WO2021060827A1 - 변환에 기반한 영상 코딩 방법 및 그 장치 - Google Patents

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WO2021060827A1
WO2021060827A1 PCT/KR2020/012859 KR2020012859W WO2021060827A1 WO 2021060827 A1 WO2021060827 A1 WO 2021060827A1 KR 2020012859 W KR2020012859 W KR 2020012859W WO 2021060827 A1 WO2021060827 A1 WO 2021060827A1
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lfnst
transform
transform coefficients
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구문모
임재현
김승환
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엘지전자 주식회사
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    • H04N19/60—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding
    • H04N19/61—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding in combination with predictive coding

Definitions

  • This document relates to an image coding technology, and more particularly, to a transform-based image coding method and an apparatus therefor in an image coding system.
  • the image/video data becomes high-resolution and high-quality, the amount of information or bits to be transmitted increases relative to that of the existing image/video data. Therefore, the image data can be transmitted using a medium such as an existing wired/wireless broadband line or an existing storage medium. In the case of storing video/video data by using it, the transmission cost and storage cost increase.
  • VR Virtual Reality
  • AR Artificial Realtiy
  • a high-efficiency video/video compression technique is required to effectively compress, transmit, store, and reproduce information of high-resolution, high-quality video/video having various characteristics as described above.
  • the technical problem of this document is to provide a method and apparatus for increasing image coding efficiency.
  • Another technical problem of this document is to provide a method and apparatus for increasing the efficiency of transform index coding.
  • Another technical problem of this document is to provide an image coding method and apparatus for applying LFNST to a sub-partition block having a width and height of 2 or less.
  • a method for decoding an image performed by a decoding apparatus includes the steps of: when the ISP is applied to the current block and the width or height of the sub-partition block is 2 or less, deriving a modified transform coefficient by applying LFNST to the transform coefficient; Deriving residual samples for the target block based on the inverse linear transform of the modified transform coefficients; And generating a reconstructed picture based on the residual samples for the target block, wherein when the sub-partition block is an NX 2 block or a 2 XN block, the upper left MX 2 region of the sub partition block or 2 XM ( (MX 2) or (2 XM) modified transform coefficients may be derived by applying the LFNST matrix to a preset number of transform coefficients in the M ⁇ N) region.
  • a video encoding method performed by an encoding device includes the steps of deriving a transform coefficient by applying a first-order transform to a residual sample; And when the ISP is applied to the current block and the width or height of the sub-partition block is 2 or less, deriving a modified transform coefficient by applying LFNST to the transform coefficient.
  • a digital storage medium in which encoded image information generated according to an image encoding method performed by an encoding apparatus and image data including a bitstream are stored may be provided.
  • a digital storage medium in which image data including a bitstream and encoded image information causing the decoding apparatus to perform the image decoding method may be provided.
  • the efficiency of transform index coding can be improved.
  • Another technical problem of this document is to provide an image coding method and apparatus for applying LFNST to a sub-partition block having a width and height of 2 or less.
  • FIG. 1 schematically shows an example of a video/video coding system to which this document can be applied.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration of a video/video encoding apparatus to which the present document can be applied.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration of a video/video decoding apparatus to which the present document can be applied.
  • FIG. 4 is an exemplary structural diagram of a content streaming system to which this document is applied.
  • FIG. 5 schematically shows a multiple transformation technique according to an embodiment of the present document.
  • 6 exemplarily shows intra directional modes of 65 prediction directions.
  • FIG. 7 is a diagram for describing an RST according to an embodiment of the present document.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a sequence of arranging output data of a forward linear transformation into a one-dimensional vector, according to an example.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a sequence of arranging output data of a forward quadratic transformation into 2D blocks according to an example.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating wide-angle intra prediction modes according to an embodiment of the present document.
  • FIG. 11 is a diagram showing a block shape to which LFNST is applied.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an arrangement of output data of forward LFNST according to an example.
  • 13 is a diagram illustrating that the number of output data for forward LFNST is limited to a maximum of 16 according to an example.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating zero-out in a block to which 4x4 LFNST is applied according to an example.
  • 15 is a diagram illustrating zero-out in a block to which 8x8 LFNST is applied according to an example.
  • 16 is a diagram illustrating zero-out in a block to which 8x8 LFNST is applied according to another example.
  • 17 is a diagram illustrating an example of a subblock into which one coding block is divided.
  • 18 is a diagram illustrating another example of a subblock in which one coding block is divided.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating symmetry between an Mx2 (Mx1) block and a 2xM (1xM) block according to an example.
  • 20 is a diagram illustrating an example of transposing a 2xM block according to an example.
  • 21 illustrates a scanning sequence for an 8x2 or 2x8 area according to an example.
  • FIG. 22 is a flowchart illustrating an operation of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present document.
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating an operation of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present document.
  • each of the components in the drawings described in the present document is independently illustrated for convenience of description of different characteristic functions, and does not mean that each component is implemented as separate hardware or separate software.
  • two or more of the configurations may be combined to form one configuration, or one configuration may be divided into a plurality of configurations.
  • Embodiments in which each configuration is integrated and/or separated are also included in the scope of the rights of this document, unless departing from the essence of this document.
  • VVC Very Video Coding
  • HEVC High Efficiency Video Coding
  • EMC essential video coding
  • video may mean a set of images over time.
  • a picture generally refers to a unit representing one image in a specific time period, and a slice/tile is a unit constituting a part of a picture in coding.
  • a slice/tile may include one or more coding tree units (CTU).
  • One picture may be composed of one or more slices/tiles.
  • One picture may be composed of one or more tile groups.
  • One tile group may include one or more tiles.
  • a pixel or pel may mean a minimum unit constituting one picture (or image).
  • sample' may be used as a term corresponding to a pixel.
  • a sample may generally represent a pixel or a value of a pixel, may represent only a pixel/pixel value of a luma component, or may represent only a pixel/pixel value of a chroma component.
  • the sample may mean a pixel value in the spatial domain, and when such a pixel value is converted to the frequency domain, it may mean a transform coefficient in the frequency domain.
  • a unit may represent a basic unit of image processing.
  • the unit may include at least one of a specific area of a picture and information related to the corresponding area.
  • One unit may include one luma block and two chroma (ex. cb, cr) blocks.
  • the unit may be used interchangeably with terms such as a block or an area depending on the case.
  • the MxN block may include samples (or sample arrays) consisting of M columns and N rows, or a set (or array) of transform coefficients.
  • A/B may mean “A and/or B.”
  • A, B may mean “A and/or B.”
  • A/B/C may mean “at least one of A, B, and/or C.”
  • A/B/C may mean “ at least one of A, B, and/or C.”
  • At least one of A and B may mean “only A”, “only B” or “both A and B”.
  • the expression “at least one of A or B” or “at least one of A and/or B” means “at least one It can be interpreted the same as “at least one of A and B”.
  • At least one of A, B and C means “only A”, “only B”, “only C”, or “A, B and C It can mean any combination of A, B and C”. Also, “at least one of A, B or C” or “at least one of A, B and/or C” means It can mean “at least one of A, B and C”.
  • parentheses used in the present specification may mean “for example”. Specifically, when indicated as “prediction (intra prediction)”, “intra prediction” may be proposed as an example of “prediction”. In other words, “prediction” in the present specification is not limited to “intra prediction”, and “intra prediction” may be suggested as an example of “prediction”. In addition, even when indicated as “prediction (ie, intra prediction)”, “intra prediction” may be proposed as an example of “prediction”.
  • FIG. 1 schematically shows an example of a video/video coding system to which this document can be applied.
  • a video/image coding system may include a source device and a receiving device.
  • the source device may transmit the encoded video/image information or data in a file or streaming form to the receiving device through a digital storage medium or a network.
  • the source device may include a video source, an encoding device, and a transmission unit.
  • the receiving device may include a receiving unit, a decoding device, and a renderer.
  • the encoding device may be referred to as a video/image encoding device, and the decoding device may be referred to as a video/image decoding device.
  • the transmitter may be included in the encoding device.
  • the receiver may be included in the decoding device.
  • the renderer may include a display unit, and the display unit may be configured as a separate device or an external component.
  • the video source may acquire a video/image through a process of capturing, synthesizing, or generating video/image.
  • the video source may include a video/image capturing device and/or a video/image generating device.
  • the video/image capture device may include, for example, one or more cameras, a video/image archive including previously captured video/images, and the like.
  • the video/image generating device may include, for example, a computer, a tablet and a smartphone, and may (electronically) generate a video/image.
  • a virtual video/image may be generated through a computer or the like, and in this case, a video/image capturing process may be substituted as a process of generating related data.
  • the encoding device may encode the input video/video.
  • the encoding apparatus may perform a series of procedures such as prediction, transformation, and quantization for compression and coding efficiency.
  • the encoded data (encoded video/video information) may be output in the form of a bitstream.
  • the transmission unit may transmit the encoded video/video information or data output in the form of a bitstream to the reception unit of the reception device through a digital storage medium or a network in a file or streaming format.
  • Digital storage media may include various storage media such as USB, SD, CD, DVD, Blu-ray, HDD, and SSD.
  • the transmission unit may include an element for generating a media file through a predetermined file format, and may include an element for transmission through a broadcast/communication network.
  • the receiver may receive/extract the bitstream and transmit it to the decoding device.
  • the decoding device may decode the video/image by performing a series of procedures such as inverse quantization, inverse transformation, and prediction corresponding to the operation of the encoding device.
  • the renderer can render the decoded video/image.
  • the rendered video/image may be displayed through the display unit.
  • the video encoding device may include an image encoding device.
  • the encoding apparatus 200 includes an image partitioner 210, a predictor 220, a residual processor 230, an entropy encoder 240, and It may be configured to include an adder 250, a filter 260, and a memory 270.
  • the prediction unit 220 may include an inter prediction unit 221 and an intra prediction unit 222.
  • the residual processing unit 230 may include a transform unit 232, a quantizer 233, an inverse quantizer 234, and an inverse transformer 235.
  • the residual processing unit 230 may further include a subtractor 231.
  • the addition unit 250 may be referred to as a reconstructor or a recontructged block generator.
  • the image segmentation unit 210, the prediction unit 220, the residual processing unit 230, the entropy encoding unit 240, the addition unit 250, and the filtering unit 260 described above may include one or more hardware components (for example, it may be configured by an encoder chipset or a processor).
  • the memory 270 may include a decoded picture buffer (DPB), and may be configured by a digital storage medium.
  • the hardware component may further include the memory 270 as an internal/external component.
  • the image segmentation unit 210 may divide an input image (or picture, frame) input to the encoding apparatus 200 into one or more processing units.
  • the processing unit may be referred to as a coding unit (CU).
  • the coding unit is recursively divided according to the QTBTTT (Quad-tree binary-tree ternary-tree) structure from a coding tree unit (CTU) or a largest coding unit (LCU).
  • QTBTTT Quad-tree binary-tree ternary-tree
  • CTU coding tree unit
  • LCU largest coding unit
  • one coding unit may be divided into a plurality of coding units of a deeper depth based on a quad tree structure, a binary tree structure, and/or a ternary structure.
  • a quad tree structure may be applied first, and a binary tree structure and/or a ternary structure may be applied later.
  • the binary tree structure may be applied first.
  • the coding procedure according to this document may be performed based on the final coding unit that is no longer divided. In this case, based on the coding efficiency according to the image characteristics, the maximum coding unit can be directly used as the final coding unit, or if necessary, the coding unit is recursively divided into coding units of lower depth to be optimal. A coding unit of the size of may be used as the final coding unit.
  • the coding procedure may include a procedure such as prediction, transformation, and restoration, which will be described later.
  • the processing unit may further include a prediction unit (PU) or a transform unit (TU).
  • the prediction unit and the transform unit may be divided or partitioned from the above-described final coding unit, respectively.
  • the prediction unit may be a unit of sample prediction
  • the transform unit may be a unit for inducing a transform coefficient and/or a unit for inducing a residual signal from the transform coefficient.
  • the unit may be used interchangeably with terms such as a block or an area depending on the case.
  • the MxN block may represent a set of samples or transform coefficients consisting of M columns and N rows.
  • a sample may represent a pixel or a value of a pixel, may represent only a pixel/pixel value of a luminance component, or may represent only a pixel/pixel value of a saturation component.
  • Sample may be used as a term corresponding to one picture (or image) as a pixel or pel.
  • the subtraction unit 231 subtracts the prediction signal (predicted block, prediction samples, or prediction sample array) output from the prediction unit 220 from the input image signal (original block, original samples, or original sample array) to make a residual.
  • a signal residual block, residual samples, or residual sample array
  • the prediction unit 220 may perform prediction on a block to be processed (hereinafter referred to as a current block) and generate a predicted block including prediction samples for the current block.
  • the predictor 220 may determine whether intra prediction or inter prediction is applied in units of a current block or CU.
  • the prediction unit may generate various information related to prediction, such as prediction mode information, as described later in the description of each prediction mode, and transmit it to the entropy encoding unit 240.
  • the information on prediction may be encoded by the entropy encoding unit 240 and output in the form of a bitstream.
  • the intra prediction unit 222 may predict the current block by referring to samples in the current picture.
  • the referenced samples may be located in the vicinity of the current block or may be located away from each other according to the prediction mode.
  • prediction modes may include a plurality of non-directional modes and a plurality of directional modes.
  • the non-directional mode may include, for example, a DC mode and a planar mode (Planar mode).
  • the directional mode may include, for example, 33 directional prediction modes or 65 directional prediction modes according to the degree of detail of the prediction direction. However, this is an example, and more or less directional prediction modes may be used depending on the setting.
  • the intra prediction unit 222 may determine a prediction mode applied to the current block by using the prediction mode applied to the neighboring block.
  • the inter prediction unit 221 may derive a predicted block for the current block based on a reference block (reference sample array) specified by a motion vector on the reference picture.
  • motion information may be predicted in units of blocks, subblocks, or samples based on correlation between motion information between neighboring blocks and the current block.
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture index.
  • the motion information may further include inter prediction direction (L0 prediction, L1 prediction, Bi prediction, etc.) information.
  • the neighboring block may include a spatial neighboring block existing in the current picture and a temporal neighboring block existing in the reference picture.
  • the reference picture including the reference block and the reference picture including the temporal neighboring block may be the same or different.
  • the temporal neighboring block may be referred to as a collocated reference block, a collocated CU (colCU), and the like, and a reference picture including the temporal neighboring block may be referred to as a collocated picture (colPic).
  • the inter prediction unit 221 constructs a motion information candidate list based on neighboring blocks, and provides information indicating which candidate is used to derive a motion vector and/or a reference picture index of the current block. Can be generated. Inter prediction may be performed based on various prediction modes.
  • the inter prediction unit 221 may use motion information of a neighboring block as motion information of a current block.
  • a residual signal may not be transmitted.
  • MVP motion vector prediction
  • the motion vector of the current block is determined by using a motion vector of a neighboring block as a motion vector predictor and signaling a motion vector difference. I can instruct.
  • the prediction unit 220 may generate a prediction signal based on various prediction methods to be described later.
  • the prediction unit may apply intra prediction or inter prediction to predict one block, as well as simultaneously apply intra prediction and inter prediction. This can be called combined inter and intra prediction (CIIP).
  • the prediction unit may perform intra block copy (IBC) to predict a block.
  • the intra block copy may be used for content image/video coding such as a game, for example, screen content coding (SCC).
  • SCC screen content coding
  • IBC basically performs prediction in the current picture, but can be performed similarly to inter prediction in that it derives a reference block in the current picture. That is, the IBC may use at least one of the inter prediction techniques described in this document.
  • the prediction signal generated through the inter prediction unit 221 and/or the intra prediction unit 222 may be used to generate a reconstructed signal or may be used to generate a residual signal.
  • the transform unit 232 may generate transform coefficients by applying a transform technique to the residual signal.
  • the transformation technique may include Discrete Cosine Transform (DCT), Discrete Sine Transform (DST), Graph-Based Transform (GBT), or Conditionally Non-linear Transform (CNT).
  • DCT Discrete Cosine Transform
  • DST Discrete Sine Transform
  • GBT Graph-Based Transform
  • CNT Conditionally Non-linear Transform
  • GBT refers to the transformation obtained from this graph when the relationship information between pixels is expressed in a graph.
  • CNT refers to a transformation obtained based on generating a prediction signal using all previously reconstructed pixels.
  • the conversion process may be applied to a pixel block having the same size of a square, or may be applied to a block having a variable size other
  • the quantization unit 233 quantizes the transform coefficients and transmits it to the entropy encoding unit 240, and the entropy encoding unit 240 encodes the quantized signal (information on quantized transform coefficients) and outputs it as a bitstream. have.
  • Information about the quantized transform coefficients may be called residual information.
  • the quantization unit 233 may rearrange the quantized transform coefficients in the form of a block into a one-dimensional vector form based on a coefficient scan order, and the quantized transform coefficients in the form of the one-dimensional vector It is also possible to generate information about transform coefficients.
  • the entropy encoding unit 240 may perform various encoding methods such as exponential Golomb, context-adaptive variable length coding (CAVLC), context-adaptive binary arithmetic coding (CABAC), and the like.
  • the entropy encoding unit 240 may encode together or separately information necessary for video/image restoration (eg, values of syntax elements) in addition to quantized transform coefficients.
  • the encoded information (eg, encoded video/video information) may be transmitted or stored in a bitstream form in units of network abstraction layer (NAL) units.
  • the video/video information may further include information on various parameter sets, such as an adaptation parameter set (APS), a picture parameter set (PPS), a sequence parameter set (SPS), or a video parameter set (VPS).
  • the video/video information may further include general constraint information.
  • Signaled/transmitted information and/or syntax elements described later in this document may be encoded through the above-described encoding procedure and included in the bitstream.
  • the bitstream may be transmitted through a network or may be stored in a digital storage medium.
  • the network may include a broadcasting network and/or a communication network
  • the digital storage medium may include various storage media such as USB, SD, CD, DVD, Blu-ray, HDD, and SSD.
  • a transmission unit (not shown) for transmitting and/or a storage unit (not shown) for storing may be configured as internal/external elements of the encoding apparatus 200, or the transmission unit It may be included in the entropy encoding unit 240.
  • Quantized transform coefficients output from the quantization unit 233 may be used to generate a prediction signal.
  • a residual signal residual block or residual samples
  • the addition unit 250 may generate a reconstructed signal (a reconstructed picture, a reconstructed block, reconstructed samples, or a reconstructed sample array) by adding the reconstructed residual signal to the prediction signal output from the prediction unit 220 .
  • the predicted block may be used as a reconstructed block.
  • the generated reconstructed signal may be used for intra prediction of the next processing target block in the current picture, and may be used for inter prediction of the next picture through filtering as described later.
  • LMCS luma mapping with chroma scaling
  • the filtering unit 260 may improve subjective/objective image quality by applying filtering to the reconstructed signal.
  • the filtering unit 260 may generate a modified reconstructed picture by applying various filtering methods to the reconstructed picture, and the modified reconstructed picture may be converted to the memory 270, specifically, the DPB of the memory 270. Can be saved on.
  • the various filtering methods may include, for example, deblocking filtering, sample adaptive offset (SAO), adaptive loop filter, bilateral filter, and the like.
  • the filtering unit 260 may generate a variety of filtering information and transmit it to the entropy encoding unit 290 as described later in the description of each filtering method.
  • the filtering information may be encoded by the entropy encoding unit 290 and output in the form of a bitstream.
  • the modified reconstructed picture transmitted to the memory 270 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 280.
  • the encoding device may avoid prediction mismatch between the encoding device 200 and the decoding device, and may improve encoding efficiency.
  • the DPB of the memory 270 may store the modified reconstructed picture to be used as a reference picture in the inter prediction unit 221.
  • the memory 270 may store motion information of a block from which motion information in a current picture is derived (or encoded) and/or motion information of blocks in a picture that have already been reconstructed.
  • the stored motion information may be transmitted to the inter prediction unit 221 in order to be used as motion information of a spatial neighboring block or motion information of a temporal neighboring block.
  • the memory 270 may store reconstructed samples of reconstructed blocks in the current picture, and may be transmitted to the intra prediction unit 222.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration of a video/video decoding apparatus to which the present document can be applied.
  • the decoding apparatus 300 includes an entropy decoder 310, a residual processor 320, a predictor 330, an adder 340, and a filtering unit. It may be configured to include (filter, 350) and memory (memory, 360).
  • the prediction unit 330 may include an inter prediction unit 331 and an intra prediction unit 332.
  • the residual processing unit 320 may include a dequantizer 321 and an inverse transformer 321.
  • the entropy decoding unit 310, the residual processing unit 320, the prediction unit 330, the addition unit 340, and the filtering unit 350 described above are one hardware component (for example, a decoder chipset or a processor). ) Can be configured.
  • the memory 360 may include a decoded picture buffer (DPB), and may be configured by a digital storage medium.
  • the hardware component may further include the memory 360 as an internal/external component.
  • the decoding apparatus 300 may reconstruct an image in response to a process in which the video/image information is processed by the encoding apparatus of FIG. 2. For example, the decoding apparatus 300 may derive units/blocks based on the block division related information obtained from the bitstream.
  • the decoding device 300 may perform decoding using a processing unit applied by the encoding device.
  • the processing unit of decoding may be, for example, a coding unit, and the coding unit may be divided from a coding tree unit or a maximum coding unit along a quad tree structure, a binary tree structure and/or a ternary tree structure.
  • One or more transform units may be derived from the coding unit.
  • the reconstructed image signal decoded and output through the decoding device 300 may be reproduced through the playback device.
  • the decoding apparatus 300 may receive a signal output from the encoding apparatus of FIG. 2 in the form of a bitstream, and the received signal may be decoded through the entropy decoding unit 310.
  • the entropy decoding unit 310 may parse the bitstream to derive information (eg, video/video information) necessary for image restoration (or picture restoration).
  • the video/video information may further include information on various parameter sets, such as an adaptation parameter set (APS), a picture parameter set (PPS), a sequence parameter set (SPS), or a video parameter set (VPS).
  • the video/video information may further include general constraint information.
  • the decoding apparatus may further decode the picture based on the information on the parameter set and/or the general restriction information.
  • Signaled/received information and/or syntax elements described later in this document may be decoded through the decoding procedure and obtained from the bitstream.
  • the entropy decoding unit 310 decodes information in a bitstream based on a coding method such as exponential Golomb coding, CAVLC, or CABAC, and a value of a syntax element required for image reconstruction, a quantized value of a transform coefficient related to a residual. Can be printed.
  • the CABAC entropy decoding method receives a bin corresponding to each syntax element in a bitstream, and includes information about the syntax element to be decoded and information on the decoding information of the block to be decoded and the neighboring block or symbol/bin information decoded in a previous step.
  • a context model is determined using the context model, and a symbol corresponding to the value of each syntax element can be generated by performing arithmetic decoding of the bin by predicting the probability of occurrence of a bin according to the determined context model. have.
  • the CABAC entropy decoding method may update the context model using information of the decoded symbol/bin for the context model of the next symbol/bin after the context model is determined.
  • a receiving unit (not shown) for receiving a signal output from the encoding device may be further configured as an inner/outer element of the decoding device 300, or the receiving unit may be a component of the entropy decoding unit 310.
  • the decoding apparatus may be referred to as a video/video/picture decoding apparatus, and the decoding apparatus can be divided into an information decoder (video/video/picture information decoder) and a sample decoder (video/video/picture sample decoder). May be.
  • the information decoder may include the entropy decoding unit 310, and the sample decoder may include the inverse quantization unit 321, an inverse transform unit 322, a prediction unit 330, an addition unit 340, and a filtering unit ( 350) and at least one of the memory 360 may be included.
  • the inverse quantization unit 321 may inverse quantize the quantized transform coefficients and output transform coefficients.
  • the inverse quantization unit 321 may rearrange the quantized transform coefficients into a two-dimensional block shape. In this case, the rearrangement may be performed based on the coefficient scan order performed by the encoding device.
  • the inverse quantization unit 321 may perform inverse quantization on quantized transform coefficients using a quantization parameter (eg, quantization step size information) and obtain transform coefficients.
  • a quantization parameter eg, quantization step size information
  • the inverse transform unit 322 obtains a residual signal (residual block, residual sample array) by inverse transforming the transform coefficients.
  • the prediction unit may perform prediction on the current block and generate a predicted block including prediction samples for the current block.
  • the prediction unit may determine whether intra prediction or inter prediction is applied to the current block based on information about the prediction output from the entropy decoding unit 310, and may determine a specific intra/inter prediction mode.
  • the prediction unit may generate a prediction signal based on various prediction methods to be described later. For example, the prediction unit may apply intra prediction or inter prediction to predict one block, as well as simultaneously apply intra prediction and inter prediction. This can be called combined inter and intra prediction (CIIP).
  • the prediction unit may perform intra block copy (IBC) to predict a block.
  • the intra block copy may be used for content image/video coding such as a game, for example, screen content coding (SCC).
  • SCC screen content coding
  • IBC basically performs prediction in the current picture, but can be performed similarly to inter prediction in that it derives a reference block in the current picture. That is, the IBC may use at least one of the inter prediction techniques described in this document.
  • the intra prediction unit 332 may predict the current block by referring to samples in the current picture.
  • the referenced samples may be located in the vicinity of the current block or may be located away from each other according to the prediction mode.
  • prediction modes may include a plurality of non-directional modes and a plurality of directional modes.
  • the intra prediction unit 332 may determine a prediction mode applied to the current block by using the prediction mode applied to the neighboring block.
  • the inter prediction unit 331 may derive a predicted block for the current block based on a reference block (reference sample array) specified by a motion vector on the reference picture.
  • motion information may be predicted in units of blocks, subblocks, or samples based on correlation between motion information between neighboring blocks and the current block.
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture index.
  • the motion information may further include inter prediction direction (L0 prediction, L1 prediction, Bi prediction, etc.) information.
