변환 단위에 대한 크기 제약이 존재할 수 있고, 변환이 허용되는 최대 변환 단위 크기(Max_Trasnform_Size)가 SPS에서 정의될 수 있다. 변환은 최대 변환 단위 크기(Max_Trasnform_Size) 이하로 제한된다. 만약, 잔차블록이 최대 변환 단위 크기(Max_Trasnform_Size) 보다 크면, 잔차블록은 최대 변환 단위 크기의 서브블록들로 분할되고, 서브블록 단위로 변환된다. 차등 부호화의 허용 여부를 제어하기 위한 하이레벨 신택스들은 변환이 허용되는 최대 변환 단위 크기(Max_Trasnform_Size)가 기설정된 임계값 이하일 때에만 시그널링될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 인터 예측과 인트라 예측 각각에 대해 차등 부호화 기법의 허용 여부를 나타내는 제어 플래그들이 SPS 내에 부호화될 수도 있다. 인터 제어 플래그는 인트라 제어 플래그와 독립적으로 각각 부호화될 수 있다. 또는, 인터 제어 플래그는 인트라 제어 플래그에 종속적으로 부호화될 수도 있다. 예컨대, 인트라 예측에 대한 차등 부호화 기법이 허용되는 경우에만, 인터 예측에 대한 차등 부호화를 허용할지 여부를 나타내는 인터 제어 플래그가 부호화된다. 인터 제어 플래그가 부호화되지 않는 경우, 인터 예측을 통해 생성된 잔차 신호들에 대해서는 차등 부호화 기법이 적용되지 않는다.
또한, 컬러 성분에 의존하여 인터 예측과 인트라 예측 각각에 대한 차등 부호화 기법이 적응적으로 제어될 수도 있다. 하나의 예시로서, 하나의 실시 예로 인트라 예측에서는 루마 및 크로마 신호 모두에 대해 차등 부호화를 허용하고 인터 예측에는 루마 신호 대한 차등 부호화만을 허용할 수 있다. 다른 예시로서, 인트라 루마 신호에 차등 부호화가 허용되는지 여부에 의존하여, 인터 루마 신호에 대한 차등 부호화가 제어될 수도 있다. 즉, 인트라 루마 신호에 차등 부호화가 허용되면 인터 루마 신호에 대한 차등 부호화 역시 허용된다 그렇지 않으면 인터 루마 신호에 대한 차등 부호화는 허용되지 않는다. 또 다른 예시로서, 인트라 루마 신호에 차등 부호화가 허용되는지 여부에 따라, 인터 예측에서 루마 및 크로마 신호에 대한 차등 부호화의 허용 여부가 결정된다. 즉, 인트라 루마 신호에 차등 부호화가 허용되면 인터 루마 및 인터 크로마 신호에 차등 부호화가 허용되고, 그렇지 않은 경우 인터 루마 및 인터 크로마 신호 모두에 차등 부호화가 적용될 수 없다.
이하에서는, 전술한 하이레벨 신택스를 통해 블록 레벨에서의 차등 부호화가 허용된 경우, 블록 레벨에서 차등 부호화를 제어하는 방법에 대해 설명한다.
3. 블록레벨에서의 차등 부호화 제어
대상블록에 대한 차등 부호화는, 차등 부호화의 적용 여부를 나타내는 제1 신택스 요소 및 차등 부호화의 방향을 나타내는 제2 신택스 요소에 의해, 제어된다. 차등 부호화를 제어하기 위한 제1 및 제2 신택스 요소들은 대상블록의 루마 성분과 크로마 성분 각각에 대해 별도로 시그널링될 수 있다.
현재 비디오 시퀀스(또는 그 시퀀스에 속하는 픽처)의 루마 성분에 차등 부호화가 허용된 경우, 영상 부호화 장치는 대상블록의 루마 성분들(이하, '루마 블록'이라 함)에 차등 부호화가 적용되는지 여부를 나타내는 제1 신택스 요소를 부호화한다. 제1 신택스 요소가 루마 블록에 차등 부호화가 적용됨을 지시하는 경우, 루마 블록에 대한 차등 부호화 방향을 나타내는 제2 신택스 요소를 부호화한다.
전술한 바와 같이, 차등 부호화는 변환 스킵 모드에서 적용 가능한 툴이다. 대상블록의 폭 및 높이 각각이 변환 스킵을 위한 최대 블록 크기(MaxTsSize)보다 큰 경우 차등 부호화는 제한되어야 한다. 따라서, 대상블록의 폭 및 높이 각각이 변환 스킵을 위한 최대 블록 크기보다 큰 경우, 영상 부호화 장치는 루마 블록에 대한 제1 신택스 요소 및 제2 신택스 요소를 부호화하지 않는다. 따라서, 비트스트림 내에는 루마 블록에 대한 제1 및 제2 신택스 요소가 존재하지 않으며, 잔차 신호에 대한 차등 부호화도 수행되지 않는다.
영상 복호화 장치는 대상블록의 폭 및 높이 각각이 최대 블록 크기(MaxTsSize) 이하인 경우, 제1 신택스 요소를 비트스트림으로부터 추출하고 대상블록에 대응하는 루마 블록에 차등 부호화가 적용되었는지 여부를 결정한다. 영상 복호화 장치는, 제1 신택스 요소가 차등 부호화가 적용되었음을 나타내는 경우, 제2 신택스 요소를 비트스트림으로부터 추출함으로써 차등 부호화의 방향을 결정한다.
반면, 대상블록의 폭 또는 높이 중 적어도 하나가 최대 블록 크기(MaxTsSize)보다 큰 경우, 영상 복호화 장치는 제1 신택스 요소를 추출되지 않고 제1 신택스 요소의 값을 차등 부호화가 적용되지 않았음을 나타내는 값으로 설정한다. 이에 따라, 제2 신택스 요소도 추출하지 않으며 루마 블록에 대한 차등 복호화는 수행하지 않는다.
한편, 비디오 시퀀스의 크로마 성분에 차등 부호화가 허용되는 것으로 결정된 경우, 영상 부호화 장치는 대상블록의 크로마 성분(이하, '크로마 블록'이라 함)에 대한 차등 부호화가 적용되는지 여부를 나타내는 제1 신택스 요소를 부호화한다. 제1 신택스 요소가 크로마 블록에 차등 부호화가 적용됨을 지시하는 경우, 크로마 블록의 차등 부호화 방향을 나타내는 제2 신택스 요소를 부호화한다.