  • the neighboring block may include a spatial neighboring block existing in the current picture and a temporal neighboring block existing in the reference picture.
  • the inter prediction unit 331 may construct a motion information candidate list based on neighboring blocks, and derive a motion vector and/or a reference picture index of the current block based on the received candidate selection information.
  • Inter prediction may be performed based on various prediction modes, and the information on the prediction may include information indicating a mode of inter prediction for the current block.
  • the addition unit 340 adds the obtained residual signal to the prediction signal (predicted block, prediction sample array) output from the prediction unit 330 to generate a reconstructed signal (restored picture, reconstructed block, reconstructed sample array). I can. When there is no residual for a block to be processed, such as when the skip mode is applied, the predicted block may be used as a reconstructed block.
  • the addition unit 340 may be referred to as a restoration unit or a restoration block generation unit.
  • the generated reconstructed signal may be used for intra prediction of the next processing target block in the current picture, may be output through filtering as described later, or may be used for inter prediction of the next picture.
  • LMCS luma mapping with chroma scaling
  • the filtering unit 350 may improve subjective/objective image quality by applying filtering to the reconstructed signal.
  • the filtering unit 350 may apply various filtering methods to the reconstructed picture to generate a modified reconstructed picture, and the modified reconstructed picture may be converted to the memory 60, specifically, the DPB of the memory 360. Can be transferred to.
  • the various filtering methods may include, for example, deblocking filtering, sample adaptive offset, adaptive loop filter, bilateral filter, and the like.
  • the reconstructed picture (modified) stored in the DPB of the memory 360 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 331.
  • the memory 360 may store motion information of a block from which motion information in a current picture is derived (or decoded) and/or motion information of blocks in a picture that have already been reconstructed.
  • the stored motion information may be transmitted to the inter prediction unit 331 to be used as motion information of a spatial neighboring block or motion information of a temporal neighboring block.
  • the memory 360 may store reconstructed samples of reconstructed blocks in the current picture and may transmit the reconstructed samples to the intra prediction unit 332.
  • the embodiments described in the prediction unit 330, the inverse quantization unit 321, the inverse transform unit 322, and the filtering unit 350 of the decoding apparatus 300 are respectively a prediction unit ( 220), the inverse quantization unit 234, the inverse transform unit 235, and the filtering unit 260 may be applied to the same or correspond to each other.
  • a predicted block including prediction samples for a current block which is a block to be coded
  • the predicted block includes prediction samples in the spatial domain (or pixel domain).
  • the predicted block is derived identically by the encoding device and the decoding device, and the encoding device decodes information (residual information) about the residual between the original block and the predicted block, not the original sample value of the original block itself.
  • Video coding efficiency can be improved by signaling to the device.
  • the decoding apparatus may derive a residual block including residual samples based on the residual information, and generate a reconstructed block including reconstructed samples by summing the residual block and the predicted block. A reconstructed picture to be included can be generated.
  • the residual information may be generated through transformation and quantization procedures.
  • the encoding apparatus derives a residual block between the original block and the predicted block, and derives transform coefficients by performing a transformation procedure on residual samples (residual sample array) included in the residual block. And, by performing a quantization procedure on the transform coefficients, quantized transform coefficients may be derived, and related residual information may be signaled to a decoding apparatus (through a bitstream).
  • the residual information may include information such as value information of the quantized transform coefficients, position information, a transform technique, a transform kernel, and a quantization parameter.
  • the decoding apparatus may perform an inverse quantization/inverse transform procedure based on the residual information and derive residual samples (or residual blocks).
  • the decoding apparatus may generate a reconstructed picture based on the predicted block and the residual block.
  • the encoding apparatus may also inverse quantize/inverse transform quantized transform coefficients for reference for inter prediction of a picture to derive a residual block, and generate a reconstructed picture based on the inverse quantization/inverse transformation of the quantized transform coefficients.
  • FIG. 4 is an exemplary structural diagram of a content streaming system to which this document is applied.
  • the content streaming system to which this document is applied may largely include an encoding server, a streaming server, a web server, a media storage device, a user device, and a multimedia input device.
  • the encoding server serves to generate a bitstream by compressing content input from multimedia input devices such as a smartphone, a camera, and a camcorder into digital data, and transmits it to the streaming server.
  • multimedia input devices such as smart phones, cameras, camcorders, etc. directly generate bitstreams
  • the encoding server may be omitted.
  • the bitstream may be generated by an encoding method or a bitstream generation method to which this document is applied, and the streaming server may temporarily store the bitstream while transmitting or receiving the bitstream.
  • the streaming server transmits multimedia data to a user device based on a user request through a web server, and the web server serves as an intermediary informing the user of what kind of service is available.
  • the web server transmits it to the streaming server, and the streaming server transmits multimedia data to the user.
  • the content streaming system may include a separate control server, and in this case, the control server serves to control a command/response between devices in the content streaming system.
  • the streaming server may receive content from a media storage and/or encoding server. For example, when content is received from the encoding server, the content may be received in real time. In this case, in order to provide a smooth streaming service, the streaming server may store the bitstream for a predetermined time.
  • Examples of the user device include a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation system, a slate PC, and Tablet PC, ultrabook, wearable device, e.g., smartwatch, smart glass, head mounted display (HMD), digital TV, desktop computer , Digital signage, etc.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • Tablet PC tablet
  • ultrabook ultrabook
  • wearable device e.g., smartwatch, smart glass, head mounted display (HMD), digital TV, desktop computer , Digital signage, etc.
  • HMD head mounted display
  • Each server in the content streaming system may be operated as a distributed server, and in this case, data received from each server may be distributedly processed.
  • the transform unit may correspond to the transform unit in the encoding apparatus of FIG. 2 described above, and the inverse transform unit may correspond to the inverse transform unit in the encoding apparatus of FIG. 2 or the inverse transform unit in the decoding apparatus of FIG. 3. .
  • the transform unit may derive (first-order) transform coefficients by performing a first-order transform based on residual samples (residual sample array) in the residual block (S510).
  • This primary transform may be referred to as a core transform.
  • the first-order transform may be based on multiple transform selection (MTS), and when multiple transforms are applied as the first-order transform, it may be referred to as a multiple core transform.
  • MTS multiple transform selection
  • the multiple core transformation may represent a method of additionally using Discrete Cosine Transform (DST) type 2, Discrete Sine Transform (DST) type 7, DCT type 8, and/or DST type 1. That is, the multi-core transform is based on a plurality of transform kernels selected from among the DCT type 2, the DST type 7, the DCT type 8, and the DST type 1, based on the residual signal (or residual block) in the spatial domain in the frequency domain. It may represent a transform method of transforming into transform coefficients (or first-order transform coefficients) of.
  • the first-order transform coefficients may be referred to as temporary transform coefficients from the viewpoint of the transform unit.
  • transformation coefficients can be generated by applying a transformation from a spatial domain to a frequency domain for a residual signal (or a residual block) based on DCT type 2.
  • Transform to may be applied to generate transform coefficients (or first-order transform coefficients).
  • DCT type 2, DST type 7, DCT type 8, and DST type 1 may be referred to as a transform type, a transform kernel, or a transform core.
  • a vertical transformation kernel and a horizontal transformation kernel for a target block may be selected among the transformation kernels, and a vertical transformation for the target block is performed based on the vertical transformation kernel, and the Horizontal transformation may be performed on the target block based on the horizontal transformation kernel.
  • the horizontal transformation may represent transformation of horizontal components of the target block
  • the vertical transformation may represent transformation of vertical components of the target block.
  • the vertical transform kernel/horizontal transform kernel may be adaptively determined based on a prediction mode and/or a transform index of a target block (CU or subblock) including a residual block.
  • mapping relationship can be set. For example, if the horizontal direction conversion kernel is represented by trTypeHor and the vertical direction conversion kernel is represented by trTypeVer, the value of trTypeHor or trTypeVer is set to DCT2, the value of trTypeHor or trTypeVer is set to DST7, and the value of trTypeHor or trTypeVer is 2 May be set to DCT8.
  • MTS index information may be encoded and signaled to a decoding device to indicate any one of a plurality of transform kernel sets. For example, if the MTS index is 0, it indicates that both trTypeHor and trTypeVer values are 0; if the MTS index is 1, it indicates that both trTypeHor and trTypeVer values are 1; Is 1, if the MTS index is 3, the trTypeHor value is 1 and the trTypeVer value is 2, and if the MTS index is 4, it may indicate that both the trTypeHor and trTypeVer values are 2.
  • a conversion kernel set according to MTS index information is shown in a table as follows.
  • the transform unit may derive modified (second-order) transform coefficients by performing a second-order transform based on the (first-order) transform coefficients (S520).
  • the first-order transform is a transform from a spatial domain to a frequency domain
  • the second-order transform refers to transforming into a more compressive expression using a correlation existing between (first-order) transform coefficients.
  • the second-order transform may include a non-separable transform.
  • the second transform may be referred to as a non-separable secondary transform (NSST) or a mode-dependent non-separable secondary transform (MDNSST).
  • the non-separated quadratic transform is a second-order transform of the (first-order) transform coefficients derived through the first-order transform based on a non-separable transform matrix, and then modified transform coefficients for a residual signal. It may represent a transform that produces (or quadratic transform coefficients).
  • a transform may be applied at once without separating vertical transform and horizontal transform (or independently applying horizontal and vertical transform) to the (first-order) transform coefficients.
  • the non-separated quadratic transform is not separately applied in the vertical direction and the horizontal direction for the (first-order) transform coefficients, and, for example, the two-dimensional signals (transform coefficients) are in a specific direction (e.g., row priority).
  • modified transform coefficients or quadratic transform coefficients
  • the conversion method can be indicated.
  • the row priority order is to arrange the first row, the second row, ..., the Nth row for the MxN block in a row
  • the column priority order is the first column, the second column for the MxN block.
  • the non-separated quadratic transform may be applied to a top-left region of a block (hereinafter, referred to as a transform coefficient block) composed of (first-order) transform coefficients.
  • a transform coefficient block composed of (first-order) transform coefficients.
  • an 8 ⁇ 8 non-separated quadratic transform may be applied to an upper left 8 ⁇ 8 area of the transform coefficient block.
  • the width (W) and the height (H) of the transform coefficient block are 4 or more, and the width (W) or the height (H) of the transform coefficient block is less than 8
  • 4 ⁇ 4 non-separated secondary A transform can be applied to the upper left min(8,W) ⁇ min(8,H) area of the transform coefficient block.
  • the embodiment is not limited thereto, and for example, even if only the condition that the width (W) or the height (H) of the transform coefficient block is 4 or more is satisfied, the 4 ⁇ 4 non-separated quadratic transform is the upper left corner of the transform coefficient block. It can also be applied to the region min(8,W) ⁇ min(8,H).
  • non-separated quadratic transformation may be performed as follows.
  • the 4 ⁇ 4 input block X can be represented as follows.
  • a vector can be represented as follows.
  • the vector Rearranges the two-dimensional block of X in Equation 1 into a one-dimensional vector according to the row-first order.
  • the second-order non-separated transform can be calculated as follows.
  • T denotes a 16x16 (non-separated) transform matrix
  • a 16 ⁇ 1 transform coefficient vector through Equation 3 above Can be derived, and the above Can be re-organized into 4 ⁇ 4 blocks through a scan order (horizontal, vertical, diagonal, etc.).
  • the above-described calculation is an example, and in order to reduce the computational complexity of the non-separated quadratic transform, HyGT (Hypercube-Givens Transform) or the like may be used for the calculation of the non-separated quadratic transform.
  • a transformation kernel (or transformation core, transformation type) may be selected in a mode dependent manner.
  • the mode may include an intra prediction mode and/or an inter prediction mode.
  • the non-separated quadratic transform may be performed based on an 8 ⁇ 8 transform or a 4 ⁇ 4 transform determined based on the width (W) and height (H) of the transform coefficient block.
  • the 8x8 transform refers to a transform that can be applied to an 8x8 area included in a corresponding transform coefficient block when both W and H are equal to or greater than 8, and the 8x8 area may be an upper left 8x8 area inside the corresponding transform coefficient block.
  • the 4x4 transform refers to a transform that can be applied to the 4x4 area included in the corresponding transform coefficient block when both W and H are equal to or greater than 4, and the 4x4 area may be the upper left 4x4 area inside the corresponding transform coefficient block.
  • an 8x8 transform kernel matrix may be a 64x64/16x64 matrix
  • a 4x4 transform kernel matrix may be a 16x16/8x16 matrix.
  • two non-separated quadratic transform kernels may be configured per transform set for non-separated quadratic transform for both 8 ⁇ 8 transform and 4 ⁇ 4 transform, and the transform set is There can be four. That is, four transform sets may be configured for an 8 ⁇ 8 transform, and four transform sets may be configured for a 4 ⁇ 4 transform. In this case, four transform sets for an 8 ⁇ 8 transform may include two 8 ⁇ 8 transform kernels, and in this case, four transform sets for a 4 ⁇ 4 transform include two 4 ⁇ 4 transform kernels each. Can be included.
  • the size of the transform that is, the size of the region to which the transform is applied, may be a size other than 8 ⁇ 8 or 4 ⁇ 4 as an example, the number of sets is n, and the number of transform kernels in each set is k It could be a dog.
  • the transform set may be referred to as an NSST set or an LFNST set. Selection of a specific set among the transform sets may be performed, for example, based on an intra prediction mode of a current block (CU or subblock).
  • LFNST Low-Frequency Non-Separable Transform
  • LFNST Low-Frequency Non-Separable Transform
  • the intra prediction mode is two non-directinoal or non-angular intra prediction modes and 65 directional or angular intra prediction modes.
  • the non-directional intra prediction modes may include a planar intra prediction mode 0 and a DC intra prediction mode 1, and the directional intra prediction modes may include 65 intra prediction modes 2 to 66. .
  • the intra prediction mode 67 may be further used, and the intra prediction mode 67 may represent a linear model (LM) mode.
  • LM linear model
  • 6 exemplarily shows intra-directional modes of 65 prediction directions.
  • an intra prediction mode having horizontal directionality and an intra prediction mode having vertical directionality can be distinguished based on an intra prediction mode 34 having a downward-right diagonal prediction direction.
  • H and V in FIG. 6 denote horizontal and vertical directions, respectively, and numbers from -32 to 32 denote a displacement of 1/32 units on a sample grid position. This may represent an offset to the mode index value.
  • Intra prediction modes 2 to 33 have horizontal directionality
  • intra prediction modes 34 to 66 have vertical directionality.
  • the 34th intra prediction mode can be considered to be neither horizontal nor vertical, strictly speaking, but it can be classified as belonging to horizontal directionality from the viewpoint of determining a transform set of a quadratic transform.
  • Intra prediction mode 18 and intra prediction mode 50 represent horizontal intra prediction mode and vertical intra prediction mode, respectively, and intra prediction mode 2 has a left reference pixel and is up-right direction.
  • the 34th intra prediction mode may be referred to as a downward-right diagonal intra prediction mode
  • the 66th intra prediction mode may be referred to as a left-downward diagonal intra prediction mode.
  • mapping of four transform sets depending on the intra prediction mode may be represented, for example, as shown in the following table.
  • one of four transform sets may be mapped to any one of 0 to 3, that is, four according to the intra prediction mode.
  • one of k transformation kernels in the specific set may be selected through a non-separated quadratic transformation index.
  • the encoding device may derive a non-separated quadratic transformation index indicating a specific transformation kernel based on a rate-distortion (RD) check, and may signal the non-separated quadratic transformation index to the decoding device.
  • the decoding apparatus may select one of k transform kernels in a specific set based on the non-separated quadratic transform index.
  • the lfnst index value 0 may refer to the first non-separated quadratic transformation kernel
  • the lfnst index value 1 may refer to the second non-separated quadratic transformation kernel
  • the lfnst index value 2 may refer to the third non-separated quadratic transformation kernel.
  • the lfnst index value 0 may indicate that the first non-separated quadratic transformation is not applied to the target block
  • the lfnst index values 1 to 3 may indicate the three transformation kernels.
  • the transform unit may perform the non-separated quadratic transform based on the selected transform kernels and obtain modified (quaternary) transform coefficients.
  • the modified transform coefficients may be derived as quantized transform coefficients through a quantization unit as described above, and may be encoded and transmitted to a signaling and inverse quantization/inverse transform unit in an encoding apparatus and signaling to a decoding apparatus.
  • the (first-order) transform coefficients that are the output of the first-order (separate) transform may be derived as quantized transform coefficients through the quantization unit as described above, and are encoded. It may be transmitted to a decoding device to an inverse quantization/inverse transform unit in a signaling and encoding device.
  • the inverse transform unit may perform a series of procedures in the reverse order of the procedure performed by the above-described transform unit.
  • the inverse transform unit receives (inverse quantized) transform coefficients, performs a second-order (inverse) transform to derive (first-order) transform coefficients (S550), and performs a first-order (inverse) for the (first-order) transform coefficients.
  • a residual block (residual samples) may be obtained by performing transformation (S560).
  • the first-order transform coefficients may be referred to as modified transform coefficients from the perspective of the inverse transform unit.
  • the encoding apparatus and the decoding apparatus may generate a reconstructed block based on the residual block and the predicted block, and generate a reconstructed picture based on the residual block and the predicted block.
  • the decoding apparatus may further include a second-order inverse transform determining unit (or an element determining whether to apply a second-order inverse transform) and a second-order inverse transform determining unit (or a second-order inverse transform determining element).
  • Whether to apply the second-order inverse transform may determine whether to apply the second-order inverse transform.
  • the second-order inverse transform may be NSST, RST, or LFNST, and the application of the second-order inverse transform may determine whether to apply the second-order inverse transform based on the second-order transform flag parsed from the bitstream.
  • the determining unit whether to apply the second-order inverse transform may determine whether to apply the second-order inverse transform based on a transform coefficient of the residual block.
  • the second-order inverse transform determiner may determine a second-order inverse transform.
  • the second-order inverse transform determiner may determine a second-order inverse transform applied to the current block based on the LFNST (NSST or RST) transform set specified according to the intra prediction mode.
  • the method for determining the second-order transformation may be determined depending on the method for determining the first-order transformation.
  • Various combinations of the first-order transform and the second-order transform may be determined according to the intra prediction mode.
  • the inverse quadratic transform determiner may determine a region to which the inverse quadratic transform is applied based on the size of the current block.
  • a residual block (residual samples) may be obtained by receiving the (inverse quantized) transform coefficients and performing the first-order (separation) inverse transform.
  • the encoding apparatus and the decoding apparatus may generate a reconstructed block based on the residual block and the predicted block, and generate a reconstructed picture based on the residual block and the predicted block.
  • a reduced secondary transform (RST) with a reduced size of a transform matrix (kernel) can be applied from the concept of NSST in order to reduce the amount of computation and memory required for the non-separated quadratic transform.
  • the transform kernel, the transform matrix, and the coefficients constituting the transform kernel matrix described in this document may be represented by 8 bits. This may be one condition to be implemented in the decoding device and the encoding device, and it is possible to reduce the amount of memory required for storing the conversion kernel while accompanied by a performance degradation that can be reasonably accommodated compared to the existing 9-bit or 10-bit. .
  • a small multiplier can be used, and it can be more suitable for a single instruction multiple data (SIMD) instruction used for optimal software implementation.
  • RST may mean a transformation performed on residual samples for a target block based on a transform matrix whose size is reduced according to a simplification factor.
  • the amount of computation required for transformation may be reduced due to a reduction in the size of the transformation matrix. That is, the RST can be used to solve an issue of computational complexity that occurs during transformation or non-separation transformation of a large block.
  • RST may be referred to in various terms such as reduced transform, reduced transform, reduced transform, reduced secondary transform, reduction transform, simplified transform, simple transform, and the like, and the name to which the RST may be referred to is not limited to the listed examples.
  • RST since RST is mainly performed in a low frequency region including a non-zero coefficient in a transform block, it may be referred to as a low-frequency non-separable transform (LFNST).
  • LFNST low-frequency non-separable transform
  • the conversion index may be referred to as an LFNST index.
  • the inverse transform unit 235 of the encoding device 200 and the inverse transform unit 322 of the decoding device 300 are transformed based on the inverse RST of the transform coefficients.
  • the inverse first-order transform means the inverse transform of the first-order transform applied to the residual.
  • deriving a transform coefficient based on a transform may mean deriving a transform coefficient by applying a corresponding transform.
  • FIG. 7 is a diagram for describing an RST according to an embodiment of the present document.
  • target block may mean a current block, a residual block, or a transform block on which coding is performed.
  • a reduced transformation matrix may be determined by mapping an N dimensional vector to an R dimensional vector located in a different space, where R is less than N.
  • N may mean the square of the length of one side of the block to which the transform is applied or the total number of transform coefficients corresponding to the block to which the transform is applied
  • the simplification factor may mean an R/N value.
  • the simplification factor may be referred to in various terms such as a reduced factor, a reduction factor, a reduced factor, a reduction factor, a simplified factor, and a simple factor.
  • R may be referred to as a reduced coefficient, but in some cases, the simplified factor may mean R.
  • the simplification factor may mean an N/R value.
  • the simplification factor or the simplification factor may be signaled through a bitstream, but the embodiment is not limited thereto.
  • a simplification factor or a predefined value for the simplification factor may be stored in each encoding device 200 and the decoding device 300, and in this case, the simplification factor or the simplification factor may not be signaled separately.
  • the size of the simplified transform matrix according to an embodiment is RxN, which is smaller than the size NxN of a conventional transform matrix, and may be defined as in Equation 4 below.
  • the matrix T in the Reduced Transform block shown in FIG. 7A may mean the matrix T RxN of Equation 4.
  • transform coefficients for the target block may be derived.
  • the RST according to FIG.7 (a) is It can be expressed as a matrix operation such as Equation 5. In this case, memory and multiplication operations can be reduced to approximately 1/4 by a simplification factor.
  • a matrix operation can be understood as an operation to obtain a column vector by multiplying a matrix and a column vector by placing a matrix on the left side of the column vector.
  • r 1 to r 64 may represent residual samples for a target block, and more specifically, may be transform coefficients generated by applying a first-order transform.
  • transform coefficients c i for the target block may be derived, and the derivation process of c i may be the same as Equation 6.
  • the size of the normal transform matrix is 64x64 (NxN), but the size of the simplified transform matrix is reduced to 16x64 (RxN).
  • Memory usage can be reduced by an R/N ratio.
  • the use of the simplified transform matrix can reduce the number of multiplication operations by an R/N ratio (RxN).
  • the size of the inverse RST matrix T NxR is NxR smaller than the size NxN of a conventional inverse transform matrix, and is in a transpose relationship with the simplified transform matrix T RxN shown in Equation 4.
  • the matrix T t in the Transform block may mean the inverse RST matrix T RxN T (the superscript T means transpose).
  • T means transpose
  • modified transform coefficients for the target block or residual samples for the target block may be derived.
  • Station RxN RST matrix T T may be expressed as (T RxN) T NxR.
  • modified transform coefficients for the target block may be derived by multiplying transform coefficients for the target block by the inverse RST matrix T RxN T.
  • an inverse RST may be applied as an inverse linear transformation, and in this case, residual samples for the target block may be derived when transform coefficients for the target block are multiplied by the inverse RST matrix TRxNT.
  • the RST according to FIG. 7(b) is It can be expressed as a matrix operation such as Equation 7 of.
  • Equation 7 c 1 to c 16 may represent transform coefficients for the target block.
  • r i representing modified transform coefficients for the target block or residual samples for the target block may be derived, and a derivation process of r i may be the same as in Equation 8.
  • r 1 to r N representing the modified transform coefficients for the target block or residual samples for the target block may be derived.
  • the size of a typical inverse transform matrix is 64x64 (NxN)
  • the size of the simplified inverse transform matrix is reduced to 64x16 (NxR).
  • Memory usage can be reduced by R/N ratio.
  • the use of the simplified inverse transform matrix can reduce the number of multiplication operations by an R/N ratio (NxR).
  • the transformation set configuration shown in Table 2 can be applied. That is, the 8x8 RST may be applied according to the transform set in Table 2. Since one transform set is composed of two or three transforms (kernels) according to an intra prediction mode, it may be configured to select one of a maximum of four transforms including a case where a quadratic transform is not applied. When the quadratic transformation is not applied, the transformation can be regarded as the identity matrix applied.
  • transformation index may be designated by signaling a syntax element called an lfnst index for each transform coefficient block. That is, for an 8x8 upper left block through a transform index, 8x8 RST may be designated in the RST configuration, or 8x8 lfnst may be designated when LFNST is applied.
  • 8x8 lfnst and 8x8 RST refer to transforms that can be applied to the 8x8 area included in the corresponding transform coefficient block when both W and H of the target block to be transformed are equal to or greater than 8, and the corresponding 8x8 area is the corresponding transform coefficient block. It may be an upper left 8x8 area inside.
  • 4x4 lfnst and 4x4 RST refer to transforms that can be applied to the 4x4 area included in the corresponding transform coefficient block when both W and H of the target block are equal to or greater than 4, and the 4x4 area is It may be the upper left 4x4 area.
  • a maximum of 16 x 48 conversion kernels is selected by selecting only 48 data, not a 16 x 64 conversion kernel matrix, for 64 data constituting an 8 x 8 area.
  • Matrix can be applied.
  • “maximum” means that the maximum value of m is 16 for an m x 48 transform kernel matrix capable of generating m coefficients. That is, when RST is performed by applying an m x 48 transform kernel matrix (m ⁇ 16) to an 8 x 8 region, it is possible to generate m coefficients by receiving 48 data. When m is 16, 48 data are input and 16 coefficients are generated.
  • a 16 ⁇ 1 vector may be generated by sequentially multiplying a 16 ⁇ 48 matrix and a 48 ⁇ 1 vector.
  • 48 x 1 vectors can be formed by appropriately arranging 48 pieces of data constituting an 8 x 8 area.