차등 부호화가 적용되는 크로마 블록의 크기도 변환 스킵이 허용되는 범위 내로 제한하기 위한 제약이 요구된다. 특히, QTBT 또는 QTBTTT 분할 구조에 의해 CTU로부터 분할된 대상블록(CU)의 경우, 대상블록은 정사각형 형태뿐만 아니라 폭과 높이가 서로 다른 직사각형 형태를 가질 수 있다. 따라서, 대상블록 형태의 다양성을 고려하여 상기의 제약이 충족되도록 해야 한다.
일부 실시예들에서, 이러한 요구사항은 변환 스킵을 위한 최대 블록 크기 MaxTsSize 및 크로마 샘플링 포맷(chroma sampling format)를 이용하여 충족될 수 있다.
비디오 시퀀스의 헤더(즉, SPS)는 해당 시퀀스의 크로마 샘플링 포맷을 나타내는 신택스 요소(chroma_format_idc)를 포함된다. chroma_format_idc에 따라 크로마 샘플링 포맷, 수평 스케일링 인자(horizontal scaling factor, SubWidthC) 및 수직 스케일링 인자(vertical scaling factor, SubHeightC)가 아래 표 1과 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2020011480-appb-img-000011
크로마 블록에 차등 부호화를 적용하기 위해서, 대상블록의 폭과 높이를 크로마 포맷에 따라 결정되는 가로 스케일링 인자(SubWidthC) 및 세로 스케일링 인자(SubHeightC)로 각각 나눈 값들이 변환 스킵을 위한 최대 블록 크기 MaxTsSize 보다 작거나 같아야 한다는 조건이 충족되어야 한다. 따라서, 대상블록의 폭을 가로 스케일링 인자(SubWidthC)로 나눈 값이 MaxTsSize 보다 크거나 또는 대상블록의 높이를 세로 스케일링 인자(SubHeightC) 나눈 값이 MaxTsSize 보다 크면, 크로마 블록에 차등 부호화는 적용되지 않는다. 따라서, 영상 부호화 장치는, 상기 조건이 충족되는 경우에 한하여, 크로마 블록에 차등 부호화가 적용되는지 여부를 나타내는 제1 신택스 요소를 부호화하고 제1 신택스 요소에 의존하여 차등 부호화 방향을 나타내는 제2 신택스 요소를 부호화한다. 상기 조건이 충족되지 않으면, 크로마 블록에 대한 제1 및 제2 신택스 요소는 부호화되지 않는다.
영상 복호화 장치는, 대상블록의 폭과 높이를 크로마 포맷에 따라 결정되는 가로 스케일링 인자(SubWidthC) 및 세로 스케일링 인자(SubHeightC)로 각각 나눈 값들이 변환 스킵을 위한 최대 블록 크기 MaxTsSize 보다 작거나 같다는 조건이 충족되는 경우, 크로마 블록에 차등 부호화가 적용되었는지 여부를 나타내는 제1 신택스 요소를 비트스트림으로부터 추출하고 대상블록에 대응하는 루마 블록에 차등 부호화가 적용되었는지 여부를 결정한다. 영상 복호화 장치는, 제1 신택스 요소가 차등 부호화가 적용되었음을 나타내는 경우, 제2 신택스 요소를 비트스트림으로부터 추출함으로써 크로마 블록의 차등 부호화 방향을 결정한다.
반면, 상기 조건이 충족되지 않는 경우, 영상 복호화 장치는 제1 신택스 요소를 추출되지 않고 제1 신택스 요소의 값을 차등 부호화가 적용되지 않았음을 나타내는 값으로 설정한다. 이에 따라, 제2 신택스 요소도 추출하지 않으며 크로마 블록에 대한 차등 복호화는 수행하지 않는다.
다른 실시예들에서, 차등 부호화가 적용되는 크로마 블록의 크기가 변환 스킵이 허용되는 범위 내로 제약되어야 한다는 그 요구사항은, 크로마 블록의 변환 스킵에 적용할 최대 변환 단위 크기(MaxTsSizeC)에 대한 정보를 시그널링 함으로써 충족될 수 있다. 이러한 정보는 SPS, PPS 또는 픽처 헤더와 같은 하이레벨 신택스 구조 내에 부호화될 수 있다. 영상 부호화 장치는 대상블록의 폭과 높이가 각각 MaxTsSizeC 이하인 경우에 한하여, 크로마 블록에 차등 부호화를 적용하고 관련 신택스들(크로마 블록에 대한 제1 및 제2 신택스 요소)을 부호화한다. 또는, 영상 부호화 장치는 대상블록의 폭과 높이를 각각 전술한 가로 스케일링 인자(SubWidthC) 및 세로 스케일링 인자(SubHeightC)로 나눈 값들이 MaxTsSizeC 이하인 경우에 한하여, 크로마 블록에 차등 부호화를 적용하고 관련 신택스들(크로마 블록에 대한 제1 및 제2 신택스 요소)을 부호화할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 차등 부호화가 적용된 경우에, 영상 부호화 장치는 차등 부호화 방향과 동일한 인트라 예측방향을 사용하여 대상블록을 인트라 예측하고, 대상블록과 예측 블록 간의 차이인 잔차 블록을 생성한다. 잔차 블록 내의 잔차 신호들은 양자화된 이후에 차등 부호화 방향에 따라 차등 부호화를 수행한 후 엔트로피 부호화된다. 영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 잔차 신호들을 복원하고 복원된 잔차 신호들에 대해 차등 부호화 방향에 따라 차등 복호화를 수행하는 그 잔차 신호들을 수정한다. 수정된 잔차 신호들은 역양자화된 이후에 예측 블록과 가산된다. 영상 복호화 장치 또한 차등 부호화 방향과 동일한 인트라 예측방향을 사용하여 대상블록을 인트라 예측함으로써 예측 블록을 생성한다.
한편, 인터 예측에도 차등 부호화가 적용될 수 있다. 즉, 영상 부호화 장치는 인터 예측을 통해 생성된 잔차 신호들에 차등 부호화 방향에 따라 차등 부호화를 수행한다. 영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 잔차 신호들을 복원한 이후에 차등 부호화 방향에 따라 차등 복호화를 수행하는 잔차 신호들을 수정한다. 수정된 잔차 신호들은 역양자화된 이후에 인터 예측을 통해 생성된 예측 블록과 가산된다.
인터 예측에서의 차등 부호화의 경우, 크로마 샘플링 포맷에 따른 제약이 존재할 수 있다. 예컨대, 4:2:0 포맷의 경우, 크로마 신호에 대한 차등 부호화는 적용되지 않을 수 있다. 또는, 4:4:4 포맷 이외의 크로마 신호에 대해서는 차등 부호화는 적용되지 않을 수 있다.
이상의 실시예들에서는, 차등 부호화를 적용하기 위한 블록 크기가 MaxTsSize라는 일차원 변수에 의해 제약되었다. 그러나, 차등 부호화는 픽셀 단위로 서로 인접한 잔차 신호들 간의 차분값을 순차적으로(sequentially) 계산하기 때문에 지연이 발생할 수 있다. 특히 블록의 크기가 커지고, 블록의 폭과 높이 간의 차이가 큰 경우 이러한 지연 현상은 더 커질 수 있다. 또한, MaxTsSize라는 하나의 상수 값에 의존하여 차등 부호화를 제한하는 경우, 폭과 높이 간의 차이가 큰 블록에 대한 차등 부호화의 적용은 부호화 효율을 감소시킬 수 있다.
이하에서 설명하는 본 개시의 또 다른 측면은 이러한 문제를 해결하기 위한 블록 레벨 제어 방법과 관련된다. 이하에서는, 대상블록의 루마 성분들(루마 블록)의 차등 부호화에 대해 설명하나, 동일한 원리가 전술한 크로마 블록에도 적용됨은 자명하다.
일부 실시예에서, 변환 스킵이 허용되는 최대 변환 단위 크기는 가로 방향과 세로 방향에 대해 독립적으로 정의된다. 즉, 최대 변환 단위의 가로 길이(MaxTsSize_X)와 세로 길이(MaxTsSize_Y)가 각각 정의되며, 이 길이들에 대한 정보는 SPS 또는 PPS에서 시그널링된다. 차등 부호화는 대상블록의 폭이 가로 길이(MaxTsSize_X) 이하이고 대상블록의 높이가 세로 길이(MaxTsSize_Y) 이하여야 한다는 조건이 충족될 때 적용 가능하다. 따라서, 영상 부호화 장치는 상기 조건이 충족될 때 대상블록에 차등 부호화를 적용할지 여부를 나타내는 제1 신택스 요소를 부호화하고, 제1 신택스 요소에 의존하여 차등 부호화의 방향을 나타내는 제2 신택스 요소를 부호화한다. 상기 조건이 충족되지 않으면, 영상 부호화 장치는 대상블록에 대한 차등 부호화를 적용하지 않는다. 따라서, 제1 및 제2 신택스 요소도 부호화하지 않는다. 영상 복호화 장치는, 상기 조건이 충족되는 경우에 한하여, 대상블록에 차등 부호화를 적용할지 여부를 나타내는 제1 신택스 요소를 비트스트림으로부터 추출하고 제1 신택스 요소에 의존하여 차등 부호화의 방향을 나타내는 제2 신택스 요소를 추출한다.
다른 일부 실시예에서, 변환 스킵이 허용되는 최대 변환 단위 크기 이외에 차등 부호화가 적용될 수 있는 최대 블록 크기에 대한 정보가 별도로 부호화될 수 있다. 최대 블록 크기의 가로 길이(Max_Hor_Size) 및 세로 길이(Max_Ver_Size)는 SPS, PPS, 픽처 헤더 또는 슬라이스 헤더 내에 부호화될 수 있다. 가로 길이(Max_Hor_Size) 및 세로 길이(Max_Ver_Size)는 서로 같은 값이 사용될 수도 있고, 다른 값이 사용될 수도 있다. 같은 값이 사용되는 경우, 가로 길이 또는 세로 길이 중 하나에 대한 정보만이 부호화될 수 있다. 차등 부호화는, 대상블록의 폭이 가로 길이(Max_Hor_Size) 이하이고 대상블록의 높이가 세로 길이(Max_Ver_Size) 이하여야 한다는 조건이 충족될 때, 적용 가능하다. 차등 부호화는 변환 스킵 모드에서 사용된다는 점을 고려하여, 가로 길이(Max_Hor_Size) 및 세로 길이(Max_Ver_Size)는 변환 스킵이 허용되는 최대 변환 단위 크기(예컨대, MaxTsSize) 이하로 설정될 수 있다.
대안적으로, 가로 길이(Max_Hor_Size) 및 세로 길이(Max_Ver_Size)와 함께 변환 스킵이 허용되는 최대 변환 단위 크기가 모두 차등 부호화를 위한 블록 크기에 대한 제약으로 사용될 수도 있다. 하나의 예시로서, 차등 부호화는 대상블록의 폭이 Max_Hor_Size 및 MaxTsSize 보다 작고 대상블록의 높이가 Max_Ver_Size 및 MaxTsSize 보다 작은 경우에만 적용 가능하다. 다른 예시로서, 최대 변환 단위 크기가 가로 및 세로 방향으로 각각 정의되는 경우, 차등 부호화는 대상블록의 폭이 Max_Hor_Size 및 MaxTsSize_X 보다 작고 대상블록의 높이가 Max_Ver_Size 및 MaxTsSize_Y 보다 작은 경우에만 적용 가능하다.
또 다른 일부 실시예에서, 대상블록의 폭에 대한 제약과 높이에 대한 제약 중 하나만 충족해도 대상블록에 대한 차등 부호화가 적용될 수 있다. 즉, 대상블록의 폭이 수평 임계치(horizontal threshold) 이하이거나 또는 대상블록의 높이가 수직 임계치(vertical threshold) 이하인 경우 대상블록에 대한 차등 부호화가 적용될 수 있다. 그러나, 임계치를 넘는 방향으로의 차등 부호화는 제한된다. 예컨대, 대상블록의 폭에 대한 제약은 충족되나 대상블록의 높이에 대한 제약은 충족되지 않는 경우, 수직 방향을 사용한 차등 부호화는 제한되고 수평 방향을 사용한 차등 부호화만이 허용된다. 여기서, 수평 임계치는 전술한 Max_Hor_Size 및 MaxTsSize_X(또는 MaxTsSize) 중 하나 이상일 수 있고, 수직 임계치는 Max_Ver_Size 및 MaxTsSize_Y(또는 MaxTsSize) 중 하나 이상일 수 있다. Max_Hor_Size와 Max_Ver_Size는 같은 값일 수 있다.
본 실시예에서, 영상 부호화 장치는, 대상블록의 폭에 대한 제약과 대상블록의 높이에 대한 제약 중 하나 이상이 만족될 때, 대상블록에 차등 부호화가 적용되는지 여부를 나타내는 제1 신택스 요소를 부호화한다. 제1 신택스 요소가 차등 부호화가 적용됨을 나타내고 두 가지 제약들 모두가 충족되는 경우, 차등 부호화 방향을 나타내는 제2 신택스 요소를 부호화한다. 그러나 두 개의 제약 중 어느 하나만을 만족하는 경우 제2 신택스 요소는 부호화되지 않는다. 제약이 충족되지 않는 방향으로의 차등 부호화는 제한되고 제약이 충족되는 방향으로의 차등 부호화만이 허용되기 때문이다.