  • a 48x1 vector may be constructed based on 48 pieces of data constituting an area excluding a 4x4 area at the bottom right of an 8x8 area.
  • the transposed matrix of the above-described transform kernel matrix may be used for the inverse transform of the decoding process. That is, when inverse RST or LFNST is performed as an inverse transformation process performed by the decoding apparatus, the input coefficient data to which the inverse RST is applied is composed of a 1-D vector according to a predetermined arrangement order, and the corresponding inverse RST matrix is added to the 1-D vector.
  • the modified coefficient vectors obtained by multiplying from the left may be arranged in a 2D block according to a predetermined arrangement order.
  • ⁇ transform coefficients corresponding to the upper left of the 8x8 region among the transform coefficients of the 8x8 region are input in the form of a one-dimensional array according to the scanning order.
  • the nx1 vector can be interpreted in the same meaning as the nx1 matrix, it may be expressed as an nx1 column vector.
  • * means a matrix multiplication operation. When such a matrix operation is performed, 48 modified transform coefficients may be derived, and 48 modified transform coefficients may be arranged in the upper left, upper right, and lower left regions excluding the lower right region of the 8x8 region.
  • the inverse transform unit 235 of the encoding device 200 and the inverse transform unit 322 of the decoding device 300 are transformed based on the inverse RST of the transform coefficients.
  • the inverse first-order transform means the inverse transform of the first-order transform applied to the residual.
  • deriving a transform coefficient based on a transform may mean deriving a transform coefficient by applying a corresponding transform.
  • the LFNST may include forward transformation by an encoding device and inverse transformation by a decoding device.
  • the encoding apparatus applies a primary (core) transform and then receives a result (or a part of the result) as an input, and applies a secondary transform.
  • Equation 9 x and y are the inputs and outputs of the quadratic transformation, respectively, and G is a matrix representing the quadratic transformation, and transform basis vectors are composed of column vectors.
  • G is a matrix representing the quadratic transformation, and transform basis vectors are composed of column vectors.
  • the dimension of the transformation matrix G is expressed as [number of rows x number of columns]
  • the dimension of G T is obtained by taking the transforce of the matrix G.
  • the dimensions of the matrix G are [48 x 16 ], [48 x 8 ], [16 x 16 ], and [16 x 8 ], and the [48 x 8] and [16 x 8] matrices are respectively
  • This is a partial matrix obtained by sampling 8 transform basis vectors from the left of the [48 x 16] matrix and the [16 x 16] matrix.
  • the dimensions of the matrix G T are [16 x 48 ], [8 x 48 ], [16 x 16 ], and [8 x 16 ], and [8 x 48] and [8 x 16]
  • the matrix is a partial matrix obtained by sampling 8 transform basis vectors from the top of the [16 x 48] matrix and the [16 x 16] matrix, respectively.
  • a [48 x 1] vector or a [16 x 1] vector can be used as an input x
  • a [16 x 1] vector or a [8 x 1] vector can be used as an output y.
  • 2D data that is the output of the forward transform is properly arranged to form a [48 x 1] vector or a [16 x 1] vector as input x. We need to construct a dimensional vector.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a sequence of arranging output data of a forward linear transformation into a one-dimensional vector, according to an example.
  • Figure 8 (a) and (b) shows the sequence for creating a [48 x 1] vector
  • Figure 8 (a) and (b) the right diagram for creating a [16 x 1] vector Indicate the order.
  • a one-dimensional vector x may be obtained by sequentially arranging 2D data in the order shown in FIGS. 8A and 8B.
  • an arrangement order different from the ordering of FIGS. 8A and 8B may be applied, and the same as when the arrangement order of FIGS. 8A and 8B is applied.
  • the column vectors of matrix G can be rearranged according to the corresponding arrangement order. That is, the column vectors of G can be rearranged so that each element constituting the x vector is always multiplied by the same transformed basis vector.
  • Equation 9 Since the output y derived through Equation 9 is a one-dimensional vector, if a configuration that processes the result of a forward quadratic transformation as an input, for example, a configuration that performs quantization or residual coding, requires two-dimensional data as input data. Then, the output y vector of Equation 9 must be properly arranged as 2D data.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a sequence of arranging output data of a forward quadratic transformation into 2D blocks according to an example.
  • LFNST it may be placed in a 2D block according to a predetermined scan order.
  • 9A shows that when the output y is a [16 x 1] vector, output values are arranged in a diagonal scan order at 16 positions of a 2D block.
  • FIG. 9B shows that when the output y is a [8 x 1] vector, output values are arranged at 8 positions of a 2D block according to a diagonal scan order, and the remaining 8 positions are filled with zeros.
  • X in (b) of FIG. 9 indicates that it is filled with zeros.
  • the output vector y since the order in which the output vector y is processed by a configuration that performs quantization or residual coding may be performed according to a preset order, the output vector y may not be arranged in the 2D block as shown in FIG. 9. .
  • data coding may be performed in units of 2D blocks (e.g., 4x4) such as CG (Coefficient Group), and in this case, data is arranged in a specific order as in the diagonal scan order of FIG. Can be.
  • the decoding apparatus may construct a 1D input vector y by arranging 2D data outputted through an inverse quantization process or the like for inverse transformation according to a preset scan order.
  • the input vector y may be output as an input vector x by the following equation.
  • the output vector x can be derived by multiplying the input vector y, which is a [16 x 1] vector or a [8 x 1] vector, by a G matrix.
  • the output vector x may be a [48 x 1] vector or a [16 x 1] vector.
  • the output vector x is arranged in a two-dimensional block according to the order shown in FIG. 8 to be arranged as two-dimensional data, and the two-dimensional data becomes input data (or part of the input data) of the reverse first-order transformation.
  • each transform set may be composed of two matrices. Which of the four transform sets to use is determined according to the intra prediction mode, and more specifically, the transform set is determined based on the value of the extended intra prediction mode by considering the wide angle intra prediction mode (Wide Angle Intra Prediction, WAIP). do. Which of the two matrices constituting the selected transform set is selected is derived through index signaling. More specifically, as the transmitted index value, 0, 1, and 2 are possible, 0 indicates that LFNST is not applied, and 1 and 2 are two transforms constituting a transform set selected based on the intra prediction mode value. Any one of the matrices can be indicated.
  • WAIP Wide Angle Intra Prediction
  • FIG. 10 is a diagram illustrating wide-angle intra prediction modes according to an embodiment of the present document.
  • a typical intra prediction mode value may have values ranging from 0 to 66 and 81 to 83, and as illustrated, an intra prediction mode value extended due to WAIP may have a value ranging from -14 to 83. Values from 81 to 83 indicate Cross Compoonent Linear Model (CCLM) mode, and values from -14 to -1 and values from 67 to 80 indicate the intra prediction mode value extended due to WAIP application.
  • CCLM Cross Compoonent Linear Model
  • the upper reference pixels are generally closer to positions inside the block to be predicted. Therefore, it may be more accurate to predict in the bottom-left direction than in the top-right direction.
  • the height of the block is larger than the width
  • the left reference pixels are generally close to the positions inside the block to be predicted. Therefore, it may be more accurate to predict in the top-right direction than in the bottom-left direction. Therefore, it may be advantageous to apply remapping, that is, mode index transformation, to the index of the wide-angle intra prediction mode.
  • the total number of intra prediction modes for a specific block (for example, a specific size non-square block) may not be changed, that is, the total number of intra prediction modes is 67, and the intra prediction mode for the specific block is The prediction mode coding may not be changed.
  • Table 3 shows a process of deriving a modified intra mode by remapping an intra prediction mode to a wide-angle intra prediction mode.
  • variable predModeIntra indicating the intra prediction mode and the height and width of the transform block are used as input values of the wide angle intra prediction mode mapping process, and the output value is the modified intra prediction mode (the modified intra prediction mode).
  • prediction mode predModeIntra The height and width of the transform block or the coding block may be the height and width of the current block for remapping of the intra prediction mode.
  • the variable whRatio reflecting the ratio of the width and the width may be set to Abs(Log2(nW/nH)).
  • the intra prediction mode can be divided into two cases and modified.
  • the intra prediction mode is set to a value 67 smaller than the intra prediction mode [predModeIntra is set equal to (predModeIntra-67 )].
  • Table 2 above shows how a transform set is selected based on an intra prediction mode value extended by WAIP in LFNST.
  • the modes 14 to 33 and the modes 35 to 80 are symmetrical to each other in the viewpoint of a prediction direction centering on the mode 34.
  • mode 14 and mode 54 are symmetric about the direction corresponding to mode 34. Therefore, the same transform set is applied to the modes located in directions symmetrical to each other, and such symmetry is reflected in Table 2.
  • the forward LFNST input data for mode 54 is symmetrical with the forward LFNST input data for mode 14.
  • 2D data is rearranged into 1D data according to the arrangement order shown in FIGS. 8A and 8B, respectively, and FIG. 8A )
  • the order of patterns shown in (b) of FIG. 8 are symmetric about the direction indicated by mode 34 (diagonal direction).
  • FIG. 11 is a diagram showing a block shape to which LFNST is applied.
  • Figure 11 (a) shows 4 x 4 blocks, (b) shows 4 x 8 and 8 x 4 blocks, (c) shows 4 x N or N x 4 blocks in which N is 16 or more, and (d) shows 8 An x 8 block, (e) represents an M x N block in which M ⁇ 8, N ⁇ 8, and N>8 or M>8.
  • blocks with thick borders indicate areas to which LFNST is applied.
  • LFNST is applied to the top-left 4x4 area for the blocks of FIGS. 11A and 11B, and for the two upper left 4x4 areas arranged in succession for the block of FIG. 11C. Each LFNST is applied.
  • LFNST is applied in units of 4x4 regions, these LFNSTs are hereinafter referred to as “4x4 LFNST”.
  • a [16 x 16] or [16 x 8] matrix may be applied.
  • a [16 x 8] matrix is applied to the 4x4 block (4x4 TU or 4x4 CU) of FIG. 11 (a), and [16 x 8] for the blocks in (b) and (c) of FIG. 11 16]
  • the matrix is applied. This is to set the computational complexity for the worst case to 8 multiplications per sample.
  • a [48 x 8] matrix may be applied to an 8x8 block (8x8 TU or 8x8 CU) in FIG. 11(d), and a [48x16] matrix may be applied to an 8x8 block in FIG. 11(e). This is also to set the computational complexity for the worst case to 8 multiplications per sample.
  • the corresponding forward LFNST (4x4 LFNST or 8x8 LFNST) is applied according to the block shape, 8 or 16 output data (y vector in Equation 9, [8 x 1] or [16 x 1] vector) are created.
  • the number of output data is equal to or less than the number of input data due to the characteristics of the matrix GT.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an arrangement of output data of forward LFNST according to an example, and illustrates a block in which output data of forward LFNST is arranged according to a block shape.
  • the shaded area in the upper left corner of the block shown in FIG. 12 corresponds to the area where the output data of forward LFNST is located, and the location marked with 0 represents samples filled with a value of 0, and the remaining area is changed by forward LFNST. Indicates the area that is not available. In an area that is not changed by LFNST, the output data of the forward primary transform remains unchanged.
  • the output data of the forward LFNST may not fill the upper left 4x4 block.
  • a [16 x 8] matrix and a [48 x 8] matrix are applied to the block indicated by a thick line or a partial area inside the block, respectively, as the output of the forward LFNST [8 x 1 ] A vector is created. That is, only 8 output data may be filled as shown in FIGS. 12A and 12D according to the scan order shown in FIG. 9B, and 0 may be filled for the remaining 8 positions.
  • two 4x4 blocks adjacent to the upper left 4x4 block and the lower left 4x4 blocks as shown in FIG. 12D are also filled with 0 values.
  • the LFNST index is basically signaled to designate whether to apply LFNST and a transformation matrix to be applied. As shown in FIG. 12, when LFNST is applied, since the number of output data of the forward LFNST may be equal to or less than the number of input data, a region filled with a zero value occurs as follows.
  • the encoding device uses non-zero data ( It is possible to know whether there is an effective coefficient). Accordingly, the encoding device may determine whether to perform signaling for the LFNST index based on whether non-zero data exists, and the decoding device may determine whether to parse the LFNST index. If non-zero data does not exist in the areas designated in 1) and 2) above, LFNST index signaling is performed.
  • the LFNST index consists of up to two bins, and the binary code for the possible LFNST index values 0, 1, 2 is 0, 10 and 11 are assigned respectively.
  • context-based CABAC coding is applied to the first bin (regular coding), and bypass coding is applied to the second bin.
  • the total number of contexts for the first bin is 2, and (DCT-2, DCT-2) is applied as a primary transform pair for the horizontal and vertical directions, and the luma component and the chroma component are dual.
  • DCT-2, DCT-2 is applied as a primary transform pair for the horizontal and vertical directions, and the luma component and the chroma component are dual.
  • the following simplification methods may be applied.
  • the number of output data for forward LFNST may be limited to a maximum of 16.
  • 4x4 LFNST may be applied to two 4x4 regions adjacent to the upper left, and at this time, up to 32 LFNST output data may be generated. If the number of output data for the forward LFNST is limited to a maximum of 16, 4x4 LFNST is applied only to one 4x4 area existing in the upper left corner even for a 4xN/Nx4 (N ⁇ 16) block (TU or CU). LFNST can be applied only once for all blocks. This can simplify the implementation of image coding.
  • FIG. 13 shows that the number of output data for forward LFNST is limited to a maximum of 16 according to an example. As shown in FIG. 13, when LFNST is applied to the upper leftmost 4x4 area in a 4xN or Nx4 block with N of 16 or more, the number of forward LFNST output data is 16.
  • zero-out may be additionally applied to a region to which LFNST is not applied.
  • zero-out may mean filling the values of all positions belonging to a specific area with a value of 0. That is, zero-out can be applied to a region that is not changed due to LFNST and maintains the result of the forward first-order transformation.
  • zero-out can be classified into two types ((ii)-(A) and (ii)-(B)) as follows.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating zero-out in a block to which 4x4 LFNST is applied according to an example.
  • a block to which 4x4 LFNST is applied that is, a region to which LFNST is not applied to the blocks of FIGS. 12A, 12B and 12C may be filled with 0s.
  • (d) of FIG. 14 shows that when the maximum value of the number of output data of the forward LFNST is limited to 16, as shown in FIG. 13, zero-out is performed on the remaining blocks to which 4x4 LFNST is not applied.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating zero-out in a block to which 8x8 LFNST is applied according to an example.
  • the blocks to which the 8x8 LFNST is applied that is, the areas to which the LFNST is not applied to the blocks of (d) and (e) of FIGS.
  • non-zero data is added to the area filled with zero values in Fig. 12 (d) and (e), and up to the area additionally filled with zero in Fig. After checking whether there is presence or not, signaling for the LFNST index can be performed only when non-zero data does not exist.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating zero-out in a block to which 8x8 LFNST is applied according to another example.
  • zero out may be applied to all regions other than the region to which LFNST is applied, or zero out may be applied only to a partial region as shown in FIG. 16.
  • Zero-out may be applied only to an area other than the upper left 8x8 area of FIG. 16, and zero-out may not be applied to the lower right 4x4 block inside the upper left 8x8 area.
  • the area in which non-zero output data can exist is limited to the inside of the upper left 4x4 area.
  • the eighth position in the scan order is the last position in which non-zero data can exist, and as shown in FIGS. 14(b) and (d)
  • the 16th position in the scan order is the last position in which non-zero data can exist.
  • the amount of computation required for the entire conversion process can be reduced, thereby reducing the power consumption required to perform the conversion.
  • a second-order transformation such as LFNST increases the total delay time involved in performing the transformation because the amount of calculation is added to the existing first-order transformation.
  • an increase in delay time due to quadratic transformation during encoding leads to an increase in delay time until reconstruction, thereby increasing the overall delay time of intra prediction encoding.
  • the delay time for performing the first-order conversion can be significantly reduced when applying LFNST, so the delay time for the entire conversion is maintained as it is or rather reduced, making the encoding device simpler. Can be implemented.
  • ISP Intelligent Sub-Paritions
  • coding refers to performing intra prediction coding by dividing a block to be currently coded in a horizontal direction or a vertical direction.
  • a reconstructed block is generated by performing encoding/decoding in units of divided blocks, and the reconstructed block may be used as a reference block of the next divided block.
  • one coding block may be divided into two or four sub-blocks to be coded, and in the ISP, one sub-block is a reconstructed pixel value of an adjacent left or adjacent upper sub-block.
  • Intra prediction is performed with reference.
  • “coding” used may be used as a concept including both coding performed by the encoding device and decoding performed by the decoding device.
  • Table 5 shows the number of sub-blocks divided according to the block size when the ISP is applied, and sub-partitions divided according to the ISP may be referred to as transform blocks (TUs).
  • TUs transform blocks
  • the ISP divides a block predicted by luma intra into 2 or 4 sub-partitions in the vertical direction or the horizontal direction according to the size of the block. For example, the minimum block size that an ISP can apply is 4 x 8 or 8 x 4. If the block size is larger than 4 x 8 or 8 x 4, the block is divided into 4 sub-partitions.
  • FIG. 17 and 18 illustrate an example of a sub-block in which one coding block is divided, and more specifically, FIG. 17 is a coding block (width (W) X height (H)) of 4 x 8 blocks or 8 It is an example of partitioning for a case of x 4 blocks, and FIG. 18 shows an example of partitioning for a case where a coding block is not a 4 x 8 block, an 8 x 4 block, or a 4 x 4 block.
  • W width
  • H height
  • sub-blocks are sequentially coded according to the division type, for example, horizontally or vertically, left to right, or top to bottom, and inverse transform and intra prediction for one sub-block are performed.
  • coding for the next sub-block may be performed.
  • a reconstructed pixel of an already coded coding block is referred to as in a conventional intra prediction method.
  • the reconstructed pixels of the adjacent coding block that have already been coded as in the conventional intra prediction method are deduced to derive the reference pixels adjacent to the corresponding side. See.
  • all sub-blocks may be coded with the same intra prediction mode, and a flag indicating whether to use ISP coding and a flag indicating in which direction (horizontal or vertical) to be divided may be signaled.
  • the number of sub-blocks can be adjusted to two or four depending on the block shape, and if the size (width x height) of one sub-block is less than 16, division into the corresponding sub-block is allowed. It can be restricted so that it is not applied or the ISP coding itself is not applied.
  • one coding unit is divided into 2 or 4 partition blocks, i.e., sub-blocks, and predicted, and the same intra prediction mode is applied to the divided 2 or 4 partition blocks. .
  • Mx(N/4) blocks When it is divided, it is divided into Mx(N/4) blocks) and in the vertical direction (when the MxN coding unit is divided in the vertical direction, if it is divided into two, it is divided into (M/2)xN blocks and divided into four) (Divided into (M/4)xN blocks) are all possible.
  • partition blocks are coded in an order from top to bottom, and when partitioned in a vertical direction, partition blocks are coded in an order from left to right.
  • the currently coded partition block may be predicted by referring to reconstructed pixel values of the upper (left) partition block in the case of horizontal (vertical) division.
  • Transformation may be applied in units of partition blocks to the residual signal generated by the ISP prediction method.
  • MTS Multiple Transform Selection
  • DST-7/DCT-8 as well as the existing DCT-2
  • LNNST forward Low Frequency Non-Separable Transform
  • LFNST may be applied to partition blocks divided by applying the ISP prediction mode, and the same intra prediction mode is applied to the divided partition blocks as described above. Accordingly, when selecting the LFNST set derived based on the intra prediction mode, the derived LFNST set can be applied to all partition blocks. That is, since the same intra prediction mode is applied to all partition blocks, the same LFNST set may be applied to all partition blocks.
  • LFNST may be applied only to a transform block having a horizontal and vertical length of 4 or more. Accordingly, when the horizontal or vertical length of the partition block divided according to the ISP prediction method is less than 4, LFNST is not applied and the LFNST index is not signaled. In addition, when LFNST is applied to each partition block, the corresponding partition block can be regarded as one transform block. Of course, if the ISP prediction method is not applied, LFNST may be applied to the coding block.
  • LFNST when the length of one side of the partition block is 4, LFNST is applied only to the upper left 4x4 area, and when the length of all sides of the partition block, that is, width and height is 8 or more, the upper left 8x8 area and the lower right 4x4 inside the area. LFNST can be applied to the remaining 48 coefficients excluding the region.
  • each partition block is 4x4 or 8x8, only 8 transform coefficients may be output after applying the forward LFNST. That is, if the partition block is 4x4, an 8x16 matrix may be applied as a transform matrix, and if the partition block is 8x8, an 8x48 matrix may be applied as a transform matrix.
  • LFNST index signaling is performed in units of coding units. Accordingly, in the case of ISP prediction mode and applying LFNST to all partition blocks, the same LFNST index value may be applied to the corresponding partition blocks. That is, once the LFNST index value is transmitted at the coding unit level, the corresponding LFNST index may be applied to all partition blocks inside the coding unit. As described above, the LFNST index value may have 0, 1, 2 values, 0 indicates a case where LFNST is not applied, and 1 and 2 are two transform matrices present in one LFNST set when LFNST is applied. Points to.
  • the LFNST set is determined by the intra prediction mode, and in the ISP prediction mode, all partition blocks in the coding unit are predicted by the same intra prediction mode, so the partition blocks may refer to the same LFNST set.
  • LFNST index signaling is still performed in units of coding units, but in the case of the ISP prediction mode, it is not uniformly determined whether to apply LFNST to all partition blocks, and for each partition block through a separate condition. It is possible to determine whether to apply the LFNST index value signaled at the coding unit level or not to apply the LFNST.
  • a separate condition can be signaled in the form of a flag for each partition block through the bitstream, and if the flag value is 1, the LFNST index value signaled at the coding unit level is applied, and if the flag value is 0, LFNST is not applied. May not.
  • LFNST may be applied to the upper left Mx2 (2xM) region (here, M ⁇ N).
  • M 8
  • the upper left region becomes 8x2 (2x8), so the region in which 16 residual signals exist can be the input of the forward LFNST, and the Rx16 (R ⁇ 16) forward transformation matrix can be applied.
  • the forward LFNST matrix may be an additional matrix other than a matrix included in the current VVC standard.
  • an 8x16 matrix obtained by sampling only the upper 8 row vectors of a 16x16 matrix can be used for transformation. The complexity control method will be described in detail later.
  • LFNST may be applied to the upper left Mx1 (1xM) region (here, M ⁇ N).
  • M 16
  • the upper left region becomes 16x1 (1x16)
  • the region in which 16 residual signals exist can be the input of the forward LFNST, and the Rx16 (R ⁇ 16) forward transformation matrix can be applied.
  • the corresponding forward LFNST matrix may be an additional matrix other than a matrix included in the current VVC standard.
  • an 8x16 matrix obtained by sampling only the upper 8 row vectors of a 16x16 matrix can be used for transformation. The complexity control method will be described in detail later.
  • the first embodiment and the second embodiment may be applied at the same time, or only one of the two embodiments may be applied.
  • the compression performance improvement obtained from the existing LFNST is relatively insignificant compared to the LFNST index signaling cost because one-dimensional transformation is considered.
  • an improvement in compression performance similar to the improvement in compression performance obtained with the conventional LFNST was observed.In other words, it can be confirmed through experiment that the application of LFNST for 2xN and Nx2 for ISP contributes to the actual compression performance have.
  • LFNST in the current VVC, symmetry between intra prediction modes is applied.
  • the same LFNST set is applied to the two directional modes arranged around mode 34 (predicted diagonally by 45 degrees at the bottom right), for example, mode 18 (horizontal prediction mode) and mode 50 (vertical direction). Prediction mode), the same LFNST set is applied.
  • mode 35 to 66 LFNST is applied after transposing input data when forward LFNST is applied.
  • VVC supports a wide angle intra prediction (WAIP) mode
  • WAIP wide angle intra prediction
  • an LFNST set is derived based on the intra prediction mode modified in consideration of the WAIP mode.
  • the LFNST set is determined by utilizing symmetry as in the general intra prediction direction mode. For example, since mode -1 is symmetrical with mode 67, the same LFNST set is applied, and mode -14 is symmetrical with mode 80, so the same LFNST set is applied.
  • LFNST conversion is applied after transposing the input data before applying forward LFNST.
  • the symmetry for the LFNST described above cannot be applied, because the block to which the LFNST is applied is amorphous. Therefore, instead of applying the symmetry based on the intra prediction mode as in the LFNST of Table 2, the symmetry between the Mx2 (Mx1) block and the 2xM (1xM) block can be applied.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating symmetry between an Mx2 (Mx1) block and a 2xM (1xM) block according to an example.
  • the second mode in the Mx2 (Mx1) block can be viewed as symmetrical to the 66 in the 2xM (1xM) block, so the same LFNST set is applied to the 2xM (1xM) block and the Mx2 (Mx1) block. can do.
  • the LFNST set is selected based on the second mode instead of the 66th mode. That is, before applying the forward LFNST, the input data of the 2xM (1xM) block can be transformed and then the LFNST can be applied.
  • 20 is a diagram illustrating an example of transposing a 2xM block according to an example.
  • FIG. 20 (A) of FIG. 20 is a diagram for explaining that LFNST can be applied by reading input data in a column-first order for a 2xM block
  • FIG. 20(b) is for an Mx2 (Mx1) block. It is a diagram explaining applying LFNST by reading input data in row-first order.
  • the method of applying LFNST to the upper left Mx2 (Mx1) or 2xM (Mx1) block is as follows.
  • Figs. 20A and 20B input data is arranged to construct an input vector of forward LFNST.
  • an Mx2 block predicted in mode 2 follows the order of FIG. 20(b), and a 2xM block predicted in mode 66 is shown in FIG. 20(a).
  • the LFNST set for mode 2 can be applied.
  • the LFNST set is determined based on the modified intra prediction mode considering WAIP. As described above, a preset mapping relationship is established between the intra prediction mode and the LFNST set, which can be represented by a mapping table as shown in Table 2.