영상 복호화 장치는, 대상블록의 폭에 대한 제약과 대상블록의 높이에 대한 제약 중 하나 이상을 만족하는 경우, 대상블록에 차등 부호화가 적용되는지 여부를 나타내는 제1 신택스 요소를 비트스트림으로부터 추출한다. 제1 신택스 요소가 차등 부호화가 적용됨을 나타내고 두 개의 제약 모두가 충족되는 경우 차등 부호화의 방향을 나타내는 제2 신택스 요소를 추출한다. 그러나, 두 개의 제약 중 어느 하나만을 만족하는 경우, 제2 신택스 요소의 추출 없이 제약이 충족되는 방향을 차등 부호화 방향으로 설정한다.
또 다른 일부 실시예에서, 대상블록의 폭에 대한 제약과 대상블록의 높이에 대한 제약 중 하나 이상이 충족되지 않는 경우, 대상블록으로부터 분할된 서브블록들이 폭 및 높이에 대한 제약을 충족하도록 블록 분할이 수행된다. 예컨대, 대상블록의 폭은 수평 임계치 이하이나 대상블록의 높이가 수직 임계치보다 큰 경우, 수직 방향으로의 크기 제약이 충족되도록 대상블록을 수평 방향으로 분할한다. 예컨대, 서브블록들의 폭이 수직 임계치와 동일하도록 대상블록을 수평 방향으로 분할할 수 있다. 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치는 서브블록들 단위로 순차적으로 차등 부호화 기법을 적용하여 대상블록을 부호화한다. 또는, 서브블록들에 대한 차등 부호화를 병렬적으로 수행할 수도 있다.
도 7은 차등 부호화의 블록 크기 제약을 충족하도록 하기 위한 블록 분할을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 4x8 블록을 나타내고 있다. 수평 및 수직 임계치(도 7의 Max_Hor_Size, Max_Ver_Size)가 4로 설정된 경우, 4x8 블록은 수평 방향으로의 제약은 충족하나 수직 방향으로 제약은 충족되지 않는다. 따라서, 4x8블록은 두 개의 4x4 서브블록으로 분할된다.
서브블록들 단위로 순차적으로 차등 부호화 기법을 적용되는 실시예에서, 영상 부호화 장치는 차등 부호화 기법을 적용하여 대상블록을 4x4 서브블록 단위로 순차적으로 부호화한다.
먼저, 영상 부호화 장치는 첫 번째 4x4 서브블록에 차등 부호화 방향을 결정한다. 그리고, 결정된 차등 부호화 방향과 동일한 방향의 인트라 예측모드를 사용하여 4X4 블록에 대한 예측 블록을 생성하고, 4x4 서브블록 내의 실제 픽셀들과 예측 블록 내의 픽셀들 간의 감산을 통해 4x4 서브블록에 대한 잔차 신호들을 생성하고 양자화한다. 이후, 영상 부호화 장치는 4x4 서브블록 내의 양자화된 잔차 신호들에 대해 결정된 방향으로의 차등 부호화를 수행하고 차등 부호화된 잔차 신호들을 엔트로피 부호화한다. 그리고, 양자화된 잔차 신호들을 역양자화하여 4x4 서브블록 내의 잔차 신호들을 복원한다. 영상 부호화 장치는 4X4 서브블록 내의 복원된 잔차 신호들과 예측 블록 내의 예측픽셀들을 가산하여 4X4 서브블록을 복원한다.
이후, 영상 부호화 장치는 첫 번째 4x4 서브블록과 동일한 방법으로 두 번째 4x4 서브블록을 차등 부호화한다. 이 때 차등 부호화의 방향은 첫 번째 4x4 서브블록과 동일할 수 있고 또는 다를 수도 있다. 대상블록 내의 모든 서브블록들에 대해 동일한 차등 부호화 방향을 적용하는 실시예에서, 차등 부호화 방향을 나타내는 제2 신택스 요소는 대상블록에 대해 한 번만 부호화된다. 그리고, 두 번째 4x4 서브블록에 대한 인트라 예측을 위해, 두 번째 4x4 서브블록에 인접한 첫 번째 4x4 서브블록 내의 복원된 픽셀들이 사용될 수 있다.
서브블록들에 대한 차등 부호화가 병렬적으로 수행되는 실시예에서는, 두 개의 4x4 서브블록이 동시에 병렬적으로 처리된다. 이 경우, 기복원된 주변픽셀들이 존재하지 않는 서브블록이 존재할 수 있다. 예컨대, 도 xx의 하단 4x4 서브블록의 상단에는 기복원된 주변픽셀이 존재하지 않는다. 만약 하단 4x4 서브블록의 차등 부호화 방향이 수직 방향인 경우 수직 방향의 인트라 예측을 적용할 수 없다. 따라서, 기복원된 주변픽셀이 존재하지 않는 서브블록은 대상블록에 인접한 기복원된 주변픽셀들을 이용하여 인트라 예측된다. 본 실시예에서 서브블록들의 차등 부호화의 방향은 모두 동일할 수 있고 또는 서로 다를 수도 있다. 서브블록들에 대해 동일한 차등 부호화 방향을 사용하도록 구현하는 경우, 차등 부호화 방향에 대한 제2 신택스 요소는 대상블록에 대해 한번 시그널링된다. 반면, 서브블록들에 대해 서로 다른 차등 부호화 방향의 사용이 가능하도록 구현하는 경우, 서브블록들마다 차등 부호화 방향에 대한 제2 신택스 요소를 부호화해야 한다. 이 경우, 인트라 예측방향은 차등 부호화의 방향과 동일하므로, 서브블록들은 서로 다른 인트라 예측모드로 예측될 수 있다.
또 다른 대안적 실시예에서, 영상 부호화 장치는 대상블록 전체에 대해 차등 부호화 방향과 동일한 방향을 사용하여 인트라 예측을 수행하여 대상블록 크기의 잔차 블록을 생성할 수도 있다. 그리고, 영상 부호화 장치는 잔차 블록 내의 잔차 신호들을 양자화한 이후에, 서브블록 단위로 차등 부호화를 수행할 수 있다. 즉, 본 실시예에서, 예측은 대상블록 단위로 수행되고, 예측을 통해 생성된 잔차 블록 내의 잔차 신호들에 대한 차등 부호화는 서브블록 단위로 수행된다. 또한 본 실시예에서의 차등 부호화 방향은 모든 서브블록들에 대해 동일하다.
영상 복호화 장치 또한 대상블록의 폭에 대한 제약과 대상블록의 높이에 대한 제약 중 하나 이상이 충족되지 않는 경우, 대상블록으로부터 분할된 서브블록들의 폭 및 높이에 대한 제약을 충족하도록 대상블록에 대한 블록 분할을 수행한다. 그리고, 대상블록으로부터 분할된 서브블록들 단위로 차등 복호화 기법을 이용하여 서브블록들 복원한다. 차등 복호화 기법은 수학식 3 및 4를 통해 전술하였고 인트라 예측 기법은 영상 부호화 장치가 수행하는 방법과 동일하므로, 중복 설명을 피하기 위해 영상 복호화 장치에서 수행되는 복호화 과정에 대한 더 이상의 설명은 생략한다.
이상에서는 하이레벨에서 차등 부호화를 제어하는 다양한 방법, 및 하이레벨에서 차등 부호화가 허용되는 경우 블록레벨에서 차등 부호화를 제어하는 다양한 방법들을 설명하였다. 하이레벨에서의 다양한 제어 방법들과 블록레벨에서의 다양한 제어 방법들 간의 조합을 통해, 비디오 시퀀스의 차등 부호화가 제어될 수 있다. 이하에서는, 다양한 조합들 중 하나의 예시적인 실시예를 설명한다.
도 8은 본 개시의 일 실시예로서 차등 부호화 기법을 이용하여 비디오 시퀀스를 부호화하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
영상 부호화 장치는, 크로마 샘플링 포맷에 대한 정보 및 잔차 신호들에 대한 차등 부호화와 관련된 하이레벨 신택스 요소들을 SPS에 부호화한다(S810). 여기서, 하이레벨 신택스 요소들은 비디오 시퀀스의 루마 성분 및 크로마 성분 각각의 잔차 신호들에 차등 부호화가 허용되는지 여부를 나타내는 단일의 공통 제어 플래그를 포함한다. 즉, 공통 제어 플래그에 의해 루마 성분과 크로마 성분 모두에 대한 차등 부호화가 허용되거나 또는 제약된다. 또한, 하이레벨 신택스 요소들은 차등 부호화가 허용되는 최대 블록 크기에 대한 정보를 포함한다. 차등 부호화가 허용되는 최대 블록 크기에 대한 정보는 변환 스킵이 허용되는 최대 변환 크기(예: MaxTsSize)에 대한 정보일 수 있고, 또는 차등 부호화 제어의 위해 별도로 설정된 블록 크기(예: Max_Hor_Size, Max_Ver_Size)일 수 있다.
현재 복호화하고자 하는 대상블록이 결정되면(S820), 인터 예측과 인트라 예측 중 대상블록의 예측 타입이 결정된다. 본 실시예에서는 인트라 예측에만 차등 부호화가 적용된다. 따라서, 대상블록의 예측 타입이 인트라 예측으로 결정되었다고 가정한다.
현재 복호화하고자 하는 대상블록이 결정되면, 대상블록에 대응하는 루마 블록 및 크로마 블록 각각에 대한 부호화 프로세스가 수행된다. 도 8에서 S831 내지 S839는 루마 블록에 차등 부호화 기법을 적용하는 과정을, S841 내지 S849는 크로마 블록에 차등 부호화 기법을 적용하는 과정을 나타낸다.
루마 블록의 경우를 먼저 설명하면, 영상 부호화 장치는 루마 블록에 차등 부호화가 적용되는 조건을 확인한다(S831). 여기서 루마 블록에 대한 조건은 하이레벨 신택스 요소들에 의해 정의된다. 전술한 바와 같이, 루마 블록에 대한 차등 부호화는 다음의 조건을 충족할 때 적용 가능하다.
(1) 공통 제어 플래그가 루마 성분과 크로마 성분 모두에 차등 부호화가 허용됨을 지시할 것
(2) 루마 블록에 대응하는 대상 블록의 폭이 최대 블록 크기에 대한 정보에 의해 정의되는 수평 임계치 이하이고, 대상 블록의 폭이 최대 블록 크기에 대한 정보에 의해 정의되는 수직 임계치 이하일 것.
여기서, 수평 임계치와 수직 임계치는 변환 스킵이 허용되는 최대 변환 크기(MaxTsSize)일 수 있다.
상기 조건이 충족될 때, 영상 부호화 장치는 루마 블록에 차등 부호화가 적용되는지 여부를 나타내는 제1 신택스 요소를 부호화한다. 그리고, 제1 신택스 요소가 차등 부호화가 적용됨을 지시할 때, 영상 부호화 장치는 루마 블록의 차등 부호화 방향을 나타내는 제2 신택스 요소를 부호화한다(S833).
차등 부호화가 적용되는 경우, 영상 부호화 장치는 제2 신택스 요소에 의해 지시되는 차등 부호화 방향과 동일한 방향을 인트라 예측모드로 설정하고, 설정된 인트라 예측모드를 이용하여 루마 블록에 대한 예측 블록을 생성한다(S835). 그리고, 루마 블록으로부터 예측 블록을 감산하여 루마 블록에 대한 잔차 블록을 생성하고 그 잔차 블록을 양자화한다(S837). 차등 부호화는 변환 스킵 모드에서 적용되는 툴이므로, 잔차 블록에 대한 변환은 수행되지 않는다.
영상 부호화 장치는 제2 신택스 요소에 의해 지시되는 차등 부호화 방향에 따라 양자화된 잔차 블록 내의 잔차 신호들에 대한 차등 부호화를 수행한다(S839). 차등 부호화에 대해서는 수학식 1 및 2를 참조하여 이미 설명하였으므로, 더 이상의 설명은 생략한다.
한편, 영상 부호화 장치는 대상 블록에 대응하는 크로마 블록에 대해서도 루마 블록과 유사한 과정을 수행한다. 다만, 차등부호화를 적용하기 위한 조건은 루마 블록과 다르다. S941에서 크로마 블록에 차등 부호화를 적용하기 위한 조건은 하이레벨 신택스 요소뿐만 아니라 크로마 포맷 정보에 기초하여 정의되며, 다음과 같다.