  • a mode symmetrical around the prediction mode (mode 34 in the case of the VVC standard) in a diagonal direction of 45 degrees downward from the intra prediction mode modified in consideration of WAIP is obtained, and then the corresponding symmetric mode and The LFNST set is determined based on the mapping table.
  • a mode (y) that is symmetrical around mode 34 can be derived through the following equation. The mapping table is described in more detail below.
  • the transform coefficient can be derived by multiplying the input data prepared through step 1 by the LFNST kernel.
  • the LFNST kernel may be selected from the LFNST set determined in step 2 and a pre-designated LFNST index.
  • 16 transform coefficients may be generated by multiplying the matrix with 16 input data.
  • the generated transform coefficient may be multiplied in the upper left 8x2 or 2x8 region according to the scanning order used in the VVC standard.
  • 21 illustrates a scanning sequence for an 8x2 or 2x8 area according to an example.
  • the predetermined LFNST index may be one of LFNST index values (0, 1, 2) attempted when calculating the RD cost while changing the LFNST index value during the encoding process.
  • a preset number e.g., 16
  • the LFNST set obtained from step 2 and the LFNST kernel derived from the parsed LFNST index e.g., 16x16 matrix
  • output vectors are arranged according to the row priority order as shown in (b) of FIG. 20, and in the case of the 2xM (1xM) block, output vectors are arranged in the column priority order as shown in (a) of FIG. Can be placed.
  • the input data when configuring the input vector, can be arranged according to the scanning sequence of FIG. 21, and the number of input data is reduced to adjust the computational complexity for the worst case to a certain level or less (e.g., 16 It is also possible to construct 8) input vectors instead of dogs.
  • 16 output data can be obtained after multiplying only the left 16x8 matrix from the corresponding 16x16 matrix. Complexity control for the worst case will be described later.
  • the configuration of the LFNST set may be different from the existing LFNST set.
  • kernels different from the existing LFNST kernels may be applied, or another mapping table different from the mapping table between the intra prediction mode index applied to the current VVC standard and the LFNST set may be applied.
  • the mapping table applied to the current VVC standard may be shown in Table 2.
  • the preModeIntra value refers to an intra prediction mode value changed in consideration of WAIP
  • the lfnstTrSetIdx value is an index value indicating a specific LFNST set.
  • Each LFNST set consists of two LFNST kernels.
  • the same kernels as the LFNST kernels currently applied in the VVC standard can be applied, and the mapping table is also applied. can do.
  • a mapping table different from the current VVC standard and different LFNST kernels may be applied.
  • mapping table different from LFNST kernels different from those in the current VVC standard can be applied.
  • Tables 6 to 8 below show mapping tables between an intra prediction mode value (an intra prediction mode value changed in consideration of WAIP) and an LFNST set that can be applied to an Mx2 (Mx1) block or a 2xM (1xM) block.
  • the first mapping table in Table 6 consists of 7 LFNST sets
  • the mapping table in Table 7 consists of 4 LFNST sets
  • the mapping table in Table 8 consists of 2 LFNST sets.
  • the lfnstTrSetIdx value may be fixed to 0 with respect to the preModeIntra value.
  • the application of LFNST can be restricted to keep the number of multiplications per sample (or per coefficient, per position) below a certain value.
  • the number of multiplications per sample (or per coefficient, per position) can be kept to 8 or less by applying LFNST as follows.
  • the partition block is a 4x4 block, instead of a 16x16 matrix, an 8x16 matrix that samples the top 8 rows from a 16x16 matrix in the forward direction can be applied, and a 16x8 matrix that samples the left 8 columns from a 16x16 matrix in the reverse direction can be applied.
  • an 8x48 matrix obtained by sampling the top 8 rows from a 16x48 matrix is applied instead of a 16x48 matrix in the forward direction, and a 48x8 matrix sampled from the left 8 columns from a 48x16 matrix instead of a 48x16 matrix in the reverse direction. Can be applied.
  • 16 coefficients generated after applying a 16x16 matrix to only the upper left 4x4 block when performing forward transformation are arranged in the upper left 4x4 area, and the other areas may be filled with 0 values.
  • 16 coefficients located in the upper left 4x4 block may be arranged in a scanning order to form an input vector, and then 16x16 matrices may be multiplied to generate 16 output data.
  • the generated output data is disposed in the upper left 4x4 area, and the rest area except for the upper left 4x4 area may be filled with zeros.
  • an 8xN or Nx8 (N> 8) block 16 generated after applying a 16x48 matrix to only the ROI area inside the upper left 8x8 block (remaining areas excluding the upper left 8x8 block to the lower right 4x4 block) when performing forward conversion.
  • the coefficients are arranged in the upper left 4x4 area, and all other areas may be filled with a value of 0.
  • an input vector is formed by arranging 16 coefficients located in the upper left 4x4 block according to the scanning order, and then 48 output data may be generated by multiplying a 48x16 matrix.
  • the generated output data may be filled in the ROI area, and all other areas may be filled with a value of 0.
  • an 8x16 matrix obtained by sampling the top 8 rows from a 16x16 matrix is applied instead of a 16x16 matrix in the case of forward transformation, and 16x16 in the case of inverse transformation.
  • a 16x8 matrix that samples the left 8 columns from a 16x16 matrix can be applied.
  • 16 output data generated after applying a 16x16 matrix to the upper left 8x2 or 2x8 block are arranged in the upper left 8x2 or 2x8 block, and the remaining regions may be filled with a value of 0.
  • 16 coefficients located in the upper left 8x2 or 2x8 block are arranged according to the scanning order to form an input vector, and then 16 output data may be generated by multiplying the corresponding 16x16 matrix.
  • the generated output data is disposed in the upper left 8x2 or 2x8 block, and all the remaining areas may be filled with 0 values.
  • 16 output data generated after applying a 16x16 matrix to the upper left 16x1 or 1x16 block are arranged in the upper left 16x1 or 1x16 block, and the remaining regions may be filled with a value of 0.
  • 16 coefficients located in the upper left 16x1 or 1x16 block may be arranged according to the scanning order to form an input vector, and then 16 output data may be generated by multiplying the corresponding 16x16 matrix.
  • the generated output data is disposed in the upper left 16x1 or 1x16 block, and all the remaining areas may be filled with a value of 0.
  • Another example is the number of multiplications per sample (or per coefficient, per position) based on the ISP coding unit size, not the size of the ISP partition block in order to keep the number of multiplications per sample (or per coefficient, per position) below a certain value. Can be kept to 8 or less. If there is only one block among the ISP partition blocks that satisfies the condition to which LFNST is applied, the complexity calculation for the worst case of LFNST may be applied based on the size of the corresponding coding unit rather than the size of the partition block.
  • the other 2 partitions Blocks can be set to generate 16 transform coefficients instead of 8 each (based on the encoder).
  • the LFNST index may have values of 0, 1, and 2, and 0 indicates that LFNST is not applied, and 1 and 2 indicate any one of two LFNST kernel matrices included in the selected LFNST set.
  • LFNST is applied based on the LFNST kernel matrix selected by the LFNST index. The following describes how the LFNST index is transmitted in the current VVC standard.
  • the LFNST index may be transmitted once per coding unit (CU), and in the case of a dual-tree, individual LFNST indexes may be signaled for each luma block and chroma block.
  • the LFNST index value is set to a default value of 0 (infer).
  • the case where the LFNST index value is inferred to be 0 is as follows.
  • the horizontal or vertical length of the luma block of the coding unit exceeds the size of the maximum luma transform that can be transformed, for example, when the maximum luma transform size that can be transformed is 64, the luma block of the coding block is If the size is equal to 128x16, LFNST cannot be applied.
  • the size of the maximum luma transform is exceeded for each of the coding units for the luma component and the coding units for the chroma component. That is, whether the luma block exceeds the maximum luma transform size that can be transformed is checked, and for the chroma block, the horizontal/vertical length of the corresponding luma block for the color format and the maximum luma transform size that can be transformed are exceeded. Whether or not it is checked. For example, when the color format is 4:2:0, the horizontal/vertical length of the corresponding luma block is twice the corresponding chroma block, and the transform size of the corresponding luma block is twice the corresponding chroma block. As another example, when the color format is 4:4:4, the horizontal/vertical length and the transform size of the corresponding luma block are the same as the corresponding chroma block.
  • a 64-length conversion or a 32-length conversion means a conversion applied to a width or length having a length of 64 or 32, respectively, and “conversion size” may mean a corresponding length of 64 or 32.
  • the LFNST index can be transmitted only when both the horizontal length and the vertical length of the coding unit are 4 or more.
  • the LFNST index can be signaled only when both the horizontal length and the vertical length of the corresponding component (ie, luma or chroma component) are 4 or more.
  • the LFNST index may be signaled when both the horizontal length and the vertical length of the luma component are 4 or more.
  • the last non-zero coefficient position is not the DC position (the upper-left position of the block)
  • the dual-tree type luma block the last non-zero coefficient position is not the DC position
  • LFNST Transfer the index.
  • the LNFST index is transmitted if at least one of the last non-zero coefficient position for Cb and the last non-zero coefficient position for Cr is not a DC position.
  • the LFNST index is transmitted.
  • the position of the last non-zero coefficient for the corresponding transform block is not checked to determine whether the LFNST index is signaled. That is, when the CBF value is 0, since transformation is not applied to the corresponding block, the position of the last non-zero coefficient may not be considered when checking the condition for LFNST index signaling.
  • LFNST transform coefficients may exist in eight positions from the DC position according to the transform coefficient scanning order in the VVC standard, and all remaining positions are filled with zeros.
  • LFNST transform coefficients may exist at 16 positions from the DC position according to the transform coefficient scanning order in the VVC standard, and all remaining positions are filled with zeros.
  • LFNST index signaling can be omitted.
  • the ISP mode may be applied only to a luma block or may be applied to both a luma block and a chroma block.
  • a corresponding coding unit is divided into two or four partition blocks to be predicted, and a transform may be applied to the corresponding partition blocks, respectively. Therefore, when determining the condition for signaling the LFNST index in units of coding units, it is necessary to take into account the fact that LFNST can be applied to each of the corresponding partition blocks.
  • the ISP prediction mode is applied only to a specific component (eg, a luma block)
  • the LFNST index must be signaled in consideration of the fact that only the corresponding component is divided into partition blocks. LFNST index signaling methods available in ISP mode are summarized as follows.
  • the LFNST index may be transmitted once per coding unit (CU), and in the case of a dual-tree, individual LFNST indexes may be signaled for each luma block and chroma block.
  • the LFNST index value is set to a default value of 0 (infer).
  • the case where the LFNST index value is inferred to be 0 is as follows.
  • the horizontal or vertical length of the luma block of the coding unit exceeds the size of the maximum luma transform that can be transformed, for example, when the maximum luma transform size that can be transformed is 64, the luma block of the coding block is If the size is equal to 128x16, LFNST cannot be applied.
  • LFNST index signaling may be omitted and the LFNST index value may be inferred as 0.
  • the maximum transform block size is exceeded for each of the coding unit or partition block for the luma component and the coding unit or partition block for the chroma component. That is, if the horizontal and vertical lengths of the coding unit or partition block for luma are compared with the maximum luma transform size, respectively, if any one is greater than the maximum luma transform size, LFNST is not applied, and in the case of the coding unit or partition block for chroma, the color The horizontal/vertical length of the corresponding luma block for the format and the size of the maximum luma transform capable of maximum conversion are compared.
  • the horizontal/vertical length of the corresponding luma block is twice the corresponding chroma block
  • the transform size of the corresponding luma block is twice the corresponding chroma block.
  • the horizontal/vertical length and the transform size of the corresponding luma block are the same as the corresponding chroma block.
  • the LFNST index can be transmitted only when both the horizontal length and the vertical length of the partition block are 4 or more.
  • the LFNST index is only used when the size of the partition block is equal to or greater than the 2xM (1xM) or Mx2 (Mx1) block. Can be transmitted.
  • the PxQ block is equal to or greater than the RxS block, it means that P ⁇ R and Q ⁇ S.
  • the LFNST index can be transmitted only when the partition block is equal to or larger than the minimum size applicable to the LFNST.
  • the LFNST index can be signaled only when the partition block for the luma or chroma component is equal to or larger than the minimum size to which LFNST is applicable.
  • the LFNST index can be signaled only when the partition block for the luma component is equal to or larger than the minimum size applicable to the LFNST.
  • an MxN block is greater than or equal to a KxL block implies that M is greater than or equal to K and N is greater than or equal to L. That the MxN block is greater than the KxL block means that M is greater than or equal to K and N is greater than or equal to L, and M is greater than K or N is greater than L.
  • an MxN block is less than or equal to a KxL block it means that M is less than or equal to K and N is less than or equal to L, and that an MxN block is less than or equal to a KxL block means that M is less than or equal to K and N is less than L. It is equal to or equal to, meaning that M is less than K or N is less than L.
  • the LFNST index can be transmitted. If it is a dual tree type and is a chroma block, all partition blocks for Cb (if ISP mode is not applied to the chroma component, the number of partition blocks is considered to be one), the position of the last non-zero coefficient and all partitions for Cr. The LNFST index can be transmitted if at least one of the positions of the last non-zero coefficients is not a DC position (if the ISP mode is not applied to the chroma component, the number of partition blocks is considered to be one).
  • the position of the last non-zero coefficient for the corresponding partition block is not checked in order to determine whether the LFNST index is signaled. That is, when the CBF value is 0, the transform is not applied to the corresponding block. Therefore, when checking the condition for LFNST index signaling, the position of the last non-zero coefficient for the corresponding partition block is not considered.
  • each partition block is For a partition block, if the CBF value for Cb is 0 and the CBF value for Cr is 1, only the position of the last non-zero coefficient for Cr is checked to determine whether to signal the corresponding LFNST index. 3) In the case of a single tree type, the luma component For all partition blocks of the, Cb and Cr components, the position of the last non-zero coefficient may be checked only for blocks having a CBF value of 1 to determine whether to signal the LFNST index.
  • image information may be configured so that the position of the last non-zero coefficient is not checked, and an embodiment of this is as follows.
  • LFNST index signaling may be allowed without checking the position of the last non-zero coefficient for both the luma block and the chroma block. That is, even if the position of the last non-zero coefficient for all partition blocks is the DC position or the corresponding CBF value is 0, the corresponding LFNST index signaling can be allowed.
  • the check for the position of the last non-zero coefficient may be omitted for only the luma block, and in the case of the chroma block, the position of the last non-zero coefficient in the above-described scheme may be checked.
  • LFNST index signaling is allowed without checking the position of the last non-zero coefficient.
  • the last non-zero It is possible to determine whether to signal the corresponding LFNST index by checking whether there is a DC position relative to the position of the coefficient.
  • the method i or ii may be applied. That is, in the case of ISP mode and applying number i to the single tree type, the check for the position of the last non-zero coefficient for both the luma block and the chroma block may be omitted, and LFNST index signaling may be allowed.
  • ii is applied to omit the check for the position of the last non-zero coefficient for the partition blocks for the luma component, and the partition blocks for the chroma component (if ISP is not applied for the chroma component, the partition block
  • the number may be considered to be 1), it is possible to determine whether to signal the corresponding LFNST index by performing a check on the position of the last non-zero coefficient in the above-described manner.
  • E. LFNST index signaling can be omitted when it is confirmed that a transform coefficient exists in a location other than a location where the LFNST transform coefficient can exist even for one of all partition blocks.
  • LFNST transform coefficients may exist in eight positions from the DC position according to the transform coefficient scanning order in the VVC standard, and all remaining positions are filled with zeros.
  • LFNST transform coefficients may exist at 16 positions from the DC position according to the transform coefficient scanning order in the VVC standard, and all remaining positions are filled with zeros. You lose.
  • LFNST index signaling can be omitted.
  • the region in which the LFNST transform coefficient can be located can be designated as follows.
  • the area outside the area where the transform coefficient can be located may be filled with 0, and if a non-zero transform coefficient exists in the area that should be filled with 0 when LFNST is applied, LFNST index signaling may be omitted.
  • 16 LFNST transform coefficients can be generated, and if the transform coefficients are arranged in the scanning order as shown in FIG. 20, 16 transform coefficients are arranged in the scanning order from the DC position and the rest Areas can be filled with zeros. That is, in a 2xN or Nx2 (N> 8) partition block, an area other than the upper left 2x8 or 8x2 block may be filled with zeros. Even for a 2x8 or 8x2 partition block, 16 transform coefficients may be generated instead of 8 LFNST transform coefficients, and in this case, a region that must be filled with zeros does not occur.
  • LFNST index signaling may be omitted and the LFNST index may be inferred as 0.
  • 16 LFNST transform coefficients can be generated and if the transform coefficients are arranged in the scanning order from left to right or from top to bottom, 16 transform coefficients in the corresponding scanning order from the DC position Is placed and can be filled with zeros for the rest of the area. That is, in the 1xN or Nx1 (N> 16) partition block, an area other than the upper left 1x16 or 16x1 block may be filled with zeros.
  • 16 transform coefficients may be generated instead of 8 LFNST transform coefficients, and in this case, a region that must be filled with zeros does not occur.
  • LFNST index signaling may be omitted and the LFNST index may be inferred as 0.
  • the length condition is independently viewed for the horizontal direction and the vertical direction, and DST-7 is applied instead of DCT-2 without signaling for the MTS index. It is determined whether the horizontal or vertical length is greater than or equal to 4 and less than or equal to 16, and a first-order transformation kernel is determined according to the determination result. Accordingly, in the case where LFNST can be applied while in the ISP mode, the following conversion combination configuration is possible.
  • the first-order conversion decision condition when the ISP included in the current VVC standard can be followed.
  • each of the horizontal and vertical directions independently checks whether the length condition (a condition equal to or greater than 4 and equal to or less than 16) is satisfied, and if it is satisfied, DST-7 is used instead of DCT-2 for first-order transformation. If applicable and not satisfied, DCT-2 can be applied.
  • DCT-2 can be applied to both horizontal and vertical directions.
  • the conditions for determining the first-order conversion when the ISP included in the current VVC standard can be followed. In other words, it checks whether the length condition (a condition equal to or greater than 4 and equal to or less than 16) is satisfied independently for the horizontal and vertical directions, and if it is satisfied, DST-7 is applied instead of DCT-2, and if not, DCT-2 can be applied.
  • the length condition a condition equal to or greater than 4 and equal to or less than 16
  • the LFNST index may be configured to be transmitted for each partition block rather than for each coding unit.
  • LFNST index signaling scheme it is considered that only one partition block exists in the unit in which the LFNST index is transmitted, and whether to signal the LFNST index may be determined.
  • an embodiment of an LFNST kernel that can be applied to a 2xN or Nx2 (N ⁇ 8) partition block in the ISP mode is shown.
  • the LFNST kernel below may be applied to the upper left 2x8 or 8x2 area of the 2xN or Nx2 (N ⁇ 8) partition block, and the corresponding LFNST kernel may be used for the LFNST described in the above-described embodiments.
  • Tables 9 to 11 show examples of four LFNST sets, and each LFNST set is composed of two LFNST kernel candidates, that is, an LFNST kernel matrix. This is a method of selecting one set from among four LFNST sets as shown in Table 2.
  • the LFNST kernels shown in Tables 9 to 11 are defined according to the grammar of the C/C++ programming language, and g_lfnst_2x8_8x2[4][2][16][16], which are arrays storing LFNST kernel data, are total [2] indicates that the LFNST set is composed of two LFNST kernel candidates, and [16][16] indicates that each LFNST kernel is composed of a 16x16 matrix.
  • Each 16x16 matrix in Tables 9 to 11 represents a matrix used for forward LFNST transformation. That is, one row becomes one transform basis vector (1x16 vector), and is multiplied by input data composed of first-order transform coefficients.
  • Tables 12 to 14 show examples of two LFNST sets, and each LFNST set is composed of two LFNST kernel candidates, that is, an LFNST kernel matrix.
  • the LFNST kernels shown in Tables 12 to 14 are defined according to the grammar of the C/C++ programming language, and g_lfnst_2x8_8x2[2][2][16][16], which are arrays storing LFNST kernel data, are total [2] indicates that the LFNST set is composed of two LFNST kernel candidates, and [16][16] indicates that each LFNST kernel is composed of a 16x16 matrix.
  • Each 16x16 matrix in Tables 12 to 14 represents a matrix used for forward LFNST transformation. That is, one row becomes one transform basis vector (1x16 vector), and is multiplied by input data composed of first-order transform coefficients.
  • Tables 15 to 17 show an example in which one LFNST set and one LFNST set are composed of two LFNST kernel candidates, that is, an LFNST kernel matrix.
  • the LFNST kernels shown in Tables 15 to 17 are defined according to the grammar of the C/C++ programming language, and [2] in g_lfnst_2x8_8x2[1][2][16][16], which is an array storing LFNST kernel data, is 1 [2] indicates that the LFNST set is composed of two LFNST kernel candidates, and [16][16] indicates that each LFNST kernel is composed of a 16x16 matrix.
  • Each 16x16 matrix in Tables 15 to 17 represents a matrix used for forward LFNST transformation. That is, one row becomes one transform basis vector (1x16 vector), and is multiplied by input data composed of first-order transform coefficients.
  • the LFNST kernel that can be applied to the 2xN or Nx2 (N ⁇ 8) partition block in the ISP mode (the corresponding LFNST kernel can be applied to the upper left 2x8 or 8x2 area in the 2xN or Nx2 (N ⁇ 8) partition block) ) And various methods in which the corresponding LFNST kernel is applied are presented.
  • a 2xN or Nx2 coding unit or a transform unit may exist, and even for such a 2xN or Nx2 coding unit or a transform unit (N ⁇ 8), LFNST applied when the ISP mode is applied.
  • the kernel can be applied.
  • the LFNST kernel applied to the 2xN or Nx2 coding unit or transformation unit (N ⁇ 8) may be the LFNST kernel applied to the 2xN or Nx2 (N ⁇ 8) ISP partition block, in the same way as in the ISP mode (for example, , Application of the corresponding LFNST kernel to the upper left 2x8 or 8x2 area, the embodiments described with reference to FIGS. 19 to 21, the method of signaling the LFNST index in case of the ISP mode, and the embodiments described with reference to Tables 6 to 17 Etc. may be applied) LFNST may be applied.
  • only one LFNST candidate may be applied.
  • the LFNST index value is 2
  • the LFNST index value is 1, one of two LFNST candidates can be selected according to the intra prediction mode.
  • the LFNST index value of 0 indicates a case in which LFNST is not applied.
  • Table 2 may be applied to the intra prediction mode, the LFNST set, and the mapping table, and one of two candidates included in the LFNST set selected from Table 2 may be selected from the intra prediction mode. The following two embodiments show a method of selecting an LFNST candidate from an intra prediction mode value.
  • the intra prediction mode value before WAIP is considered predModeIntra
  • the predModeIntra value is from 0 to 34
  • the remainder of dividing the predModeIntra value by 2 is 0, select the first LFNST candidate and set the predModeIntra value to 2 When the remainder of the division is 1, the second LFNST candidate can be selected.
  • the predModeIntra value is 35 to 83, when the predModeIntra value divided by 2 is 0, the second LFNST candidate may be selected, and when the predModeIntra value divided by 2 is 1, the first LFNST candidate may be selected.
  • predModeIntra is the changed prediction mode value in consideration of WAIP (can have a value from -14 to 83), and the remainder of dividing the predModeIntra value by 2 is 0, the first LFNST candidate is selected, When the remainder of the predModeIntra value divided by 2 is 1, the second LFNST candidate may be selected.
  • the first LFNST candidate corresponds to a case where the LFNST index value (lfnstIdx) is 1
  • the second LFNST candidate may correspond to the case where the LFNST index value (lfnstIdx) is 2.
  • a method of selecting one of the two LFNST candidates from the intra prediction mode value as suggested in the above embodiments may be applied.
  • the method may be applied only when both the horizontal and vertical lengths of the ISP partition block are greater than or equal to 4.
  • FIG. 22 is a flowchart illustrating an operation of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present document.
  • FIG. 22 Each step disclosed in FIG. 22 is based on some of the contents described above in FIGS. 4 to 21. Accordingly, detailed descriptions overlapping with those described above in FIGS. 3 to 21 will be omitted or simplified.
  • the decoding apparatus 300 may receive residual information from a bitstream.
  • the decoding apparatus 300 may decode information about quantized transform coefficients for the current block from the bitstream, and based on information about quantized transform coefficients for the current block, Quantized transform coefficients can be derived.
  • Information on quantized transform coefficients for the target block may be included in a sequence parameter set (SPS) or a slice header, information on whether or not a simplified transform (RST) is applied, information on a simplification factor, At least one of information on the minimum transform size to which the simplified transform is applied, information on the maximum transform size to which the simplified transform is applied, the size of the simplified inverse transform, and information on a transform index indicating any one of transform kernel matrices included in the transform set It may include.
  • the decoding apparatus may further receive information on an intra prediction mode for the current block and information on whether an ISP is applied to the current block.
  • the decoding apparatus may derive whether the current block is divided into a predetermined number of sub-partition transform blocks by receiving and parsing flag information indicating whether to apply the ISP coding or the ISP mode.
  • the current block may be a coding block.
  • the decoding apparatus may derive the size and number of sub-partition blocks to be divided through flag information indicating in which direction the current block is to be divided.
  • the sub-partition block may have a side length of less than 4.
  • the sub-partition block may be an Nx2 (2xN) or Nx1 (1xN) block.
  • the same intra prediction mode is applied to the sub-partition block divided from the current block, and the decoding apparatus may derive a prediction sample for each sub-partition block. That is, the decoding apparatus sequentially performs intra prediction according to the division type of the sub-partition blocks, for example, horizontally or vertically, from left to right, or from top to bottom. For the leftmost or uppermost sub-block, a reconstructed pixel of an already coded coding block is referred to as in a conventional intra prediction method.