(1) 공통 제어 플래그가 비디오 시퀀스의 루마 성분 및 크로마 성분 모두에 차등 부호화가 허용됨을 지시할 것
(2) 크로마 블록에 대응하는 대상 블록의 폭을 크로마 샘플링 포맷에 의해 결정되는 가로 스케일링 인자로 나눈 값이 최대 블록 크기에 대한 정보에 의해 지시되는 수평 임계치보다 작거나 같을 것
(3) 대상블록의 높이를 상기 크로마 샘플링 포맷에 의해 결정되는 세로 스케일링 인자로 나눈 값이 최대 블록 크기에 대한 정보에 의해 지시되는 수직 임계치보다 작거나 같을 것
상기의 조건들이 충족되면, S843 내지 S849에 수행되는 과정은 S833 내지 S839에서 수행되는 과정과 동일하다. 따라서, 더 이상의 설명은 생략한다.
도 9는 본 개시의 일 실시예로서 차등 부호화 기법을 이용하여 비디오 시퀀스를 복호화하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 9는 도 8의 부호화 방법에 대응하는 복호화 방법을 나타낸다.
영상 복호화 장치는, 영상 부호화 장치로부터 수신한 비트스트림 내의 SPS로부터 크로마 샘플링 포맷에 대한 정보 및 잔차 신호들에 대한 차등 부호화와 관련된 하이레벨 신택스 요소들을 복호화한다(S910).
현재 복호화하고자 하는 대상블록이 결정되면(S920), 인터 예측과 인트라 예측 중 대상블록의 예측 타입이 결정된다. 전술한 바와 같이 본 실시예에서는 인트라 예측에만 차등 부호화가 적용되므로, 대상블록의 예측 타입은 인트라 예측이라고 가정된다.
현재 복호화하고자 하는 대상블록이 결정되면, 대상블록에 대응하는 루마 블록 및 크로마 블록 각각에 대한 복호화 프로세스가 수행된다. 도 9에서 S931 내지 S939는 루마 블록에 대한 복호화 프로세스를, S941 내지 S949는 크로마 블록에 대한 복호화 프로세스를 나타낸다.
루마 블록의 경우를 먼저 설명하면, 영상 복호화 장치는 루마 블록에 차등 부호화가 적용되는 조건을 확인한다(S931). 여기서 루마 블록에 대한 조건은 하이레벨 신택스 요소들에 의해 정의되며, 도 8의 S831에서 설명한 조건과 동일하다.
상기 조건이 충족될 때, 영상 복호화 장치는 루마 블록에 차등 부호화가 적용되는지 여부를 나타내는 제1 신택스 요소를 비트스트림으로부터 복호화한다. 그리고, 제1 신택스 요소가 차등 부호화가 적용됨을 지시할 때, 영상 복호화 장치는 루마 블록의 차등 부호화 방향을 나타내는 제2 신택스 요소를 복호화한다(S933).
차등 부호화가 적용된 경우, 영상 복호화 장치는 제2 신택스 요소에 의해 지시되는 차등 부호화 방향과 동일한 방향을 인트라 예측모드로 설정하고, 설정된 인트라 예측모드를 이용하여 루마 블록에 대한 예측 블록을 생성한다(S935). 따라서, 루마 블록에 대한 인트라 예측모드에 대한 정보는 복호화되지 않는다.
이어서 영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 루마 블록에 대한 잔차신호를 복원함으로써 루마 블록에 대한 잔차 블록을 생성한다. 그리고, 수학식 3 및 4을 참조하여 이미 설명한 바와 같이 잔차 블록 내의 잔차 신호들을 수정한다(S937). 영상 복호화 장치는 수정된 잔차블록을 역양자화한다(S939). 차등 부호화는 변환 스킵 모드에서 적용되므로 역양자화 이후의 역변환은 스킵된다.
역양자화된 잔차 블록은 인트라 예측을 통해 생성된 예측블록과 가산됨으로써, 루마 블록이 복원된다.
한편, 영상 복호화 장치는 대상 블록에 대응하는 크로마 블록에 대한 복호화 프로세스를 수행한다. 크로마 블록에 대한 복호화 프로세스는 루마 블록에 대한 복호화 프로세스와 동일하다. 다만, S941에서 크로마 블록에 차등 부호화를 적용하기 위한 조건은 루마 블록의 조건과는 다르다. 크로마 블록에 차등 부호화를 적용하기 위한 조건은 도 8의 S841에서 설명한 조건과 동일하다.
이상의 설명에서 예시적인 실시예들은 많은 다른 방식으로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 하나 이상의 예시들에서 설명된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 기능적 컴포넌트들은 그들의 구현 독립성을 특히 더 강조하기 위해 "...부(unit)" 로 라벨링되었음을 이해해야 한다.
한편, 본 개시에서 설명된 다양한 기능들 혹은 방법들은 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있는 비일시적 기록매체에 저장된 명령어들로 구현될 수도 있다. 비일시적 기록매체는, 예를 들어, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독가능한 형태로 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 예를 들어, 비일시적 기록매체는 EPROM(erasable programmable read only memory), 플래시 드라이브, 광학 드라이브, 자기 하드 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)와 같은 저장매체를 포함한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
본 특허출원은, 본 명세서에 그 전체가 참고로서 포함되는, 2019년 8월 27일에 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2019-0104914호, 2020년 1월 15일에 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2020-0005127호, 및 2020년 8월 27일에 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2020-0108447호에 대해 우선권을 주장한다.

Claims (15)

  1. 복수의 픽처들로 구성된 비디오 시퀀스를 부호화한 비트스트림을 복호화하는 방법에 있어서,
    상기 비트스트림의 시퀀스 파라미터 셋으로부터, 크로마 샘플링 포맷에 대한 정보 및 잔차 신호들에 대한 차등 부호화와 관련된 하이레벨 신택스 요소들을 복호화하는 단계, 상기 하이레벨 신택스 요소들은 상기 비디오 시퀀스의 루마 성분 및 크로마 성분 각각의 잔차 신호들에 상기 차등 부호화가 허용되는지 여부를 나타내는 단일의 공통 제어 플래그, 및 상기 차등 부호화가 허용되는 최대 블록 크기에 대한 정보를 포함함;
    현재 복호화하고자 하는 대상블록이 상기 크로마 샘플링 포맷에 대한 정보 및 상기 하이레벨 신택스 요소들에 의해 정의되는 조건을 충족할 때, 상기 대상블록에 대응하는 크로마 블록에 상기 차등 부호화가 적용되었는지를 나타내는 제1 크로마 신택스 요소를 복호화하고, 상기 제1 크로마 신택스 요소에 근거하여 상기 크로마 블록에 적용된 차등 부호화 방향을 나타내는 제2 크로마 신택스 요소를 복호화하는 단계;
    상기 비트스트림으로부터 상기 크로마 블록의 잔차 블록을 복원하는 단계; 및
    상기 제2 크로마 신택스 요소에 의해 지시되는 차등 부호화 방향에 따라 상기 잔차 블록 내의 잔차 신호들을 수정함으로써, 상기 크로마 블록을 복원하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 크로마 샘플링 포맷에 대한 정보 및 상기 하이레벨 신택스 요소들에 의해 정의되는 조건은,
    상기 공통 제어 플래그가 상기 비디오 시퀀스의 루마 성분 및 크로마 성분 모두에 상기 차등 부호화가 허용됨을 나타내고,
    상기 대상블록의 폭을 상기 크로마 샘플링 포맷에 의해 결정되는 가로 스케일링 인자로 나눈 값이 상기 최대 블록 크기에 대한 정보에 의해 지시되는 수평 임계치보다 작거나 같으며,
    상기 대상블록의 높이를 상기 크로마 샘플링 포맷에 의해 결정되는 세로 스케일링 인자로 나눈 값이 최대 블록 크기에 대한 정보에 의해 지시되는 수직 임계치보다 작거나 같을 때,
    충족되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 크로마 블록을 복원하는 단계는,
    상기 잔차 블록 내에서 수정할 대상 잔차 신호를, 상기 대상 잔차 신호로부터 상기 제2 크로마 신택스 요소에 의해 지시되는 방향으로 배열된 상기 잔차 블록 내의 하나 이상의 잔차 신호들이 상기 대상 잔차 신호에 가산되는 방식으로, 수정함으로써, 수정된 잔차 블록을 생성하는 단계;
    상기 수정된 잔차 블록을 역양자화하는 단계, 상기 역양자화된 잔차 블록에 대한 역변환을 스킵됨;
    상기 크로마 블록에 대한 인트라 예측정보를 복호화하지 않고 상기 제2 신택스 요소에 의해 지시되는 차등 부호화 방향과 동일한 방향의 인트라 예측모드를 사용함으로써, 상기 크로마 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 단계; 및
    상기 예측 블록과 상기 역양자화된 잔차 블록을 가산하여 상기 크로마 블록을 복원하는 단계
    를 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 크로마 신택스 요소가 수평 방향을 지시할 때,
    상기 대상 잔차 신호는, 상기 대상 잔차 신호와 동일 행(row) 상에서 상기 대상 잔차 신호의 좌측에 위치하는 좌측 잔차 신호들이 상기 대상 잔차 신호에 가산되는 방식으로, 수정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 크로마 신택스 요소가 수직 방향을 나타낼 때,
    상기 대상 잔차 신호는, 상기 대상 잔차 신호와 동일 열(column) 상에서 상기 대상 잔차 신호의 상측에 위치하는 상측 잔차 신호들이 상기 대상 잔차 신호에 가산되는 방식으로, 수정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차등 부호화가 허용되는 상기 최대 블록 크기에 대한 정보는 변환 스킵이 허용되는 최대 변환 크기에 대한 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 대상블록이 상기 하이레벨 신택스 요소들에 의해 정의되는 조건을 충족할 때, 상기 대상블록에 대응하는 루마 블록에 상기 차등 부호화가 적용되었는지를 나타내는 제1 루마 신택스 요소를 복호화하고, 상기 제1 루마 신택스 요소에 근거하여 상기 루마 블록에 적용된 차등 부호화의 방향을 나타내는 제2 루마 신택스 요소를 복호화하는 단계;
    상기 비트스트림으로부터 상기 루마 블록의 잔차 블록을 복원하는 단계; 및
    상기 제2 루마 신택스 요소에 의해 지시되는 차등 부호화 방향에 따라 상기 루마 블록의 잔차 블록 내의 잔차 신호들을 수정함으로써, 상기 루마 블록을 복원하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하이레벨 신택스 요소들에 의해 정의되는 조건은,
    상기 공통 제어 플래그가 상기 비디오 시퀀스의 루마 성분 및 크로마 성분 모두에 상기 차등 부호화가 허용됨을 나타내고,
    상기 대상블록의 폭이 상기 최대 블록 크기에 대한 정보에 의해 지시되는 수평 임계치보다 작거나 같고,
    상기 대상블록의 폭이 최대 블록 크기에 대한 정보에 의해 지시되는 수직 임계치보다 작거나 같을 때,
    충족되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 복수의 픽처들로 구성된 비디오 시퀀스를 부호화한 비트스트림을 복호화하는 장치에 있어서,
    상기 비트스트림으로부터 정보를 추출하는 디코더; 및
    상기 추출된 정보에 기초하여 현재 복호화하고자 하는 대상 블록을 복원하는 복원부를 포함하되,
    상기 디코더는,
    상기 비트스트림의 시퀀스 파라미터 셋으로부터, 상기 비디오 시퀀스의 루마 성분 및 크로마 성분 각각의 잔차 신호들에 차등 부호화가 허용되는지 여부를 나타내는 단일의 공통 제어 플래그 및 상기 차등 부호화가 허용되는 최대 블록 크기에 대한 정보를 포함하는 하이레벨 신택스 요소들을 복호화하고,
    상기 시퀀스 파라미터 셋으로부터 크로마 샘플링 포맷에 대한 정보를 복호화하며,
    상기 대상블록이 상기 하이레벨 신택스 요소들 및 상기 크로마 샘플링 포맷에 대한 정보에 의해 정의되는 조건을 충족할 때, 상기 대상블록에 대응하는 크로마 블록에 상기 차등 부호화가 적용되었는지를 나타내는 제1 크로마 신택스 요소를 복호화하고, 상기 제1 크로마 신택스 요소에 근거하여 상기 크로마 블록에 적용된 차등 부호화 방향을 나타내는 제2 크로마 신택스 요소를 복호화하며,
    상기 비트스트림으로부터 상기 크로마 블록의 잔차 블록을 복원하고,
    상기 복원부는,
    상기 제1 크로마 신택스 요소가 상기 크로마 블록에 차등 부호화가 적용되었음을 지시할 때, 상기 제2 크로마 신택스 요소에 의해 지시되는 차등 부호화 방향에 따라 상기 잔차 블록 내의 잔차 신호들을 수정함으로써, 상기 크로마 블록을 복원하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하이레벨 신택스 요소들 및 상기 크로마 샘플링 포맷에 대한 정보에 의해 정의되는 조건은,
    상기 공통 제어 플래그가 상기 비디오 시퀀스의 루마 성분 및 크로마 성분 모두에 상기 차등 부호화가 허용됨을 나타내고,
    상기 대상블록의 폭을 상기 크로마 샘플링 포맷에 의해 결정되는 가로 스케일링 인자로 나눈 값이 상기 최대 블록 크기에 대한 정보에 의해 지시되는 수평 임계치보다 작거나 같고,