  • the intra prediction mode may be derived using the symmetry of the Mx2 (Mx1) block and the 2xM (1xM) block.
  • the decoding apparatus 300 may derive transform coefficients by performing inverse quantization on residual information about the current block, that is, quantized transform coefficients (S2210).
  • the derived transform coefficients may be arranged according to the reverse diagonal scan order in units of 4 ⁇ 4 blocks, and the transform coefficients in the 4 ⁇ 4 block may also be arranged according to the reverse diagonal scan order. That is, transform coefficients subjected to inverse quantization may be arranged according to a reverse scan order applied in a video codec such as in VVC or HEVC.
  • the transform coefficient derived based on such residual information may be an inverse quantized transform coefficient as described above, or may be a quantized transform coefficient. That is, the transform coefficient may be data capable of checking whether the current block is non-zero data regardless of whether or not quantization is performed.
  • the decoding apparatus may derive modified transform coefficients by applying LFNST to the transform coefficient.
  • LFNST is a non-separated transform that applies a transform without separating the coefficients in a specific direction, unlike a first-order transform that transforms coefficients to be transformed in a vertical or horizontal direction.
  • This non-separated transform may be a low-frequency non-separated transform in which forward transform is applied only to a low frequency region, not to the entire block.
  • the LFNST index information may be received as syntax information, and the syntax information may be received as a binarized bin string including 0s and 1s.
  • the syntax element of the LFNST index may indicate whether an inverse LFNST or an inverse non-separated transform is applied, and any one of a transform kernel matrix included in the transform set, and the transform set includes two transform kernel matrices. In this case, there may be three values of the syntax element of the conversion index.
  • the syntax element value for the LFNST index is 0 indicating a case where inverse LFNST is not applied to the target block, 1 indicating the first transformation kernel matrix among transformation kernel matrices, and two of the transformation kernel matrices. It may include 2 indicating the th transform kernel matrix.
  • the intra prediction mode information and LFNST index information may be signaled at a coding unit level.
  • the decoding apparatus may further determine whether the transform coefficient exists in a second area other than the first area at the upper left of the current block. If the transform coefficient does not exist in the second area, the LFNST index is determined. You can parse it.
  • the modified transform coefficient may be derived by applying LFNST to the transform coefficient (S2220).
  • the decoding apparatus applies the LFNST matrix to a preset number of transform coefficients in the upper left MX 2 region or 2 XM (M ⁇ N) region of the sub partition block (MX 2)
  • 2 XM modified transform coefficients
  • the sub-partition block is an NX 1 block or 1 XN block
  • the upper left MX 1 area or 1 XM (M ⁇ N) area of the sub-partition block (MX 1) or (1 XM) modified transform coefficients may be derived by applying the LFNST matrix to a preset number of transform coefficients of.
  • the preset number may be 8 or 16.
  • the decoding apparatus uses a preset LFNST set and an LFNST kernel (e.g., a 16x16 matrix) derived from the parsed LFNST index. After selection, the output vector can be derived by multiplying the LFNST kernel and the corresponding input vector.
  • LFNST kernel e.g., a 16x16 matrix
  • (M X 2) modified transform coefficients and (M X 1) modified transform coefficients may be arranged in the M X 2 area and the M X 1 area according to the row priority order.
  • the decoding device is the LFNST kernel derived from the preset LFNST set and the parsed LFNST index (e.g., 16x8 matrix ), then the output vector can be derived by multiplying the LFNST kernel and the corresponding input vector.
  • (2 X M) modified transform coefficients and (1 X M) modified transform coefficients may be arranged in the 2 X M area and 1 X M area according to a column priority order.
  • the remaining sub-partition block areas in which the modified transform coefficients are not arranged may be filled with zeros. This means that zero-out has been performed for LFNST.
  • the LFNST set for deriving the LFNST matrix may be derived based on the intra prediction mode of the current block, and the number of LFNST sets may be any one of 7, 4, 3, 2, and 1.
  • mode 2 in the Mx2 (Mx1) block can be regarded as symmetrical with mode 66 in the 2xM (1xM) block, so the same LFNST set can be applied to the 2xM (1xM) block and the Mx2 (Mx1) block. have.
  • the LFNST set applied to the Mx2 (Mx1) block to the 2xM (1xM) block the LFNST set is selected based on the second mode instead of the 66th mode. That is, before applying the LFNST, the input data of the 2xM (1xM) block can be transposed and then the LFNST can be applied.
  • LFNST for a sub-partition block having a width or height of 2 or less may be applied to the current block even if the ISP is not applied to the current block. That is, when the width or height of the current block (coding block or transform block) is 2 or less, the above-described LFNST set selection, the size of the LFNST matrix, and the arrangement of the modified transform coefficients may be applied.
  • the decoding apparatus may derive residual samples for the current block based on the first-order inverse transform of the modified transform coefficient (S2230).
  • a conventional separation transform may be used, or the above-described MTS may be used.
  • the decoding apparatus 200 may generate reconstructed samples based on residual samples for the current block and prediction samples for the current block (S2240).
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating an operation of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present document.
  • FIG. 23 Each step disclosed in FIG. 23 is based on some of the contents described above in FIGS. 4 to 21. Accordingly, detailed descriptions overlapping with those described above in FIGS. 2 and 4 to 21 will be omitted or simplified.
  • the encoding apparatus may derive a prediction sample for a current block based on an intra prediction mode applied to the current block, and derive a residual sample for the current block based on the prediction sample (S2310). .
  • the encoding apparatus may perform prediction for each sub-partition transform block.
  • the encoding device can determine whether to apply ISP coding or ISP mode to the current block, that is, the coding block, and determine in which direction the current block is to be divided according to the determination result, and derive the size and number of sub-blocks to be divided. can do.
  • the sub-partition block may have a side length of less than 4.
  • the sub-partition block may be an Nx2 (2xN) or Nx1 (1xN) block.
  • the same intra prediction mode is applied to the sub-partition block divided from the current block, and the decoding apparatus may derive a prediction sample for each sub-partition block. That is, the decoding apparatus sequentially performs intra prediction according to the division type of the sub-partition blocks, for example, horizontally or vertically, from left to right, or from top to bottom. For the leftmost or uppermost sub-block, a reconstructed pixel of an already coded coding block is referred to as in a conventional intra prediction method.
  • the intra prediction mode may be derived using the symmetry of the Mx2 (Mx1) block and the 2xM (1xM) block.
  • the encoding apparatus may derive transform coefficients for the current block based on the first-order transform for the residual sample (S2320).
  • the first-order transform may be performed through a plurality of transform kernels, and in this case, a transform kernel may be selected based on an intra prediction mode.
  • the encoding device may determine whether to perform quadratic transformation or non-separated transformation, specifically LFNST on the transform coefficients for the current block, and derive the modified transform coefficients by applying LFNST to the transform coefficient.
  • the modified transform coefficient may be derived by applying LFNST to the transform coefficient (S2330).
  • LFNST is a non-separated transform that applies a transform without separating the coefficients in a specific direction, unlike a first-order transform that transforms coefficients to be transformed in a vertical or horizontal direction.
  • the non-separated transformation may be a low-frequency non-separated transformation in which the transformation is applied only to a low frequency region, not the entire target block to be transformed.
  • the encoding apparatus applies the LFNST matrix to the transform coefficients of the upper left MX 1 area or 1 XM (M ⁇ N) area of the sub-partition block to modify 8 or 16 pieces of the above. Transformed coefficients can be derived.
  • LFNST may be applied to the upper left Mx2 (2xM) region (here, M ⁇ N).
  • M 8
  • the upper left region becomes 8x2 (2x8)
  • the region in which 16 residual signals exist can be the input of the forward LFNST
  • the Rx16 (R ⁇ 16) forward transformation matrix can be applied.
  • R can be 8 or 16.
  • LFNST may be applied to the upper left Mx1 (1xM) region (here, M ⁇ N).
  • M 16
  • the upper left region becomes 16x1 (1x16)
  • the region in which 16 residual signals exist can be the input of the forward LFNST, and the Rx16 (R ⁇ 16) forward transformation matrix can be applied.
  • R may be 8 or 16.
  • the transform coefficients of the MX 2 area and the MX 1 area are arranged one-dimensionally according to the row-priority order and calculated with the forward LFNST matrix. It can be arranged and computed with the forward LFNST matrix.
  • the encoding device may zero out the remaining sub-partition block regions in which the modified transform coefficients are not arranged.
  • the LFNST set for deriving the LFNST matrix may be derived based on the intra prediction mode of the current block, and the number of LFNST sets may be any one of 7, 4, 3, 2, and 1.
  • mode 2 in the Mx2 (Mx1) block can be regarded as symmetrical with mode 66 in the 2xM (1xM) block, so the same LFNST set can be applied to the 2xM (1xM) block and the Mx2 (Mx1) block. have.
  • the LFNST set applied to the Mx2 (Mx1) block to the 2xM (1xM) block the LFNST set is selected based on the second mode instead of the 66th mode. That is, before applying the LFNST, the input data of the 2xM (1xM) block can be transposed and then the LFNST can be applied.
  • LFNST for a sub-partition block having a width or height of 2 or less may be applied to the current block even if the ISP is not applied to the current block. That is, when the width or height of the current block (coding block or transform block) is 2 or less, the above-described LFNST set selection, the size of the LFNST matrix, and the arrangement of the modified transform coefficients may be applied.
  • the encoding apparatus derives quantized transform coefficients by performing quantization based on the modified transform coefficients for the current block, information on the quantized transform coefficients, and LFNST index information indicating the LFNST matrix when LFNST can be applied.
  • Image information including and may be encoded and output (S2340).
  • the encoding apparatus may generate residual information including information on quantized transform coefficients.
  • the residual information may include the above-described conversion related information/syntax element.
  • the encoding device may encode image/video information including residual information and output it in the form of a bitstream.
  • the encoding apparatus may generate information about quantized transform coefficients and encode information about the generated quantized transform coefficients.
  • the syntax element of the LFNST index may indicate whether (inverse) LFNST is applied and any one of the LFNST matrices included in the LFNST set.
  • the LFNST index There can be three values of the syntax element of.
  • an LFNST index may be encoded for each of a luma block and a chroma block.
  • the syntax element value for the transformation index is 0 indicating a case where (inverse) LFNST is not applied to the current block, 1 indicating the first LFNST matrix among LFNST matrices, and the second LFNST matrix among LFNST matrices Can be derived as 2 indicating.

Landscapes

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Abstract

본 문서에 따른 영상 디코딩 방법은 현재 블록에 ISP가 적용되고, 서브 파티션 블록의 폭 또는 높이가 2이하인 경우, 상기 변환 계수에 LFNST를 적용하여 수정된 변환 계수를 도출하는 단계와; 상기 수정된 변환 계수들에 대한 역 1차 변환을 기반으로 상기 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 단계; 및 상기 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 기반으로 복원 픽처를 생성하는 단계를 포함하되, 상기 서브 파티션 블록이 N X 2 블록 또는 2 X N 블록인 경우, 상기 서브 파티션 블록의 좌상단 M X 2 영역 또는 2 X M (M≤N) 영역의 기설정된 개수의 변환 계수들에 LFNST 매트릭스를 적용하여 (M X 2) 개 또는 (2 X M) 개의 수정된 변환 계수들을 도출하는 것을 특징으로 한다.

Description

변환에 기반한 영상 코딩 방법 및 그 장치
본 문서는 영상 코딩 기술에 관한 것으로서 보다 상세하게는 영상 코딩 시스템에서 변환(transform)에 기반한 영상 코딩 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
최근 4K 또는 8K 이상의 UHD(Ultra High Definition) 영상/비디오와 같은 고해상도, 고품질의 영상/비디오에 대한 수요가 다양한 분야에서 증가하고 있다. 영상/비디오 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상/비디오 데이터에 비해 상대적으로 전송되는 정보량 또는 비트량이 증가하기 때문에 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 데이터를 전송하거나 기존의 저장 매체를 이용해 영상/비디오 데이터를 저장하는 경우, 전송 비용과 저장 비용이 증가된다.
또한, 최근 VR(Virtual Reality), AR(Artificial Realtiy) 컨텐츠나 홀로그램 등의 실감 미디어(Immersive Media)에 대한 관심 및 수요가 증가하고 있으며, 게임 영상과 같이 현실 영상과 다른 영상 특성을 갖는 영상/비디오에 대한 방송이 증가하고 있다.
이에 따라, 상기와 같은 다양한 특성을 갖는 고해상도 고품질의 영상/비디오의 정보를 효과적으로 압축하여 전송하거나 저장하고, 재생하기 위해 고효율의 영상/비디오 압축 기술이 요구된다.
본 문서의 기술적 과제는 영상 코딩 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 문서의 다른 기술적 과제는 변환 인덱스 코딩의 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 문서의 또 다른 기술적 과제는 2 이하의 폭 및 높이를 갖는 서브 파티션 블록에 LFNST를 적용하는 영상 코딩 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 문서의 일 실시예에 따르면, 디코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 디코딩 방법을 제공한다. 상기 방법은 현재 블록에 ISP가 적용되고, 서브 파티션 블록의 폭 또는 높이가 2이하인 경우, 상기 변환 계수에 LFNST를 적용하여 수정된 변환 계수를 도출하는 단계와; 상기 수정된 변환 계수들에 대한 역 1차 변환을 기반으로 상기 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 단계; 및 상기 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 기반으로 복원 픽처를 생성하는 단계를 포함하되, 상기 서브 파티션 블록이 N X 2 블록 또는 2 X N 블록인 경우, 상기 서브 파티션 블록의 좌상단 M X 2 영역 또는 2 X M (M≤N) 영역의 기설정된 개수의 변환 계수들에 LFNST 매트릭스를 적용하여 (M X 2) 개 또는 (2 X M) 개의 수정된 변환 계수들을 도출할 수 있다.
본 문서의 일 실시예에 따르면, 인코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 인코딩 방법을 제공한다. 상기 방법은 레지듀얼 샘플에 1차 변환을 적용하여 변환 계수를 도출하는 단계; 및 상기 현재 블록에 ISP가 적용되고, 서브 파티션 블록의 폭 또는 높이가 2이하인 경우, 상기 변환 계수에 LFNST를 적용하여 수정된 변환 계수를 도출하는 단계와; 상기 수정된 변환 계수에 대한 정보를 포함하는 레지듀얼 정보를 인코딩하는 단계를 포함하되, 상기 서브 파티션 블록이 N X 2 블록 또는 2 X N 블록인 경우, 상기 서브 파티션 블록의 좌상단 M X 2 영역 또는 2 X M (M≤N) 영역의 변환 계수들에 LFNST 매트릭스를 적용하여 8 또는 16개의 상기 수정된 변환 계수들을 도출할 수 있다.
본 문서의 또 다른 일 실시예에 따르면, 인코딩 장치에 의하여 수행된 영상 인코딩 방법에 따라 생성된 인코딩된 영상 정보 및 비트스트림이 포함된 영상 데이터가 저장된 디지털 저장 매체가 제공될 수 있다.
본 문서의 또 다른 일 실시예에 따르면, 디코딩 장치에 의하여 상기 영상 디코딩 방법을 수행하도록 야기하는 인코딩된 영상 정보 및 비트스트림이 포함된 영상 데이터가 저장된 디지털 저장 매체가 제공될 수 있다.
본 문서에 따르면 전반적인 영상/비디오 압축 효율을 높일 수 있다.
본 문서에 따르면 변환 인덱스 코딩의 효율을 높일 수 있다.
본 문서의 또 다른 기술적 과제는 2 이하의 폭 및 높이를 갖는 서브 파티션 블록에 LFNST를 적용하는 영상 코딩 방법 및 장치를 제공한다.
본 명세서의 구체적인 일례를 통해 얻을 수 있는 효과는 이상에서 나열된 효과로 제한되지 않는다. 예를 들어, 관련된 기술분야의 통상의 지식을 자긴 자(a person having ordinary skill in the related art)가 본 명세서로부터 이해하거나 유도할 수 있는 다양한 기술적 효과가 존재할 수 있다. 이에 따라 본 명세서의 구체적인 효과는 본 명세서에 명시적으로 기재된 것에 제한되지 않고, 본 명세서의 기술적 특징으로부터 이해되거나 유도될 수 있는 다양한 효과를 포함할 수 있다.
도 1은 본 문서가 적용될 수 있는 비디오/영상 코딩 시스템의 예를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 문서가 적용될 수 있는 비디오/영상 인코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 3은 본 문서가 적용될 수 있는 비디오/영상 디코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 4는 본 문서가 적용되는 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 예시적으로 나타낸다.
도 5는 본 문서의 일 실시예에 따른 다중 변환 기법을 개략적으로 나타낸다.
도 6은 65개 예측 방향의 인트라 방향성 모드들을 예시적으로 나타낸다.
도 7은 본 문서의 일 실시예에 따른 RST를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 예에 따라 순방향 1차 변환의 출력 데이터를 1차원 벡터로 배열하는 순서를 도시한 도면이다.
도 9는 일 예에 따라 순방향 2차 변환의 출력 데이터를 2차원 블록으로 배열하는 순서를 도시한 도면이다.
도 10은 본 문서의 일 실시예에 따른 광각 인트라 예측 모드들을 도시한 도면이다.
도 11은 LFNST가 적용되는 블록 모양을 도시한 도면이다.
도 12는 일 예에 따라 순방향 LFNST의 출력 데이터의 배열을 도시한 도면이다.
도 13은 일 예에 따라 순방향 LFNST에 대한 출력 데이터 수를 최대 16개로 한정한 것을 나타낸 도면이다.
도 14는 일 예에 따라 4x4 LFNST가 적용되는 블록에서의 제로 아웃을 도시하는 도면이다.
도 15는 일 예에 따라 8x8 LFNST가 적용되는 블록에서의 제로 아웃을 도시하는 도면이다.
도 16은 다른 일 예에 따라 8x8 LFNST가 적용되는 블록에서의 제로 아웃을 도시하는 도면이다.
도 17은 하나의 코딩 블록이 분할되는 서브 블록의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 18은 하나의 코딩 블록이 분할되는 서브 블록의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 19는 일 예에 따른 Mx2 (Mx1) 블록과 2xM (1xM) 블록의 대칭성을 도시한 도면이다.
도 20은 일 예에 따라 2xM 블록을 트랜스포즈한 예시를 도시한 도면이다.
도 21은 일 예에 따른 8x2 또는 2x8 영역에 대한 스캐닝 순서를 도시한 것이다.
도 22는 본 문서의 일 실시예에 따른 비디오 디코딩 장치의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 23은 본 문서의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 장치의 동작을 도시하는 흐름도이다.
본 문서는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 문서를 특정 실시예에 한정하려고 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 상용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 문서의 기술적 사상을 한정하려는 의도로 사용되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 문서에서 설명되는 도면상의 각 구성들은 서로 다른 특징적인 기능들에 관한 설명의 편의를 위해 독립적으로 도시된 것으로서, 각 구성들이 서로 별개의 하드웨어나 별개의 소프트웨어로 구현된다는 것을 의미하지는 않는다. 예컨대, 각 구성 중 두 개 이상의 구성이 합쳐져 하나의 구성을 이룰 수도 있고, 하나의 구성이 복수의 구성으로 나뉘어질 수도 있다. 각 구성이 통합 및/또는 분리된 실시예도 본 문서의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 문서의 권리범위에 포함된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 문서의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
이 문서는 비디오/영상 코딩에 관한 것이다. 예를 들어 이 문서에서 개시된 방법/실시예는 VVC (Versatile Video Coding) 표준 (ITU-T Rec. H.266), VVC 이후의 차세대 비디오/이미지 코딩 표준, 또는 그 이외의 비디오 코딩 관련 표준들(예를 들어, HEVC (High Efficiency Video Coding) 표준 (ITU-T Rec. H.265), EVC(essential video coding) 표준, AVS2 표준 등)과 관련될 수 있다.
이 문서에서는 비디오/영상 코딩에 관한 다양한 실시예들을 제시하며, 다른 언급이 없는 한 상기 실시예들은 서로 조합되어 수행될 수도 있다.
이 문서에서 비디오(video)는 시간의 흐름에 따른 일련의 영상(image)들의 집합을 의미할 수 있다. 픽처(picture)는 일반적으로 특정 시간대의 하나의 영상을 나타내는 단위를 의미하며, 슬라이스(slice)/타일(tile)는 코딩에 있어서 픽처의 일부를 구성하는 단위이다. 슬라이스/타일은 하나 이상의 CTU(coding tree unit)을 포함할 수 있다. 하나의 픽처는 하나 이상의 슬라이스/타일로 구성될 수 있다. 하나의 픽처는 하나 이상의 타일 그룹으로 구성될 수 있다. 하나의 타일 그룹은 하나 이상의 타일들을 포함할 수 있다.
픽셀(pixel) 또는 펠(pel)은 하나의 픽처(또는 영상)을 구성하는 최소의 단위를 의미할 수 있다. 또한, 픽셀에 대응하는 용어로서 '샘플(sample)'이 사용될 수 있다. 샘플은 일반적으로 픽셀 또는 픽셀의 값을 나타낼 수 있으며, 루마(luma) 성분의 픽셀/픽셀값만을 나타낼 수도 있고, 크로마(chroma) 성분의 픽셀/픽셀 값만을 나타낼 수도 있다. 또는 샘플은 공간 도메인에서의 픽셀값을 의미할 수도 있고, 이러한 픽셀값이 주파수 도메인으로 변환되면 주파수 도메인에서의 변환 계수를 의미할 수도 있다.
유닛(unit)은 영상 처리의 기본 단위를 나타낼 수 있다. 유닛은 픽처의 특정 영역 및 해당 영역에 관련된 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 하나의 유닛은 하나의 루마 블록 및 두개의 크로마(ex. cb, cr) 블록을 포함할 수 있다. 유닛은 경우에 따라서 블록(block) 또는 영역(area) 등의 용어와 혼용하여 사용될 수 있다. 일반적인 경우, MxN 블록은 M개의 열과 N개의 행으로 이루어진 샘플들(또는 샘플 어레이) 또는 변환 계수(transform coefficient)들의 집합(또는 어레이)을 포함할 수 있다.
이 문서에서 “/”와 ","는 “및/또는”으로 해석된다. 예를 들어, “A/B”는 “A 및/또는 B”로 해석되고, “A, B”는 “A 및/또는 B”로 해석된다. 추가적으로, “A/B/C”는 “A, B 및/또는 C 중 적어도 하나”를 의미한다. 또한, “A, B, C”도 “A, B 및/또는 C 중 적어도 하나”를 의미한다. (In this document, the term “/” and "," should be interpreted to indicate “and/or.” For instance, the expression “A/B” may mean “A and/or B.” Further, “A, B” may mean “A and/or B.” Further, “A/B/C” may mean “at least one of A, B, and/or C.” Also, “A/B/C” may mean “at least one of A, B, and/or C.”)
추가적으로, 본 문서에서 “또는”는 “및/또는”으로 해석된다. 예를 들어, “A 또는 B”은, 1) “A” 만을 의미하고, 2) “B” 만을 의미하거나, 3) “A 및 B”를 의미할 수 있다. 달리 표현하면, 본 문서의 “또는”은 “추가적으로 또는 대체적으로(additionally or alternatively)”를 의미할 수 있다. (Further, in the document, the term “or” should be interpreted to indicate “and/or.” For instance, the expression “A or B” may comprise 1) only A, 2) only B, and/or 3) both A and B. In other words, the term “or” in this document should be interpreted to indicate “additionally or alternatively.”)
본 명세서에서 “적어도 하나의 A 및 B(at least one of A and B)”는, “오직 A”, “오직 B” 또는 “A와 B 모두”를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 “적어도 하나의 A 또는 B(at least one of A or B)”나 “적어도 하나의 A 및/또는 B(at least one of A and/or B)”라는 표현은 “적어도 하나의 A 및 B(at least one of A and B)”와 동일하게 해석될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 “적어도 하나의 A, B 및 C(at least one of A, B and C)”는, “오직 A”, “오직 B”, “오직 C”, 또는 “A, B 및 C의 임의의 모든 조합(any combination of A, B and C)”를 의미할 수 있다. 또한, “적어도 하나의 A, B 또는 C(at least one of A, B or C)”나 “적어도 하나의 A, B 및/또는 C(at least one of A, B and/or C)”는 “적어도 하나의 A, B 및 C(at least one of A, B and C)”를 의미할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 괄호는 “예를 들어(for example)”를 의미할 수 있다. 구체적으로, “예측(인트라 예측)”로 표시된 경우, “예측”의 일례로 “인트라 예측”이 제안된 것일 수 있다. 달리 표현하면 본 명세서의 “예측”은 “인트라 예측”으로 제한(limit)되지 않고, “인트라 예측”이 “예측”의 일례로 제안될 것일 수 있다. 또한, “예측(즉, 인트라 예측)”으로 표시된 경우에도, “예측”의 일례로 “인트라 예측”이 제안된 것일 수 있다.
본 명세서에서 하나의 도면 내에서 개별적으로 설명되는 기술적 특징은, 개별적으로 구현될 수도 있고, 동시에 구현될 수도 있다.
도 1은 본 문서를 적용될 수 있는 비디오/영상 코딩 시스템의 예를 개략적으로 나타낸다.
도 1을 참조하면, 비디오/영상 코딩 시스템은 소스 디바이스 및 수신 디바이스를 포함할 수 있다. 소스 디바이스는 인코딩된 비디오(video)/영상(image) 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 수신 디바이스로 전달할 수 있다.
상기 소스 디바이스는 비디오 소스, 인코딩 장치, 전송부를 포함할 수 있다. 상기 수신 디바이스는 수신부, 디코딩 장치 및 렌더러를 포함할 수 있다. 상기 인코딩 장치는 비디오/영상 인코딩 장치라고 불릴 수 있고, 상기 디코딩 장치는 비디오/영상 디코딩 장치라고 불릴 수 있다. 송신기는 인코딩 장치에 포함될 수 있다. 수신기는 디코딩 장치에 포함될 수 있다. 렌더러는 디스플레이부를 포함할 수도 있고, 디스플레이부는 별개의 디바이스 또는 외부 컴포넌트로 구성될 수도 있다.