    상기 대상블록의 높이를 상기 크로마 샘플링 포맷에 의해 결정되는 세로 스케일링 인자로 나눈 값이 최대 블록 크기에 대한 정보에 의해 지시되는 수직 임계치보다 작거나 같을 때,
    충족되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복원부는,
    상기 잔차 블록 내에서 수정할 대상 잔차 신호를, 상기 대상 잔차 신호로부터 상기 제2 크로마 신택스 요소에 의해 지시되는 방향으로 배열된 상기 잔차 블록 내의 하나 이상의 잔차 신호들이 상기 대상 잔차 신호에 가산되는 방식으로, 수정함으로써, 수정된 잔차 블록을 생성하고,
    상기 수정된 잔차 블록을 역양자화하고 상기 역양자화된 잔차 블록에 대한 역변환을 스킵하며,
    상기 제2 신택스 요소에 의해 지시되는 차등 부호화 방향과 동일한 방향의 인트라 예측모드를 사용함으로써, 상기 크로마 블록에 대한 예측 블록을 생성하고,
    상기 예측 블록과 상기 역양자화된 잔차 블록을 가산하여 상기 크로마 블록을 복원하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 복수의 픽처들로 구성된 비디오 시퀀스를 부호화하기 위한 방법에 있어서,
    크로마 샘플링 포맷에 대한 정보 및 잔차 신호들에 대한 차등 부호화와 관련된 하이레벨 신택스 요소들을 비스스트림의 시퀀스 파라미터 셋에 부호화하는 단계, 상기 하이레벨 신택스 요소들은 상기 비디오 시퀀스의 루마 성분 및 크로마 성분 각각의 잔차 신호들에 상기 차등 부호화가 허용되는지 여부를 나타내는 단일의 공통 제어 플래그, 및 상기 차등 부호화가 허용되는 최대 블록 크기에 대한 정보를 포함함;
    현재 부호화하고자 하는 대상블록이 상기 크로마 샘플링 포맷에 대한 정보 및 상기 하이레벨 신택스 요소들에 의해 정의되는 조건을 충족할 때, 상기 대상블록에 대응하는 크로마 블록에 상기 차등 부호화가 적용되었는지를 나타내는 제1 크로마 신택스 요소를 부호화하고, 상기 제1 크로마 신택스 요소에 근거하여 상기 크로마 블록에 적용된 차등 부호화의 방향을 나타내는 제2 크로마 신택스 요소를 부호화하는 단계;
    상기 제1 크로마 신택스 요소가 상기 크로마 블록에 상기 차등 부호화가 적용됨을 지시할 때, 상기 제2 크로마 신택스 요소에 의해 지시되는 방향에 따라 상기 크로마 블록에 대한 잔차 신호들을 차등 부호화하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 크로마 샘플링 포맷에 대한 정보 및 상기 하이레벨 신택스 요소들에 의해 정의되는 조건은,
    상기 공통 제어 플래그가 상기 비디오 시퀀스의 루마 성분 및 크로마 성분 모두에 상기 차등 부호화가 허용됨을 나타내고,
    상기 대상블록의 폭을 상기 크로마 샘플링 포맷에 의해 결정되는 가로 스케일링 인자로 나눈 값이 상기 최대 블록 크기에 대한 정보에 의해 지시되는 수평 임계치보다 작거나 같고,
    상기 대상블록의 높이를 상기 크로마 샘플링 포맷에 의해 결정되는 세로 스케일링 인자로 나눈 값이 최대 블록 크기에 대한 정보에 의해 지시되는 수직 임계치보다 작거나 같을 때,
    충족되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 차등 부호화하는 단계는,
    상기 제2 신택스 요소에 의해 지시되는 차등 부호화 방향과 동일한 방향의 인트라 예측모드를 사용함으로써, 상기 크로마 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 단계;
    상기 크로마 블록으로부터 상기 예측 블록을 감산하여, 상기 크로마 블록에 대한 잔차 블록을 생성하는 단계;
    상기 잔차 블록에 대한 변환을 스킵하고 상기 잔차 블록을 양자화하는 단계; 및
    상기 양자화된 잔차 블록 내에서 상기 제2 신택스 요소에 의해 지시되는 차등 부호화 방향으로 서로 인접한 잔차 신호들 간의 차분값을 부호화하는 단계
    를 포함하고,
    상기 크로마 블록에 대한 인트라 예측모드에 대한 정보는 부호화되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 차등 부호화가 허용되는 상기 최대 블록 크기에 대한 정보는 변환 스킵이 허용되는 최대 변환 크기에 대한 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140042899A (ko) * 2011-07-29 2014-04-07 샤프 가부시키가이샤 비디오 디코딩 방법
KR20140089583A (ko) * 2011-11-07 2014-07-15 퀄컴 인코포레이티드 비디오 코딩을 위한 양자화 행렬들의 시그널링

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10057574B2 (en) * 2015-02-11 2018-08-21 Qualcomm Incorporated Coding tree unit (CTU) level adaptive loop filter (ALF)
US10277896B2 (en) * 2016-01-22 2019-04-30 Apple Inc. Intra-frame prediction systems and methods

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140042899A (ko) * 2011-07-29 2014-04-07 샤프 가부시키가이샤 비디오 디코딩 방법
KR20140089583A (ko) * 2011-11-07 2014-07-15 퀄컴 인코포레이티드 비디오 코딩을 위한 양자화 행렬들의 시그널링

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BENJAMIN BROSS , JIANLE CHEN , SHAN LIU: "Versatile Video Coding (Draft 6)", 127. MPEG MEETING; 20190708 - 20190712; GOTHENBURG; (MOTION PICTURE EXPERT GROUP OR ISO/IEC JTC1/SC29/WG11), GOTHENBURG SE, no. JVET-O2001-VE, 31 July 2019 (2019-07-31), Gothenburg SE, pages 1 - 455, XP030208568 *
J. BOYCE (INTEL): "BoG report on general high level syntax", 14. JVET MEETING; 20190319 - 20190327; GENEVA; (THE JOINT VIDEO EXPLORATION TEAM OF ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 AND ITU-T SG.16 ), 27 March 2019 (2019-03-27), XP030205117 *
JIANLE CHEN , YAN YE , SEUNG HWAN KIM: "Algorithm description for Versatile Video Coding and Test Model 5 (VTM 5)", 14. JVET MEETING; 20190319 - 20190327; GENEVA; (THE JOINT VIDEO EXPLORATION TEAM OF ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 AND ITU-T SG.16 ), 11 June 2019 (2019-06-11), pages 1 - 76, XP030205562 *

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