비디오 소스는 비디오/영상의 캡쳐, 합성 또는 생성 과정 등을 통하여 비디오/영상을 획득할 수 있다. 비디오 소스는 비디오/영상 캡쳐 디바이스 및/또는 비디오/영상 생성 디바이스를 포함할 수 있다. 비디오/영상 캡쳐 디바이스는 예를 들어, 하나 이상의 카메라, 이전에 캡쳐된 비디오/영상을 포함하는 비디오/영상 아카이브 등을 포함할 수 있다. 비디오/영상 생성 디바이스는 예를 들어 컴퓨터, 타블렛 및 스마트폰 등을 포함할 수 있으며 (전자적으로) 비디오/영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 등을 통하여 가상의 비디오/영상이 생성될 수 있으며, 이 경우 관련 데이터가 생성되는 과정으로 비디오/영상 캡쳐 과정이 갈음될 수 있다.
인코딩 장치는 입력 비디오/영상을 인코딩할 수 있다. 인코딩 장치는 압축 및 코딩 효율을 위하여 예측, 변환, 양자화 등 일련의 절차를 수행할 수 있다. 인코딩된 데이터(인코딩된 비디오/영상 정보)는 비트스트림(bitstream) 형태로 출력될 수 있다.
전송부는 비트스트림 형태로 출력된 인코딩된 비디오/영상 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 수신 디바이스의 수신부로 전달할 수 있다. 디지털 저장 매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장 매체를 포함할 수 있다. 전송부는 미리 정해진 파일 포맷을 통하여 미디어 파일을 생성하기 위한 엘리먼트를 포함할 수 있고, 방송/통신 네트워크를 통한 전송을 위한 엘리먼트를 포함할 수 있다. 수신부는 상기 비트스트림을 수신/추출하여 디코딩 장치로 전달할 수 있다.
디코딩 장치는 인코딩 장치의 동작에 대응하는 역양자화, 역변환, 예측 등 일련의 절차를 수행하여 비디오/영상을 디코딩할 수 있다.
렌더러는 디코딩된 비디오/영상을 렌더링할 수 있다. 렌더링된 비디오/영상은 디스플레이부를 통하여 디스플레이될 수 있다.
도 2는 본 문서가 적용될 수 있는 비디오/영상 인코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다. 이하 비디오 인코딩 장치라 함은 영상 인코딩 장치를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 인코딩 장치(200)는 영상 분할부(image partitioner, 210), 예측부(predictor, 220), 레지듀얼 처리부(residual processor, 230), 엔트로피 인코딩부(entropy encoder, 240), 가산부(adder, 250), 필터링부(filter, 260) 및 메모리(memory, 270)를 포함하여 구성될 수 있다. 예측부(220)는 인터 예측부(221) 및 인트라 예측부(222)를 포함할 수 있다. 레지듀얼 처리부(230)는 변환부(transformer, 232), 양자화부(quantizer 233), 역양자화부(dequantizer 234), 역변환부(inverse transformer, 235)를 포함할 수 있다. 레지듀얼 처리부(230)는 감산부(subtractor, 231)를 더 포함할 수 있다. 가산부(250)는 복원부(reconstructor) 또는 복원 블록 생성부(recontructged block generator)로 불릴 수 있다. 상술한 영상 분할부(210), 예측부(220), 레지듀얼 처리부(230), 엔트로피 인코딩부(240), 가산부(250) 및 필터링부(260)는 실시예에 따라 하나 이상의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어 인코더 칩셋 또는 프로세서)에 의하여 구성될 수 있다. 또한 메모리(270)는 DPB(decoded picture buffer)를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구성될 수도 있다. 상기 하드웨어 컴포넌트는 메모리(270)를 내/외부 컴포넌트로 더 포함할 수도 있다.
영상 분할부(210)는 인코딩 장치(200)에 입력된 입력 영상(또는, 픽처, 프레임)를 하나 이상의 처리 유닛(processing unit)으로 분할할 수 있다. 일 예로, 상기 처리 유닛은 코딩 유닛(coding unit, CU)이라고 불릴 수 있다. 이 경우 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛(coding tree unit, CTU) 또는 최대 코딩 유닛(largest coding unit, LCU)으로부터 QTBTTT (Quad-tree binary-tree ternary-tree) 구조에 따라 재귀적으로(recursively) 분할될 수 있다. 예를 들어, 하나의 코딩 유닛은 쿼드 트리 구조, 바이너리 트리 구조, 및/또는 터너리 구조를 기반으로 하위(deeper) 뎁스의 복수의 코딩 유닛들로 분할될 수 있다. 이 경우 예를 들어 쿼드 트리 구조가 먼저 적용되고 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리 구조가 나중에 적용될 수 있다. 또는 바이너리 트리 구조가 먼저 적용될 수도 있다. 더 이상 분할되지 않는 최종 코딩 유닛을 기반으로 본 문서에 따른 코딩 절차가 수행될 수 있다. 이 경우 영상 특성에 따른 코딩 효율 등을 기반으로, 최대 코딩 유닛이 바로 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있고, 또는 필요에 따라 코딩 유닛은 재귀적으로(recursively) 보다 하위 뎁스의 코딩 유닛들로 분할되어 최적의 사이즈의 코딩 유닛이 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있다. 여기서 코딩 절차라 함은 후술하는 예측, 변환, 및 복원 등의 절차를 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 처리 유닛은 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)을 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 예측 유닛 및 상기 변환 유닛은 각각 상술한 최종 코딩 유닛으로부터 분할 또는 파티셔닝될 수 있다. 상기 예측 유닛은 샘플 예측의 단위일 수 있고, 상기 변환 유닛은 변환 계수를 유도하는 단위 및/또는 변환 계수로부터 레지듀얼 신호(residual signal)를 유도하는 단위일 수 있다.
유닛은 경우에 따라서 블록(block) 또는 영역(area) 등의 용어와 혼용하여 사용될 수 있다. 일반적인 경우, MxN 블록은 M개의 열과 N개의 행으로 이루어진 샘플들 또는 변환 계수(transform coefficient)들의 집합을 나타낼 수 있다. 샘플은 일반적으로 픽셀 또는 픽셀의 값을 나타낼 수 있으며, 휘도(luma) 성분의 픽셀/픽셀값만을 나타낼 수도 있고, 채도(chroma) 성분의 픽셀/픽셀 값만을 나타낼 수도 있다. 샘플은 하나의 픽처(또는 영상)을 픽셀(pixel) 또는 펠(pel)에 대응하는 용어로서 사용될 수 있다.
감산부(231)는 입력 영상 신호(원본 블록, 원본 샘플들 또는 원본 샘플 어레이)에서 예측부(220)로부터 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플들 또는 예측 샘플 어레이)를 감산하여 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록, 레지듀얼 샘플들 또는 레지듀얼 샘플 어레이)를 생성할 수 있고, 생성된 레지듀얼 신호는 변환부(232)로 전송된다. 예측부(220)는 처리 대상 블록(이하, 현재 블록이라 함)에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부(220)는 현재 블록 또는 CU 단위로 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있다. 예측부는 각 예측모드에 대한 설명에서 후술하는 바와 같이 예측 모드 정보 등 예측에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(240)로 전달할 수 있다. 예측에 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(240)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
인트라 예측부(222)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 상기 참조되는 샘플들은 예측 모드에 따라 상기 현재 블록의 주변(neighbor)에 위치할 수 있고, 또는 떨어져서 위치할 수도 있다. 인트라 예측에서 예측 모드들은 복수의 비방향성 모드와 복수의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 비방향성 모드는 예를 들어 DC 모드 및 플래너 모드(Planar 모드)를 포함할 수 있다. 방향성 모드는 예측 방향의 세밀한 정도에 따라 예를 들어 33개의 방향성 예측 모드 또는 65개의 방향성 예측 모드를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시로서 설정에 따라 그 이상 또는 그 이하의 개수의 방향성 예측 모드들이 사용될 수 있다. 인트라 예측부(222)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측부(221)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록을 유도할 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기초하여 움직임 정보를 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측할 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 방향(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다. 인터 예측의 경우에, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 상기 참조 블록을 포함하는 참조 픽처와 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. 상기 시간적 주변 블록은 동일 위치 참조 블록(collocated reference block), 동일 위치 CU(colCU) 등의 이름으로 불릴 수 있으며, 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일 위치 픽처(collocated picture, colPic)라고 불릴 수도 있다. 예를 들어, 인터 예측부(221)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출하기 위하여 어떤 후보가 사용되는지를 지시하는 정보를 생성할 수 있다. 다양한 예측 모드를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 예를 들어 스킵 모드와 머지 모드의 경우에, 인터 예측부(221)는 주변 블록의 움직임 정보를 현재 블록의 움직임 정보로 이용할 수 있다. 스킵 모드의 경우, 머지 모드와 달리 레지듀얼 신호가 전송되지 않을 수 있다. 움직임 정보 예측(motion vector prediction, MVP) 모드의 경우, 주변 블록의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor)로 이용하고, 움직임 벡터 차분(motion vector difference)을 시그널링함으로써 현재 블록의 움직임 벡터를 지시할 수 있다.
예측부(220)는 후술하는 다양한 예측 방법을 기반으로 예측 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 예측부는 하나의 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 예측 또는 인터 예측을 적용할 수 있을 뿐 아니라, 인트라 예측과 인터 예측을 동시에 적용할 수 있다. 이는 combined inter and intra prediction (CIIP)라고 불릴 수 있다. 또한, 예측부는 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 블록 카피(intra block copy, IBC)를 수행할 수도 있다. 상기 인트라 블록 카피는 예를 들어 SCC(screen content coding) 등과 같이 게임 등의 컨텐츠 영상/동영상 코딩을 위하여 사용될 수 있다. IBC는 기본적으로 현재 픽처 내에서 예측을 수행하나 현재 픽처 내에서 참조 블록을 도출하는 점에서 인터 예측과 유사하게 수행될 수 있다. 즉, IBC는 본 문서에서 설명되는 인터 예측 기법들 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
인터 예측부(221) 및/또는 인트라 예측부(222)를 통해 생성된 예측 신호는 복원 신호를 생성하기 위해 이용되거나 레지듀얼 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 변환부(232)는 레지듀얼 신호에 변환 기법을 적용하여 변환 계수들(transform coefficients)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 변환 기법은 DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), GBT(Graph-Based Transform), 또는 CNT(Conditionally Non-linear Transform) 등을 포함할 수 있다. 여기서, GBT는 픽셀 간의 관계 정보를 그래프로 표현한다고 할 때 이 그래프로부터 얻어진 변환을 의미한다. CNT는 이전에 복원된 모든 픽셀(all previously reconstructed pixel)를 이용하여 예측 신호를 생성하고 그에 기초하여 획득되는 변환을 의미한다. 또한, 변환 과정은 정사각형의 동일한 크기를 갖는 픽셀 블록에 적용될 수도 있고, 정사각형이 아닌 가변 크기의 블록에도 적용될 수 있다.
양자화부(233)는 변환 계수들을 양자화하여 엔트로피 인코딩부(240)로 전송되고, 엔트로피 인코딩부(240)는 양자화된 신호(양자화된 변환 계수들에 관한 정보)를 인코딩하여 비트스트림으로 출력할 수 있다. 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보는 레지듀얼 정보라고 불릴 수 있다. 양자화부(233)는 계수 스캔 순서(scan order)를 기반으로 블록 형태의 양자화된 변환 계수들을 1차원 벡터 형태로 재정렬할 수 있고, 상기 1차원 벡터 형태의 양자화된 변환 계수들을 기반으로 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 생성할 수도 있다. 엔트로피 인코딩부(240)는 예를 들어 지수 골롬(exponential Golomb), CAVLC(context-adaptive variable length coding), CABAC(context-adaptive binary arithmetic coding) 등과 같은 다양한 인코딩 방법을 수행할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(240)는 양자화된 변환 계수들 외 비디오/이미지 복원에 필요한 정보들(예컨대 신택스 요소들(syntax elements)의 값 등)을 함께 또는 별도로 인코딩할 수도 있다. 인코딩된 정보(ex. 인코딩된 비디오/영상 정보)는 비트스트림 형태로 NAL(network abstraction layer) 유닛 단위로 전송 또는 저장될 수 있다. 상기 비디오/영상 정보는 어댑테이션 파라미터 세트(APS), 픽처 파라미터 세트(PPS), 시퀀스 파라미터 세트(SPS) 또는 비디오 파라미터 세트(VPS) 등 다양한 파라미터 세트에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 비디오/영상 정보는 일반 제한 정보(general constraint information)을 더 포함할 수 있다. 본 문서에서 후술되는 시그널링/전송되는 정보 및/또는 신택스 요소들은 상술한 인코딩 절차를 통하여 인코딩되어 상기 비트스트림에 포함될 수 있다. 상기 비트스트림은 네트워크를 통하여 전송될 수 있고, 또는 디지털 저장매체에 저장될 수 있다. 여기서 네트워크는 방송망 및/또는 통신망 등을 포함할 수 있고, 디지털 저장매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장매체를 포함할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(240)로부터 출력된 신호는 전송하는 전송부(미도시) 및/또는 저장하는 저장부(미도시)가 인코딩 장치(200)의 내/외부 엘리먼트로서 구성될 수 있고, 또는 전송부는 엔트로피 인코딩부(240)에 포함될 수도 있다.
양자화부(233)로부터 출력된 양자화된 변환 계수들은 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 변환 계수들에 역양자화부(234) 및 역변환부(235)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록 or 레지듀얼 샘플들)를 복원할 수 있다. 가산부(250)는 복원된 레지듀얼 신호를 예측부(220)로부터 출력된 예측 신호에 더함으로써 복원(reconstructed) 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플들 또는 복원 샘플 어레이)가 생성될 수 있다. 스킵 모드가 적용된 경우와 같이 처리 대상 블록에 대한 레지듀얼이 없는 경우, 예측된 블록이 복원 블록으로 사용될 수 있다. 생성된 복원 신호는 현재 픽처 내 다음 처리 대상 블록의 인트라 예측을 위하여 사용될 수 있고, 후술하는 바와 같이 필터링을 거쳐서 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
한편 픽처 인코딩 및/또는 복원 과정에서 LMCS (luma mapping with chroma scaling)가 적용될 수도 있다.
필터링부(260)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(260)는 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(270), 구체적으로 메모리(270)의 DPB에 저장할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset, SAO), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다. 필터링부(260)는 각 필터링 방법에 대한 설명에서 후술하는 바와 같이 필터링에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(290)로 전달할 수 있다. 필터링 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(290)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
메모리(270)에 전송된 수정된 복원 픽처는 인터 예측부(280)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 인코딩 장치는 이를 통하여 인터 예측이 적용되는 경우, 인코딩 장치(200)와 디코딩 장치에서의 예측 미스매치를 피할 수 있고, 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
메모리(270)의 DPB는 수정된 복원 픽처를 인터 예측부(221)에서의 참조 픽처로 사용하기 위해 저장할 수 있다. 메모리(270)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 인코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(221)에 전달할 수 있다. 메모리(270)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(222)에 전달할 수 있다.
도 3은 본 문서가 적용될 수 있는 비디오/영상 디코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 디코딩 장치(300)는 엔트로피 디코딩부(entropy decoder, 310), 레지듀얼 처리부(residual processor, 320), 예측부(predictor, 330), 가산부(adder, 340), 필터링부(filter, 350) 및 메모리(memory, 360)를 포함하여 구성될 수 있다. 예측부(330)는 인터 예측부(331) 및 인트라 예측부(332)를 포함할 수 있다. 레지듀얼 처리부(320)는 역양자화부(dequantizer, 321) 및 역변환부(inverse transformer, 321)를 포함할 수 있다. 상술한 엔트로피 디코딩부(310), 레지듀얼 처리부(320), 예측부(330), 가산부(340) 및 필터링부(350)는 실시예에 따라 하나의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어 디코더 칩셋 또는 프로세서)에 의하여 구성될 수 있다. 또한 메모리(360)는 DPB(decoded picture buffer)를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구성될 수도 있다. 상기 하드웨어 컴포넌트는 메모리(360)을 내/외부 컴포넌트로 더 포함할 수도 있다.
비디오/영상 정보를 포함하는 비트스트림이 입력되면, 디코딩 장치(300)는 도 2의 인코딩 장치에서 비디오/영상 정보가 처리된 프로세스에 대응하여 영상을 복원할 수 있다. 예를 들어, 디코딩 장치(300)는 상기 비트스트림으로부터 획득한 블록 분할 관련 정보를 기반으로 유닛들/블록들을 도출할 수 있다. 디코딩 장치(300)는 인코딩 장치에서 적용된 처리 유닛을 이용하여 디코딩을 수행할 수 있다. 따라서 디코딩의 처리 유닛은 예를 들어 코딩 유닛일 수 있고, 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛 또는 최대 코딩 유닛으로부터 쿼드 트리 구조, 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리 트리 구조를 따라서 분할될 수 있다. 코딩 유닛으로부터 하나 이상의 변환 유닛이 도출될 수 있다. 그리고, 디코딩 장치(300)를 통해 디코딩 및 출력된 복원 영상 신호는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.
디코딩 장치(300)는 도 2의 인코딩 장치로부터 출력된 신호를 비트스트림 형태로 수신할 수 있고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(310)를 통해 디코딩될 수 있다. 예를 들어, 엔트로피 디코딩부(310)는 상기 비트스트림을 파싱하여 영상 복원(또는 픽처 복원)에 필요한 정보(ex. 비디오/영상 정보)를 도출할 수 있다. 상기 비디오/영상 정보는 어댑테이션 파라미터 세트(APS), 픽처 파라미터 세트(PPS), 시퀀스 파라미터 세트(SPS) 또는 비디오 파라미터 세트(VPS) 등 다양한 파라미터 세트에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 비디오/영상 정보는 일반 제한 정보(general constraint information)을 더 포함할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 파라미터 세트에 관한 정보 및/또는 상기 일반 제한 정보를 더 기반으로 픽처를 디코딩할 수 있다. 본 문서에서 후술되는 시그널링/수신되는 정보 및/또는 신택스 요소들은 상기 디코딩 절차를 통하여 디코딩되어 상기 비트스트림으로부터 획득될 수 있다. 예컨대, 엔트로피 디코딩부(310)는 지수 골롬 부호화, CAVLC 또는 CABAC 등의 코딩 방법을 기초로 비트스트림 내 정보를 디코딩하고, 영상 복원에 필요한 신택스 엘리먼트의 값, 레지듀얼에 관한 변환 계수의 양자화된 값 들을 출력할 수 있다. 보다 상세하게, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은, 비트스트림에서 각 구문 요소에 해당하는 빈을 수신하고, 디코딩 대상 구문 요소 정보와 주변 및 디코딩 대상 블록의 디코딩 정보 혹은 이전 단계에서 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥(context) 모델을 결정하고, 결정된 문맥 모델에 따라 빈(bin)의 발생 확률을 예측하여 빈의 산술 디코딩(arithmetic decoding)를 수행하여 각 구문 요소의 값에 해당하는 심볼을 생성할 수 있다. 이때, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은 문맥 모델 결정 후 다음 심볼/빈의 문맥 모델을 위해 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥 모델을 업데이트할 수 있다. 엔트로피 디코딩부(310)에서 디코딩된 정보 중 예측에 관한 정보는 예측부(330)로 제공되고, 엔트로피 디코딩부(310)에서 엔트로피 디코딩이 수행된 레지듀얼에 대한 정보, 즉 양자화된 변환 계수들 및 관련 파라미터 정보는 역양자화부(321)로 입력될 수 있다. 또한, 엔트로피 디코딩부(310)에서 디코딩된 정보 중 필터링에 관한 정보는 필터링부(350)으로 제공될 수 있다. 한편, 인코딩 장치로부터 출력된 신호를 수신하는 수신부(미도시)가 디코딩 장치(300)의 내/외부 엘리먼트로서 더 구성될 수 있고, 또는 수신부는 엔트로피 디코딩부(310)의 구성요소일 수도 있다. 한편, 본 문서에 따른 디코딩 장치는 비디오/영상/픽처 디코딩 장치라고 불릴 수 있고, 상기 디코딩 장치는 정보 디코더(비디오/영상/픽처 정보 디코더) 및 샘플 디코더(비디오/영상/픽처 샘플 디코더)로 구분할 수도 있다. 상기 정보 디코더는 상기 엔트로피 디코딩부(310)를 포함할 수 있고, 상기 샘플 디코더는 상기 역양자화부(321), 역변환부(322), 예측부(330), 가산부(340), 필터링부(350) 및 메모리(360) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
역양자화부(321)에서는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 출력할 수 있다. 역양자화부(321)는 양자화된 변환 계수들을 2차원의 블록 형태로 재정렬할 수 있다. 이 경우 상기 재정렬은 인코딩 장치에서 수행된 계수 스캔 순서를 기반하여 재정렬을 수행할 수 있다. 역양자화부(321)는 양자화 파라미터(예를 들어 양자화 스텝 사이즈 정보)를 이용하여 양자화된 변환 계수들에 대한 역양자화를 수행하고, 변환 계수들(transform coefficient)를 획득할 수 있다.
역변환부(322)에서는 변환 계수들를 역변환하여 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록, 레지듀얼 샘플 어레이)를 획득하게 된다.
예측부는 현재 블록에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부는 엔트로피 디코딩부(310)로부터 출력된 상기 예측에 관한 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있고, 구체적인 인트라/인터 예측 모드를 결정할 수 있다.
예측부는 후술하는 다양한 예측 방법을 기반으로 예측 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 예측부는 하나의 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 예측 또는 인터 예측을 적용할 수 있을 뿐 아니라, 인트라 예측과 인터 예측을 동시에 적용할 수 있다. 이는 combined inter and intra prediction (CIIP)라고 불릴 수 있다. 또한, 예측부는 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 블록 카피(intra block copy, IBC)를 수행할 수도 있다. 상기 인트라 블록 카피는 예를 들어 SCC(screen content coding) 등과 같이 게임 등의 컨텐츠 영상/동영상 코딩을 위하여 사용될 수 있다. IBC는 기본적으로 현재 픽처 내에서 예측을 수행하나 현재 픽처 내에서 참조 블록을 도출하는 점에서 인터 예측과 유사하게 수행될 수 있다. 즉, IBC는 본 문서에서 설명되는 인터 예측 기법들 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
인트라 예측부(332)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 상기 참조되는 샘플들은 예측 모드에 따라 상기 현재 블록의 주변(neighbor)에 위치할 수 있고, 또는 떨어져서 위치할 수도 있다. 인트라 예측에서 예측 모드들은 복수의 비방향성 모드와 복수의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 인트라 예측부(332)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측부(331)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록을 유도할 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기초하여 움직임 정보를 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측할 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 방향(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다. 인터 예측의 경우에, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(331)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 수신한 후보 선택 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출할 수 있다. 다양한 예측 모드를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 상기 예측에 관한 정보는 상기 현재 블록에 대한 인터 예측의 모드를 지시하는 정보를 포함할 수 있다.
가산부(340)는 획득된 레지듀얼 신호를 예측부(330)로부터 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플 어레이)에 더함으로써 복원 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플 어레이)를 생성할 수 있다. 스킵 모드가 적용된 경우와 같이 처리 대상 블록에 대한 레지듀얼이 없는 경우, 예측된 블록이 복원 블록으로 사용될 수 있다.
가산부(340)는 복원부 또는 복원 블록 생성부라고 불릴 수 있다. 생성된 복원 신호는 현재 픽처 내 다음 처리 대상 블록의 인트라 예측을 위하여 사용될 수 있고, 후술하는 바와 같이 필터링을 거쳐서 출력될 수도 있고 또는 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
한편, 픽처 디코딩 과정에서 LMCS (luma mapping with chroma scaling)가 적용될 수도 있다.
필터링부(350)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(350)는 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(60), 구체적으로 메모리(360)의 DPB에 전송할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다.
메모리(360)의 DPB에 저장된 (수정된) 복원 픽처는 인터 예측부(331)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 메모리(360)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 디코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(331)에 전달할 수 있다. 메모리(360)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(332)에 전달할 수 있다.
본 명세서에서, 디코딩 장치(300)의 예측부(330), 역양자화부(321), 역변환부(322) 및 필터링부(350) 등에서 설명된 실시예들은 각각 인코딩 장치(200)의 예측부(220), 역양자화부(234), 역변환부(235) 및 필터링부(260) 등에도 동일 또는 대응되도록 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이 비디오 코딩을 수행함에 있어 압축 효율을 높이기 위하여 예측을 수행한다. 이를 통하여 코딩 대상 블록인 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록을 생성할 수 있다. 여기서 상기 예측된 블록은 공간 도메인(또는 픽셀 도메인)에서의 예측 샘플들을 포함한다. 상기 예측된 블록은 인코딩 장치 및 디코딩 장치에서 동일하게 도출되며, 상기 인코딩 장치는 원본 블록의 원본 샘플 값 자체가 아닌 상기 원본 블록과 상기 예측된 블록 간의 레지듀얼에 대한 정보(레지듀얼 정보)를 디코딩 장치로 시그널링함으로써 영상 코딩 효율을 높일 수 있다. 디코딩 장치는 상기 레지듀얼 정보를 기반으로 레지듀얼 샘플들을 포함하는 레지듀얼 블록을 도출하고, 상기 레지듀얼 블록과 상기 예측된 블록을 합하여 복원 샘플들을 포함하는 복원 블록을 생성할 수 있고, 복원 블록들을 포함하는 복원 픽처를 생성할 수 있다.
상기 레지듀얼 정보는 변환 및 양자화 절차를 통하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 인코딩 장치는 상기 원본 블록과 상기 예측된 블록 간의 레지듀얼 블록을 도출하고, 상기 레지듀얼 블록에 포함된 레지듀얼 샘플들(레지듀얼 샘플 어레이)에 변환 절차를 수행하여 변환 계수들을 도출하고, 상기 변환 계수들에 양자화 절차를 수행하여 양자화된 변환 계수들을 도출하여 관련된 레지듀얼 정보를 (비트스트림을 통하여) 디코딩 장치로 시그널링할 수 있다. 여기서 상기 레지듀얼 정보는 상기 양자화된 변환 계수들의 값 정보, 위치 정보, 변환 기법, 변환 커널, 양자화 파라미터 등의 정보를 포함할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 레지듀얼 정보를 기반으로 역양자화/역변환 절차를 수행하고 레지듀얼 샘플들(또는 레지듀얼 블록)을 도출할 수 있다. 디코딩 장치는 예측된 블록과 상기 레지듀얼 블록을 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다. 인코딩 장치는 또한 이후 픽처의 인터 예측을 위한 참조를 위하여 양자화된 변환 계수들을 역양자화/역변환하여 레지듀얼 블록을 도출하고, 이를 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다.
도 4는 본 문서가 적용되는 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 예시적으로 나타낸다.
또한, 본 문서가 적용되는 컨텐츠 스트리밍 시스템은 크게 인코딩 서버, 스트리밍 서버, 웹 서버, 미디어 저장소, 사용자 장치 및 멀티미디어 입력 장치를 포함할 수 있다.
상기 인코딩 서버는 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들로부터 입력된 컨텐츠를 디지털 데이터로 압축하여 비트스트림을 생성하고 이를 상기 스트리밍 서버로 전송하는 역할을 한다. 다른 예로, 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들이 비트스트림을 직접 생성하는 경우, 상기 인코딩 서버는 생략될 수 있다. 상기 비트스트림은 본 문서가 적용되는 인코딩 방법 또는 비트스트림 생성 방법에 의해 생성될 수 있고, 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 전송 또는 수신하는 과정에서 일시적으로 상기 비트스트림을 저장할 수 있다.
상기 스트리밍 서버는 웹 서버를 통한 사용자 요청에 기초하여 멀티미디어 데이터를 사용자 장치에 전송하고, 상기 웹 서버는 사용자에게 어떠한 서비스가 있는지를 알려주는 매개체 역할을 한다. 사용자가 상기 웹 서버에 원하는 서비스를 요청하면, 상기 웹 서버는 이를 스트리밍 서버에 전달하고, 상기 스트리밍 서버는 사용자에게 멀티미디어 데이터를 전송한다. 이때, 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템은 별도의 제어 서버를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 제어 서버는 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 장치 간 명령/응답을 제어하는 역할을 한다.
상기 스트리밍 서버는 미디어 저장소 및/또는 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신하게 되는 경우, 상기 컨텐츠를 실시간으로 수신할 수 있다. 이 경우, 원활한 스트리밍 서비스를 제공하기 위하여 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 일정 시간동안 저장할 수 있다.
상기 사용자 장치의 예로는, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display), 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등이 있을 수 있다. 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 서버들은 분산 서버로 운영될 수 있으며, 이 경우 각 서버에서 수신하는 데이터는 분산 처리될 수 있다.
도 5는 본 문서에 따른 다중 변환 기법을 개략적으로 나타낸다.
도 5를 참조하면, 변환부는 상술한 도 2의 인코딩 장치 내의 변환부에 대응될 수 있고, 역변환부는 상술한 도 2의 인코딩 장치 내의 역변환부 또는 도 3의 디코딩 장치 내의 역변환부에 대응될 수 있다.
변환부는 레지듀얼 블록 내의 레지듀얼 샘플들(레지듀얼 샘플 어레이)를 기반으로 1차 변환을 수행하여 (1차) 변환 계수들을 도출할 수 있다(S510). 이러한 1차 변환(primary transform)은 핵심 변환(core transform)으로 지칭될 수 있다. 여기서 상기 1차 변환은 다중 변환 선택(Multiple Transform Selection, MTS)에 기반할 수 있으며, 1차 변환으로 다중 변환이 적용될 경우 다중 핵심 변환으로 지칭될 수 있다.
다중 핵심 변환은 DCT(Discrete Cosine Transform) 타입 2과 DST(Discrete Sine Transform) 타입 7, DCT 타입 8, 및/또는 DST 타입 1을 추가적으로 사용하여 변환하는 방식을 나타낼 수 있다. 즉, 상기 다중 핵심 변환은 상기 DCT 타입 2, 상기 DST 타입 7, 상기 DCT 타입 8 및 상기 DST 타입 1 중 선택된 복수의 변환 커널들을 기반으로 공간 도메인의 레지듀얼 신호(또는 레지듀얼 블록)를 주파수 도메인의 변환 계수들(또는 1차 변환 계수들)로 변환하는 변환 방법을 나타낼 수 있다. 여기서 상기 1차 변환 계수들은 변환부 입장에서 임시 변환 계수들로 불릴 수 있다.
다시 말하면, 기존의 변환 방법이 적용되는 경우, DCT 타입 2를 기반으로 레지듀얼 신호(또는 레지듀얼 블록)에 대한 공간 도메인에서 주파수 도메인으로의 변환이 적용되어 변환 계수들이 생성될 수 있었다. 이와 달리, 상기 다중 핵심 변환이 적용되는 경우, DCT 타입 2, DST 타입 7, DCT 타입 8, 및/또는 DST 타입 1 등을 기반으로 레지듀얼 신호(또는 레지듀얼 블록)에 대한 공간 도메인에서 주파수 도메인으로의 변환이 적용되어 변환 계수들(또는 1차 변환 계수들)이 생성될 수 있다. 여기서, DCT 타입 2, DST 타입 7, DCT 타입 8, 및 DST 타입 1 등은 변환 타입, 변환 커널(kernel) 또는 변환 코어(core)라고 불릴 수 있다. 이러한 DCT/DST 변환 타입들은 기저 함수들을 기반으로 정의될 수 있다.
상기 다중 핵심 변환이 수행되는 경우, 상기 변환 커널들 중 대상 블록에 대한 수직 변환 커널 및 수평 변환 커널이 선택될 수 있고, 상기 수직 변환 커널을 기반으로 상기 대상 블록에 대한 수직 변환이 수행되고, 상기 수평 변환 커널을 기반으로 상기 대상 블록에 대한 수평 변환이 수행될 수 있다. 여기서, 상기 수평 변환은 상기 대상 블록의 수평 성분들에 대한 변환을 나타낼 수 있고, 상기 수직 변환은 상기 대상 블록의 수직 성분들에 대한 변환을 나타낼 수 있다. 상기 수직 변환 커널/수평 변환 커널은 레지듀얼 블록을 포함하는 대상 블록(CU 또는 서브블록)의 예측 모드 및/또는 변환 인덱스를 기반으로 적응적으로 결정될 수 있다.
또한, 일 예에 따르면, MTS을 적용하여 1차 변환을 수행하는 경우, 특정 기저 함수들을 소정 값으로 설정하고, 수직 변환 또는 수평 변환일 때 어떠한 기저 함수들이 적용되는지 여부를 조합하여 변환 커널에 대한 매핑 관계를 설정할 수 있다. 예를 들어, 수평 방향 변환 커널을 trTypeHor로 나타내고, 수직 방향 변환 커널을 trTypeVer로 나타내는 경우, trTypeHor 또는 trTypeVer 값 0은 DCT2로 설정되고, trTypeHor 또는 trTypeVer 값 1은 DST7 로 설정되고, trTypeHor 또는 trTypeVer 값 2는 DCT8로 설정될 수 있다.
이 경우, 다수의 변환 커널 세트들 중 어느 하나를 지시하기 위하여 MTS 인덱스 정보가 인코딩되어 디코딩 장치로 시그널링될 수 있다. 예를 들어, MTS 인덱스가 0이면 trTypeHor 및 trTypeVer 값이 모두 0인 것을 지시하고, MTS 인덱스가 1이면 trTypeHor 및 trTypeVer 값이 모두 1 인 것을 지시하고, MTS 인덱스가 2이면 trTypeHor 값은 2이고 trTypeVer 값은 1 인 것을 지시하고, MTS 인덱스가 3이면 trTypeHor 값은 1이고 trTypeVer 값은 2 인 것을 지시하고, MTS 인덱스가 4이면 trTypeHor 및 trTypeVer 값이 모두 2 인 것을 지시할 수 있다.
일 예에 따라, MTS 인덱스 정보에 따른 변환 커널 세트를 표로 나타내면 다음과 같다.
Figure PCTKR2020012859-appb-T000001
변환부는 상기 (1차) 변환 계수들을 기반으로 2차 변환을 수행하여 수정된(2차) 변환 계수들을 도출할 수 있다(S520). 상기 1차 변환은 공간 도메인에서 주파수 도메인으로의 변환이고, 상기 2차 변환은 (1차) 변환 계수들 사이에 존재하는 상관 관계(correlation)를 이용하여 보다 압축적인 표현으로 변환하는 것을 의미한다. 상기 2차 변환은 비분리 변환(non- separable transform)을 포함할 수 있다. 이 경우 상기 2차 변환은 비분리 2차 변환(non-separable secondary transform, NSST) 또는 MDNSST(mode-dependent non-separable secondary transform)이라고 불릴 수 있다. 상기 비분리 2차 변환은 상기 1차 변환을 통하여 도출된 (1차) 변환 계수들을 비분리 변환 매트릭스(non-separable transform matrix)를 기반으로 2차 변환하여 레지듀얼 신호에 대한 수정된 변환 계수들(또는 2차 변환 계수들)을 생성하는 변환을 나타낼 수 있다. 여기서, 상기 비분리 변환 매트릭스를 기반으로 상기 (1차) 변환 계수들에 대하여 수직 변환 및 수평 변환을 분리하여(또는 수평 수직 변환을 독립적으로) 적용하지 않고 한번에 변환을 적용할 수 있다. 다시 말해, 상기 비분리 2차 변환은 상기 (1차) 변환 계수들에 대해 수직 방향과 수평 방향에 따로 적용되지 않고, 예를 들어 2차원 신호(변환 계수)들을 특정 정해진 방향(예컨대, 행 우선(row-first) 방향 또는 열 우선(column-first) 방향)을 통하여 1차원 신호로 재정렬한 후, 상기 비분리 변환 매트릭스를 기반으로 수정된 변환 계수들(또는 2차 변환 계수들)을 생성하는 변환 방법을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 행 우선 순서는 MxN 블록에 대해 1번째 행, 2번째 행, ... , N번째 행의 순서로 일렬로 배치하는 것이고, 열 우선 순서는 MxN 블록에 대해 1번째 열, 2번째 열, ... , M번째 열의 순서로 일렬로 배치하는 것이다. 상기 비분리 2차 변환은 (1차) 변환 계수들로 구성된 블록(이하, 변환 계수 블록이라고 불릴 수 있다)의 좌상단(top-left) 영역에 대하여 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 변환 계수 블록의 폭(W) 및 높이(H)가 둘 다 8 이상인 경우, 8×8 비분리 2차 변환이 상기 변환 계수 블록의 좌상단 8×8 영역에 대하여 적용될 수 있다. 또한, 상기 변환 계수 블록의 폭(W) 및 높이(H)가 둘 다 4 이상이면서, 상기 변환 계수 블록의 폭(W) 또는 높이(H)가 8보다 작은 경우, 4×4 비분리 2차 변환이 상기 변환 계수 블록의 좌상단 min(8,W)×min(8,H) 영역에 대하여 적용될 수 있다. 다만 실시예는 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 상기 변환 계수 블록의 폭(W) 또는 높이(H)가 모두 4 이상인 조건만 만족하더라도, 4×4 비분리 2차 변환이 상기 변환 계수 블록의 좌상단 min(8,W)×min(8,H) 영역에 대하여 적용될 수도 있다.
구체적으로 예를 들어, 4×4 입력 블록이 사용되는 경우 비분리 2차 변환은 다음과 같이 수행될 수 있다.
상기 4×4 입력 블록 X는 다음과 같이 나타내어질 수 있다.
Figure PCTKR2020012859-appb-M000001
상기 X를 벡터 형태로 나타내는 경우, 벡터
Figure PCTKR2020012859-appb-I000001
는 다음과 같이 나타내어질 수 있다.
Figure PCTKR2020012859-appb-M000002
수학식 2와 같이, 벡터
Figure PCTKR2020012859-appb-I000002
는 행 우선(row-first) 순서에 따라 수학식 1의 X의 2차원 블록을 1차원 벡터로 재배열한다.
이 경우, 상기 2차 비분리 변환은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2020012859-appb-M000003
여기서,
Figure PCTKR2020012859-appb-I000003
는 변환 계수 벡터를 나타내고, T는 16×16 (비분리) 변환 매트릭스를 나타낸다.
상기 수학식 3을 통하여 16×1 변환 계수 벡터
Figure PCTKR2020012859-appb-I000004
가 도출될 수 있으며, 상기
Figure PCTKR2020012859-appb-I000005
는 스캔 순서(수평, 수직, 대각(diagonal) 등)를 통하여 4×4 블록으로 재구성(re-organized)될 수 있다. 다만, 상술한 계산은 예시로서 비분리 2차 변환의 계산 복잡도를 줄이기 위하여 HyGT(Hypercube-Givens Transform) 등이 비분리 2차 변환의 계산을 위하여 사용될 수도 있다.
한편, 상기 비분리 2차 변환은 모드 기반(mode dependent)으로 변환 커널(또는 변환 코어, 변환 타입)이 선택될 수 있다. 여기서 모드는 인트라 예측 모드 및/또는 인터 예측 모드를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 비분리 2차 변환은 상기 변환 계수 블록의 너비(W) 및 높이(H)를 기반으로 결정된 8×8 변환 또는 4×4 변환에 기반하여 수행될 수 있다. 8x8 변환은 W와 H가 모두 8보다 같거나 클 때 해당 변환 계수 블록 내부에 포함된 8x8 영역에 적용될 수 있는 변환을 가리키며 해당 8x8 영역은 해당 변환 계수 블록 내부의 좌상단 8x8 영역일 수 있다. 유사하게, 4x4 변환은 W와 H가 모두 4보다 같거나 클 때 해당 변환 계수 블록 내부에 포함된 4x4 영역에 적용될 수 있는 변환을 가리키며 해당 4x4 영역은 해당 변환 계수 블록 내부의 좌상단 4x4 영역일 수 있다. 예를 들어, 8x8 변환 커널 매트릭스는 64x64/16x64 행렬, 4x4 변환 커널 매트릭스는 16x16/8x16 행렬이 될 수 있다.
이때, 모드 기반 변환 커널 선택을 위하여, 8×8 변환 및 4×4 변환 둘 다에 대하여 비분리 2차 변환을 위한 변환 세트당 2개씩의 비분리 2차 변환 커널들이 구성될 수 있고, 변환 세트는 4개일 수 있다. 즉, 8×8 변환에 대하여 4개의 변환 세트가 구성되고, 4×4 변환에 대하여 4개의 변환 세트가 구성될 수 있다. 이 경우 8×8 변환에 대한 4개의 변환 세트에는 각각 2개씩의 8×8 변환 커널들이 포함될 수 있고, 이 경우 4×4 변환에 대한 4개의 변환 세트에는 각각 2개씩의 4×4 변환 커널들이 포함될 수 있다.
다만, 상기 변환의 사이즈, 즉 변환이 적용되는 영역의 사이즈는 예시로서 8×8 또는 4×4 이외의 사이즈가 사용될 수 있고, 상기 세트의 수는 n개, 각 세트 내 변환 커널들의 수는 k개일 수도 있다.
상기 변환 세트는 NSST 세트 또는 LFNST 세트라고 불릴 수 있다. 상기 변환 세트들 중 특정 세트의 선택은 예를 들어, 현재 블록(CU 또는 서브블록)의 인트라 예측 모드에 기반하여 수행될 수 있다. LFNST(Low-Frequency Non-Separable Transform)는 후술될 감소된 비분리 변환의 일 예일 수 있으며, 저주파 성분에 대한 비분리 변환을 나타낸다.
참고로, 예를 들어, 인트라 예측 모드는 2개의 비방향성(non-directinoal, 또는 비각도성(non-angular)) 인트라 예측 모드들과 65개의 방향성(directional, 또는 각도성(angular)) 인트라 예측 모드들을 포함할 수 있다. 상기 비방향성 인트라 예측 모드들은 0번인 플래너(planar) 인트라 예측 모드 및 1번인 DC 인트라 예측 모드를 포함할 수 있고, 상기 방향성 인트라 예측 모드들은 2번 내지 66번의 65개의 인트라 예측 모드들을 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시로서 본 문서는 인트라 예측 모드들의 수가 다른 경우에도 적용될 수 있다. 한편, 경우에 따라 67번 인트라 예측 모드가 더 사용될 수 있으며, 상기 67번 인트라 예측 모드는 LM(linear model) 모드를 나타낼 수 있다.
도 6은 65개의 예측 방향의 인트라 방향성 모드들을 예시적으로 나타낸다.
도 6을 참조하면, 우하향 대각 예측 방향을 갖는 34번 인트라 예측 모드를 중심으로 수평 방향성(horizontal directionality)을 갖는 인트라 예측 모드와 수직 방향성(vertical directionality)을 갖는 인트라 예측 모드를 구분할 수 있다. 도 6의 H와 V는 각각 수평 방향성과 수직 방향성을 의미하며, -32 ~ 32의 숫자는 샘플 그리드 포지션(sample grid position) 상에서 1/32 단위의 변위를 나타낸다. 이는 모드 인덱스 값에 대한 오프셋을 나타낼 수 있다. 2번 내지 33번 인트라 예측 모드는 수평 방향성, 34번 내지 66번 인트라 예측 모드는 수직 방향성을 갖는다. 한편, 34번 인트라 예측 모드는 엄밀히 말해 수평 방향성도 수직 방향성도 아니라고 볼 수 있으나, 2차 변환의 변환 세트를 결정하는 관점에서 수평 방향성에 속한다고 분류될 수 있다. 이는, 34번 인트라 예측 모드를 중심으로 대칭되는 수직 방향 모드에 대해서는 입력 데이터를 트랜스포즈(transpose)해서 사용하고 34번 인트라 예측 모드에 대해서는 수평 방향 모드에 대한 입력 데이터 정렬 방식을 사용하기 때문이다. 입력 데이터를 트랜스포즈하는 것은 2차원 블록 데이터 MxN에 대해 행이 열이 되고 열이 행이 되어 NxM 데이터를 구성하는 것을 의미한다. 18번 인트라 예측 모드와 50번 인트라 예측 모드는 각각 수평 인트라 예측 모드(horizontal intra prediction mode), 수직 인트라 예측 모드(vertical intra prediction mode)를 나타내며, 2번 인트라 예측 모드는 왼쪽 참조 픽셀을 가지고 우상향 방향으로 예측하므로 우상향 대각 인트라 예측 모드라 불릴 수 있고, 동일한 맥락으로 34번 인트라 예측 모드는 우하향 대각 인트라 예측 모드, 66번 인트라 예측 모드는 좌하향 대각 인트라 예측 모드라고 불릴 수 있다.
일 예에 따라, 인트라 예측 모드에 다라 4개의 변환 세트들이 매핑(mapping)은 예를 들어 다음 표와 같이 나타내어질 수 있다.
Figure PCTKR2020012859-appb-T000002
표 2와 같이, 인트라 예측 모드에 따라 4개의 변환 세트 중 어느 하나, 즉 lfnstTrSetIdx가 0 부터 3, 즉 4개 중 어느 하나에 매핑될 수 있다.
한편, 비분리 변환에 특정 세트가 사용되는 것으로 결정되면, 비분리 2차 변환 인덱스를 통하여 상기 특정 세트 내 k개의 변환 커널들 중 하나가 선택될 수 있다. 인코딩 장치는 RD(rate-distortion) 체크 기반으로 특정 변환 커널을 가리키는 비분리 2차 변환 인덱스를 도출할 수 있으며, 상기 비분리 2차 변환 인덱스를 디코딩 장치로 시그널링할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 비분리 2차 변환 인덱스를 기반으로 특정 세트 내 k개의 변환 커널들 중 하나를 선택할 수 있다. 예를 들어, lfnst 인덱스 값 0은 첫번째 비분리 2차 변환 커널을 가리킬 수 있고, lfnst 인덱스 값 1은 두번째 비분리 2차 변환 커널을 가리킬 수 있으며, lfnst 인덱스 값 2는 세번째 비분리 2차 변환 커널을 가리킬 수 있다. 또는 lfnst 인덱스 값 0은 대상 블록에 대하여 첫번째 비분리 2차 변환이 적용되지 않음을 가리킬 수 있고, lfnst 인덱스 값 1 내지 3은 상기 3개의 변환 커널들을 가리킬 수 있다.
변환부는 선택된 변환 커널들을 기반으로 상기 비분리 2차 변환을 수행하고 수정된(2차) 변환 계수들을 획득할 수 있다. 상기 수정된 변환 계수들은 상술한 바와 같이 양자화부를 통하여 양자화된 변환 계수들로 도출될 수 있고, 인코딩되어 디코딩 장치로 시그널링 및 인코딩 장치 내의 역양자화/역변환부로 전달될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 2차 변환이 생략되는 경우 상기 1차 (분리) 변환의 출력인 (1차) 변환 계수들이 상술한 바와 같이 양자화부를 통하여 양자화된 변환 계수들로 도출될 수 있고, 인코딩되어 디코딩 장치로 시그널링 및 인코딩 장치 내의 역양자화/역변환부로 전달될 수 있다.
역변환부는 상술한 변환부에서 수행된 절차의 역순으로 일련의 절차를 수행할 수 있다. 역변환부는 (역양자화된) 변환 계수들을 수신하여, 2차 (역)변환을 수행하여 (1차) 변환 계수들을 도출하고(S550), 상기 (1차) 변환 계수들에 대하여 1차 (역)변환을 수행하여 레지듀얼 블록(레지듀얼 샘플들)을 획득할 수 있다(S560). 여기서 상기 1차 변환 계수들은 역변환부 입장에서 수정된(modified) 변환 계수들로 불릴 수 있다. 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 상기 레지듀얼 블록과 예측된 블록을 기반으로 복원 블록을 생성하고, 이를 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있음은 상술한 바와 같다.
한편, 디코딩 장치는 2차 역변환 적용 여부 결정부(또는 이차 역변환의 적용 여부를 결정하는 요소)와, 2차 역변환 결정부(또는 이차 역변환을 결정하는 요소)를 더 포함할 수 있다. 2차 역변환 적용 여부 결정부는 2차 역변환의 적용 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 2차 역변환은 NSST, RST 또는 LFNST 일 수 있고, 2차 역변환 적용 여부 결정부는 비트스트림으로부터 파싱한 이차 변환 플래그에 기초하여 2차 역변환의 적용 여부를 결정할 수 있다. 다른 일 예로, 2차 역변환 적용 여부 결정부는 레지듀얼 블록의 변환 계수에 기초하여 2차 역변환의 적용 여부를 결정할 수도 있다.
이차 역변환 결정부는 2차 역변환을 결정할 수 있다. 이때, 2차 역변환 결정부는 인트라 예측 모드에 따라 지정된 LFNST(NSST 또는 RST) 변환 세트에 기초하여 현재 블록에 적용되는 이차 역변환을 결정할 수 있다. 또한, 일 실시예로서, 1차 변환 결정 방법에 의존적으로(depend on) 이차 변환 결정 방법이 결정될 수 있다. 인트라 예측 모드에 따라 일차 변환과 이차 변환의 다양한 여러 조합이 결정될 수 있다. 또한, 일 예로, 이차 역변환 결정부는 현재 블록의 크기에 기초하여 이차 역변환이 적용되는 영역을 결정할 수도 있다.
한편, 상술한 바와 같이 2차 (역)변환이 생략되는 경우 (역양자화된) 변환 계수들을 수신하여 상기 1차 (분리) 역변환을 수행하여 레지듀얼 블록(레지듀얼 샘플들)을 획득할 수 있다. 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 상기 레지듀얼 블록과 예측된 블록을 기반으로 복원 블록을 생성하고, 이를 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있음은 상술한 바와 같다.
한편, 본 문서에서는 비분리 2차 변환에 수반되는 계산량과 메모리 요구량의 저감을 위하여 NSST의 개념에서 변환 매트릭스(커널)의 크기가 감소된 RST(reduced secondary transform)을 적용할 수 있다.
한편, 본 문서에서 설명된 변환 커널, 변환 매트릭스, 변환 커널 매트릭스를 구성하는 계수, 즉 커널 계수 또는 매트릭스 계수는 8비트로 표현될 수 있다. 이는 디코딩 장치 및 인코딩 장치에서 구현되기 위한 하나의 조건일 수 있으며, 기존의 9비트 또는 10비트와 비교하여 합리적으로 수용할 수 있는 성능 저하를 수반하면서 변환 커널을 저장하기 위한 메모리 요구량을 줄일 수 있다. 또한, 커널 매트릭스를 8비트로 표현함으로써 작은 곱셈기를 사용할 수 있고, 최적의 소프트웨어 구현을 위하여 사용되는 SIMD(Single Instruction Multiple Data) 명령에 보다 적합할 수 있다.
본 명세서에서 RST는 간소화 팩터(factor)에 따라 크기가 감소된 변환 매트릭스(transform matrix)를 기반으로 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들에 대하여 수행되는 변환을 의미할 수 있다. 간소화 변환을 수행하는 경우, 변환 매트릭스의 크기 감소로 인해 변환 시 요구되는 연산량이 감소될 수 있다. 즉, RST은 크기가 큰 블록의 변환 또는 비분리 변환 시 발생하는 연산 복잡도(complexity) 이슈를 해소하기 위해 이용될 수 있다.
RST는 감소된 변환, 감소 변환, reduced transform, reduced secondary transform, reduction transform, simplified transform, simple transform 등 다양한 용어로 지칭될 수 있으며, RST이 지칭될 수 있는 명칭은 나열된 예시들에 한정되지 않는다. 또는 RST는 주로 변환 블록에서 0이 아닌 계수를 포함하는 저주파 영역에서 이루어지므로 LFNST(Low-Frequency Non-Separable Transform)로 지칭될 수도 있다. 상기 변환 인덱스는 LFNST 인덱스로 명명될 수 있다.
한편, 2차 역변환이 RST를 기반으로 이루어지는 경우, 인코딩 장치(200)의 역변환부(235)와 디코딩 장치(300)의 역변환부(322)는 변환 계수들에 대한 역 RST을 기반으로 수정된 변환 계수들을 도출하는 역 RST부와, 수정된 변환 계수들에 대한 역 1차변환을 기반으로 상기 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 역 1차변환부를 포함할 수 있다. 역 1차변환은 레지듀얼에 적용되었던 1차 변환의 역변환을 의미한다. 본 문서에서 변환을 기반으로 변환 계수를 도출하는 것은 해당 변환을 적용하여 변환 계수를 도출하는 것을 의미할 수 있다.
도 7은 본 문서의 일 실시예에 따른 RST를 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에서 “대상 블록”은 코딩이 수행되는 현재 블록 또는 레지듀얼 블록 또는 변환 블록을 의미할 수 있다.
일 실시예에 따른 RST에서, N차원 벡터(N dimensional vector)가 다른 공간에 위치한 R차원 벡터(R dimensional vector)에 매핑되어 감소된 변환 매트릭스가 결정될 수 있으며, 여기서 R은 N보다 작다. N은 변환이 적용되는 블록의 한 변의 길이(length)의 제곱 또는 변환이 적용되는 블록과 대응되는 변환 계수들의 총 개수를 의미할 수 있고, 간소화 팩터는 R/N값을 의미할 수 있다. 간소화 팩터는 감소된 팩터, 감소 팩터, reduced factor, reduction factor, simplified factor, simple factor 등 다양한 용어로 지칭될 수 있다. 한편, R은 간소화 계수(reduced coefficient)로 지칭될 수 있으나, 경우에 따라서는 간소화 팩터가 R을 의미할 수도 있다. 또한, 경우에 따라서 간소화 팩터는 N/R값을 의미할 수도 있다.
일 실시예에서, 간소화 팩터 또는 간소화 계수는 비트스트림을 통하여 시그널링될 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 간소화 팩터 또는 간소화 계수에 대한 기 정의된 값이 각 인코딩 장치(200) 및 디코딩 장치(300)에 저장되어 있을 수 있으며, 이 경우 간소화 팩터 또는 간소화 계수는 별도로 시그널링되지 않을 수 있다.
일 실시예에 따른 간소화 변환 매트릭스의 사이즈는 통상의 변환 매트릭스의 사이즈 NxN보다 작은 RxN이며, 아래의 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2020012859-appb-M000004
도 7의 (a)에 도시된 Reduced Transform 블록 내의 매트릭스 T는 수학식 4의 매트릭스 TRxN를 의미할 수 있다. 도 7의 (a)와 같이 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들에 대하여 간소화 변환 매트릭스 TRxN가 곱해지는 경우, 대상 블록에 대한 변환 계수들이 도출될 수 있다.
일 실시예에서, 변환이 적용되는 블록의 사이즈가 8x8이고, R=16 (즉, R/N=16/64=1/4이다)인 경우, 도 7의 (a)에 따른 RST는 아래의 수학식 5와 같은 행렬 연산으로 표현될 수 있다. 이 경우, 메모리와 곱하기 연산이 간소화 팩터에 의하여 대략 1/4로 감소할 수 있다.
본 문서에서 행렬 연산이란, 행렬을 열 벡터의 왼쪽에 두고 행렬과 열 벡터를 곱하여 열 벡터를 얻는 연산으로 이해될 수 있다.
Figure PCTKR2020012859-appb-M000005
수학식 5에서 r1 내지 r64는 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 나타낼 수 있고, 보다 구체적으로, 일차 변환을 적용하여 생성된 변환 계수일 수 있다. 수학식 5의 연산 결과 대상 블록에 대한 변환 계수들 ci가 도출될 수 있으며, ci의 도출 과정은 수학식 6 같을 수 있다.
Figure PCTKR2020012859-appb-M000006
수학식 6의 연산 결과, 대상 블록에 대한 변환 계수들 c1 내지 cR이 도출될 수 있다. 즉, R=16인 경우, 대상 블록에 대한 변환 계수들 c1 내지 c16이 도출될 수 있다. 만약 RST가 아니라 통상의(regular) 변환이 적용되어 사이즈가 64x64(NxN)인 변환 매트릭스가 사이즈가 64x1(Nx1)인 레지듀얼 샘플들에 곱해졌다면 대상 블록에 대한 변환 계수들이 64개(N개)가 도출되었겠지만, RST가 적용되었기 때문에 대상 블록에 대한 변환 계수들이 16개(R개)만 도출되는 것이다. 대상 블록에 대한 변환 계수들의 총 개수가 N개에서 R개로 감소하여 인코딩 장치(200)가 디코딩 장치(300)로 전송하는 데이터의 양이 감소하므로 인코딩 장치(200)-디코딩 장치(300) 간 전송 효율이 증가할 수 있다.
변환 매트릭스의 사이즈 관점에서 검토하면, 통상의 변환 매트릭스의 사이즈는 64x64(NxN)인데 간소화 변환 매트릭스의 사이즈는 16x64(RxN)로 감소하므로, 통상의 변환을 수행할 때와 비교하면 RST를 수행할 시 메모리 사용을 R/N 비율로 감소시킬 수 있다. 또한, 통상의 변환 매트릭스를 이용할 때의 곱셈 연산 수 NxN과 비교하면, 간소화 변환 매트릭스를 이용하면 곱셈 연산 수를 R/N 비율로 감소(RxN)시킬 수 있다.
일 실시예에서, 인코딩 장치(200)의 변환부(232)는 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 1차 변환 및 RST 기반의 2차 변환을 수행함으로써 대상 블록에 대한 변환 계수들을 도출할 수 있다. 이러한 변환 계수들은 디코딩 장치(300)의 역변환부로 전달될 수 있으며, 디코딩 장치(300)의 역변환부(322)는 변환 계수들에 대한 역 RST(reduced secondary transform)을 기반으로 수정된 변환 계수들을 도출하고, 수정된 변환 계수들에 대한 역 1차변환을 기반으로 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다.
일 실시예에 따른 역 RST 매트릭스 TNxR의 사이즈는 통상의 역변환 매트릭스의 사이즈 NxN보다 작은 NxR이며, 수학식 4에 도시된 간소화 변환 매트릭스 TRxN과 트랜스포즈(transpose) 관계에 있다.
도 7의 (b)에 도시된 Reduced Inv. Transform 블록 내의 매트릭스 Tt는 역 RST 매트릭스 TRxN T을 의미할 수 있다(위첨자 T는 트랜스포즈를 의미한다). 도 7의 (b)와 같이 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 역 RST 매트릭스 TRxN T가 곱해지는 경우, 대상 블록에 대한 수정된 변환 계수들 또는 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들이 도출될 수 있다. 역 RST 매트릭스 TRxN T는 (TRxN)T NxR로 표현할 수도 있다.
보다 구체적으로, 2차 역변환으로 역 RST가 적용되는 경우에는, 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 역 RST 매트릭스 TRxN T가 곱해지면 대상 블록에 대한 수정된 변환 계수들이 도출될 수 있다. 한편, 역 1차변환으로 역 RST가 적용될 수 있고, 이 경우 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 역 RST 매트릭스 TRxNT가 곱해지면 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들이 도출될 수 있다.
일 실시예에서, 역변환이 적용되는 블록의 사이즈가 8x8이고, R=16(즉, R/N=16/64=1/4인 경우)인 경우, 도 7의 (b)에 따른 RST는 아래의 수학식 7과 같은 행렬 연산으로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2020012859-appb-M000007
수학식 7에서 c1 내지 c16은 대상 블록에 대한 변환 계수들을 나타낼 수 있다. 수학식 7의 연산 결과 대상 블록에 대한 수정된 변환 계수들 또는 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 나타내는 ri가 도출될 수 있으며, ri의 도출 과정은 수학식 8과 같을 수 있다.
Figure PCTKR2020012859-appb-M000008
수학식 8의 연산 결과, 대상 블록에 대한 수정된 변환 계수들 또는 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 나타내는 r1 내지 rN이 도출될 수 있다. 역변환 매트릭스의 사이즈 관점에서 검토하면, 통상의 역변환 매트릭스의 사이즈는 64x64(NxN)인데 간소화 역변환 매트릭스의 사이즈는 64x16(NxR)으로 감소하므로, 통상의 역변환을 수행할 때와 비교하면 역 RST를 수행할 시 메모리 사용을 R/N 비율로 감소시킬 수 있다. 또한, 통상의 역변환 매트릭스를 이용할 때의 곱셈 연산 수 NxN과 비교하면, 간소화 역변환 매트릭스를 이용하면 곱셈 연산 수를 R/N 비율로 감소(NxR)시킬 수 있다.
한편, 8x8 RST에 대해서도, 표 2와 같은 변환 세트 구성을 적용할 수 있다. 즉, 표 2에서의 변환 세트에 따라 해당 8x8 RST가 적용될 수 있다. 하나의 변환 세트는 화면 내 예측 모드에 따라 2개 또는 3개의 변환 (커널)들로 구성되어 있으므로 2차 변환을 적용하지 않는 경우까지 포함하여 최대 네 개의 변환 중 하나를 선택하도록 구성될 수 있다. 2차 변환을 적용하지 않을 때의 변환은 항등 행렬이 적용된 것이 라고 간주될 수 있다. 네 개의 변환에 대해 각기 0, 1, 2, 3의 인덱스를 부여한다고 했을 때(예를 들어, 0번 인덱스를 항등 행렬, 즉 2차 변환을 적용하지 않는 경우로 할당할 수 있음), 변환 인덱스 또는 lfnst 인덱스라는 신택스 요소(syntax element)를 변환 계수 블록마다 시그널링하여 적용될 변환을 지정할 수 있다. 즉, 변환 인덱스를 통해 8x8 좌상단 블록에 대해서, RST 구성에서는 8x8 RST를 지정할 수 있고, 또는 LFNST가 적용되는 경우 8x8 lfnst를 지정할 수 있다. 8x8 lfnst 및 8x8 RST는 변환의 대상이 되는 대상 블록의 W와 H가 모두 8보다 같거나 클 때 해당 변환 계수 블록 내부에 포함된 8x8 영역에 적용될 수 있는 변환을 가리키며 해당 8x8 영역은 해당 변환 계수 블록 내부의 좌상단 8x8 영역일 수 있다. 유사하게, 4x4 lfnst 및 4x4 RST는 대상 블록의 W와 H가 모두 4보다 같거나 클 때 해당 변환 계수 블록 내부에 포함된 4x4 영역에 적용될 수 있는 변환을 가리키며 해당 4x4 영역은 해당 변환 계수 블록 내부의 좌상단 4x4 영역일 수 있다.
한편, 본 문서의 일 실시예에 따라, 인코딩 과정의 변환에서, 8 x 8 영역을 구성하는 64개의 데이터에 대해 16 x 64 변환 커널 매트릭스가 아닌, 48개의 데이터만을 선택하여 최대 16 x 48 변환 커널 매트릭스를 적용할 수 있다. 여기서, “최대”라는 것은 m 개의 계수를 생성할 수 있는 m x 48 변환 커널 매트릭스에 대해 m의 최대 값이 16이라는 것을 의미한다. 즉, 8 x 8 영역에 m x 48 변환 커널 매트릭스(m ≤ 16)를 적용하여 RST를 수행할 경우, 48개의 데이터를 입력 받아서 m개의 계수를 생성해 낼 수 있다. m이 16인 경우, 48개의 데이터를 입력 받아서 16개의 계수를 생성한다. 즉, 48개의 데이터가 48 x 1 벡터를 이룬다고 했을 때, 16 x 48 행렬과 48 x 1 벡터를 순서대로 곱하여 16 x 1 벡터가 생성될 수 있다. 이 때, 8 x 8 영역을 이루는 48개의 데이터를 적절히 배열하여 48 x 1 벡터를 구성할 수 있다. 예를 들어, 8 x 8 영역 중 우하단 4 x 4 영역을 제외한 영역을 구성하는 48 개의 데이터에 기초하여 48 x 1 벡터를 구성할 수 있다. 이때, 최대 16 x 48 변환 커널 매트릭스를 적용하여 행렬 연산을 수행하면 16개의 수정된 변환 계수가 생성되는데, 16개의 수정된 변환 계수는 스캐닝 순서에 따라 좌상단 4 x 4 영역에 배치될 수 있고, 우상단 4 x 4 영역과 좌하단 4 x 4 영역은 0으로 채워질 수 있다.
디코딩 과정의 역변환에는 상기 서술된 변환 커널 매트릭스의 트랜스포즈된 매트릭스가 사용될 수 있다. 즉, 디코딩 장치에서 수행되는 역변환 과정으로 역 RST 또는 LFNST가 수행되는 경우, 역 RST를 적용할 입력 계수 데이터는 소정의 배열 순서에 따라 1차원 벡터로 구성되고, 1차원 벡터에 해당 역 RST 행렬을 왼쪽에서 곱하여 얻어진 수정된 계수 벡터를 소정의 배열 순서에 따라 2차원 블록에 배열될 수 있다.
정리하면, 변환 과정에서, 8x8 영역에 RST 또는 LFNST가 적용되는 경우, 8x8 영역의 변환 계수들 중 8x8 영역의 우하단 영역을 제외한 좌상단, 우상단, 좌하단 영역의 48개 변환 계수들과 16x48의 변환 커널 매트릭스와의 행렬 연산이 수행된다. 행렬 연산을 위하여 48개의 변환 계수들은 1차원 배열로 입력된다. 이러한 행렬 연산이 수행되면 16개의 수정된 변환 계수들이 도출되고, 수정된 변환 계수들은 8x8 영역의 좌상단 영역에 배열될 수 있다.
역으로, 역 변환 과정에서, 8x8 영역에 역 RST 또는 LFNST가 적용되는 경우, 8x8 영역의 변환 계수들 중 8x8 영역의 좌상단에 대응하는 16개의 변환 계수들은 스캐닝 순서에 따라 1차원 배열 형태로 입력되어 48 x 16의 변환 커널 매트릭스와 행렬 연산될 수 있다. 즉, 이러한 경우의 행렬 연산은 (48 x 16 행렬) * (16x1 변환 계수 벡터) = (48 x 1 수정된 변환계수벡터)로 나타낼 수 있다. 여기서 nx1 벡터는 nx1 행렬과 같은 의미로 해석될 수 있으므로, nx1 열 벡터로 표기될 수도 있다. 또한, *은 행렬 곱셈 연산을 의미한다. 이러한 행렬 연산이 수행되면, 48개의 수정된 변환 계수가 도출될 수 있고, 48개의 수정된 변환 계수들은 8x8 영역의 우하단 영역을 제외한 좌상단, 우상단, 좌하단 영역에 배열될 수 있다.
한편, 2차 역변환이 RST를 기반으로 이루어지는 경우, 인코딩 장치(200)의 역변환부(235)와 디코딩 장치(300)의 역변환부(322)는 변환 계수들에 대한 역 RST을 기반으로 수정된 변환 계수들을 도출하는 역 RST부와, 수정된 변환 계수들에 대한 역 1차변환을 기반으로 상기 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 역 1차변환부를 포함할 수 있다. 역 1차변환은 레지듀얼에 적용되었던 1차 변환의 역변환을 의미한다. 본 문서에서 변환을 기반으로 변환 계수를 도출하는 것은 해당 변환을 적용하여 변환 계수를 도출하는 것을 의미할 수 있다.
상술된 비분리 변환, LFNST에 대하여 구체적으로 살펴 보면 다음과 같다. LFNST는 인코딩 장치에에 의한 순방향(forward) 변환과 디코딩 장치에 의한 역방향(inverse) 변환을 포함할 수 있다.
인코딩 장치는 순방향 1차 변환(primary (core) transform)을 적용한 후 도출된 결과(또는 결과의 일부)를 입력으로 하여, 순방향 2차 변환(secondary transform)을 적용한다.
Figure PCTKR2020012859-appb-M000009
상기 수학식 9에서, x와 y는 각각 2차 변환의 입력과 출력이고, G는 2차 변환을 나타내는 행렬로써 변환 기저 벡터(transform basis vector)들은 열 벡터들로 구성된다. 역방향 LFNST의 경우, 변환 행렬 G의 차원(dimension)을 [ row수 x column수 ]로 표기했을 때, 순방향 LFNST의 경우 행렬 G의 트랜스포스를 취한 것이 GT의 차원이 된다.
역방향 LFNST의 경우 행렬 G의 차원은 [ 48 x 16 ], [ 48 x 8 ], [ 16 x 16 ], [16 x 8 ]이 되며, [48 x 8] 행렬과 [16 x 8 ] 행렬은 각각 [ 48 x 16 ] 행렬과 [ 16 x 16 ] 행렬의 왼쪽부터 8개의 변환 기저 벡터들을 샘플링한 부분 행렬이다.
반면, 순방향 LFNST의 경우 행렬 GT의 차원은 [ 16 x 48 ], [ 8 x 48 ], [ 16 x 16 ], [ 8 x 16 ]이 되며, [ 8 x 48] 행렬과 [ 8 x 16 ] 행렬은 각각 [16 x 48 ] 행렬과 [ 16 x 16 ] 행렬의 위쪽부터 8개의 변환 기저 벡터들을 샘플링한 부분 행렬이다.
따라서, 순방향 LFNST의 경우 입력 x로는 [ 48 x 1 ] 벡터 또는 [ 16 x 1 ] 벡터가 가능하며 출력 y로는 [ 16 x 1 ] 벡터 또는 [ 8 x 1 ] 벡터가 가능하다. 비디오 코딩 및 디코딩에서 순방향 1차 변환의 출력은 이차원(2D) 데이터이므로 입력 x로서 [ 48 x 1 ] 벡터 또는 [ 16 x 1 ] 벡터를 구성하기 위하여 순방향 변환의 출력인 2D 데이터를 적절히 배열하여 1차원 벡터를 구성해야 한다.
도 8은 일 예에 따라 순방향 1차 변환의 출력 데이터를 1차원 벡터로 배열하는 순서를 도시한 도면이다. 도 8의 (a) 및 (b)의 왼쪽 도면은 [ 48 x 1 ] 벡터를 만들기 위한 순서를 나타내고, 도 8의 (a) 및 (b)의 오른쪽 도면은 [ 16 x 1 ] 벡터를 만들기 위한 순서를 나타낸다. LFNST의 경우 도 8의 (a) 및 (b)와 같은 순서로 2D 데이터를 순차적으로 배열하여 일차원 벡터 x를 얻을 수 있다.
이러한 순방향 1차 변환의 출력 데이터의 배열 방향은 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 대각선 방향을 기준으로 수평 방향이면 순방향 1차 변환의 출력 데이터들은 도 8의 (a)의 순서로 배열 될 수 있고, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 대각선 방향을 기준으로 수직 방향이면 순방향 1차 변환의 출력 데이터들은 도 8의 (b)의 순서로 배열 될 수 있다.
일 예에 따라, 도 8의 (a) 및 (b)의 배열 순서(ordering)와 다른 배열 순서를 적용할 수 있으며, 도 8의 (a) 및 (b)의 배열 순서를 적용하였을 때와 동일한 결과(y 벡터)를 도출하려면 행렬 G의 열 벡터들을 해당 배열 순서에 맞춰서 재배열하면 된다. 즉, x 벡터를 구성하는 각 요소에 대해 항상 동일한 변환 기저 벡터와 곱해지도록 G의 열 벡터들을 재배치할 수 있다.
수학식 9를 통해 도출되는 출력 y는 일차원 벡터이므로, 만약 순방향 2차 변환의 결과를 입력으로 하여 처리하는 구성, 예를 들어 양자화 또는 레지듀얼 코딩을 수행하는 구성들이 입력 데이터로 2차원 데이터가 필요하면 수학식 9의 출력 y 벡터는 다시 2D 데이터로 적절히 배치되어야 한다.
도 9는 일 예에 따라 순방향 2차 변환의 출력 데이터를 2차원 블록으로 배열하는 순서를 도시한 도면이다.
LFNST의 경우 정해진 스캔 순서에 따라 2D 블록에 배치될 수 있다. 도 9의 (a)는 출력 y가 [ 16 x 1 ] 벡터일 경우 2차원 블록의 16개의 위치에 대각 스캔(diagonal scan) 순서에 따라 출력 값이 배치되는 것을 나타낸다. 도 9의 (b)는 출력 y가 [ 8 x 1 ] 벡터일 경우 2차원 블록의 8개의 위치에 대각 스캔 순서에 따라 출력 값이 배치되고 나머지 8개의 위치에는 0으로 채워지는 것을 나타낸다. 도 9의 (b)의 X 는 0으로 채워진 것을 나타낸다.
다른 예에 따라, 양자화 또는 레지듀얼 코딩을 수행하는 구성에 의하여 출력 벡터 y가 처리되는 순서는 기설정된 순서에 따라 수행될 수 있기 때문에 도 9와 같이 출력 벡터 y가 2D 블록에 배치되지 않을 수 있다. 다만, 레지듀얼 코딩의 경우 CG(Coefficient Group)과 같은 2D 블록(예를 들어, 4x4) 단위로 데이터 코딩이 수행될 수 있고, 이 경우 도 9의 대각 스캔 순서와 같이 특정 순서에 따라 데이터가 배열될 수 있다.
한편, 디코딩 장치는 역방향 변환을 위하여 역양자화 과정 등을 통해 출력된 2차원 데이터를 기설정된 스캔 순서에 따라 나열하여 1차원 입력 벡터인 y를 구성할 수 있다. 입력 벡터 y는 하기 수학식에 의해 입력 벡터 x로 출력될 수 있다.
Figure PCTKR2020012859-appb-M000010
역방향 LFNST의 경우 [ 16 x 1 ] 벡터 또는 [ 8 x 1 ] 벡터인 입력 벡터 y에 G 행렬을 곱함으로써, 출력 벡터 x를 도출할 수 있다. 역방향 LFNST의 경우 출력 벡터 x는 [ 48 x 1 ] 벡터 또는 [ 16 x 1 ] 벡터일 수 있다.
출력 벡터 x는 도 8에 도시된 순서에 따라 2차원 블록에 배치되어 2차원 데이터로 배열되고, 이러한 2차원 데이터는 역방향 1차 변환의 입력 데이터(또는 입력 데이터의 일부)가 된다.
따라서, 역방향 2차 변환은 전체적으로 순방향 2차 변환 과정과 반대이며, 역변환의 경우, 순방향에서와 달리 역방향 2차 변환을 먼저 적용한 후 역방향 1차 변환을 적용하게 된다.
역방향 LFNST에서는 변환 행렬 G로서 [ 48 x 16 ] 행렬 8개와 [ 16 x 16 ] 행렬 8개 중 하나가 선택될 수 있다. [ 48 x 16 ] 행렬과 [ 16 x 16 ] 행렬 중 어떤 행렬을 적용할지 여부는 블록의 크기와 모양에 따라 결정된다.
또한 8개의 행렬은 상술된 표 2와 같이 4개의 변환 세트로부터 도출될 수 있고, 각 변환 세트는 2개의 행렬로 구성될 수 있다. 4개의 변환 세트 중에서 어떤 변환 세트를 사용할지는 인트라 예측 모드에 따라 결정되며, 보다 구체적으로 광각 인트라 예측 모드(Wide Angle Intra Prediction, WAIP)까지 고려하여 확장된 인트라 예측 모드 값을 기반으로 변환 세트가 결정된다. 선택된 변환 세트를 구성하는 2개의 행렬 중에서 어떤 행렬을 선택할지는 인덱스 시그널링(index signaling)을 통해 도출된다. 보다 구체적으로, 전송되는 인덱스 값으로는 0, 1, 2가 가능하며, 0은 LFNST를 적용하지 않는 것을 지시하고, 1과 2는 인트라 예측 모드 값을 기반으로 선택된 변환 세트를 구성하는 2개의 변환 행렬 중 어느 하나를 지시할 수 있다.
도 10은 본 문서의 일 실시예에 따른 광각 인트라 예측 모드들을 도시한 도면이다.
일반적인 인트라 예측 모드 값은 0 ~ 66과 81 ~ 83까지의 값을 가질 수 있으며, 도시된 바와 같이, WAIP로 인해 확장된 인트라 예측 모드 값은 -14 ~ 83까지의 값을 가질 수 있다. 81 ~ 83까지의 값은 CCLM(Cross Compoonent Linear Model) 모드를 가리키며, -14 ~ -1까지의 값과 67 ~ 80까지의 값은 WAIP 적용으로 인해 확장된 인트라 예측 모드 값을 가리킨다.
예측 현재 블록의 폭이 높이보다 큰 경우, 대체로 위쪽 참조 픽셀들이 예측하고자 하는 블록 내부의 위치들과 더 가깝다. 따라서, 우상단(top-right) 방향으로 예측하는 것보다 좌하단(bottom-left) 방향으로 예측하는 것이 보다 정확할 수 있다. 반대로 블록의 높이가 폭 보다 큰 경우는, 왼쪽 참조 픽셀들이 예측하고자 하는 블록 내부의 위치들과 대체로 가깝다. 따라서, 좌하단(bottom-left) 방향으로 예측하는 것보다 우상단(top-right) 방향으로 예측하는 것이 보다 정확할 수 있다. 따라서, 광각 인트라 예측 모드의 인덱스로 리맵핑, 즉, 모드 인덱스 변환을 적용하는 것이 유리할 수 있다.
광각 인트라 예측이 적용되는 경우, 기존의 인트라 예측에 대한 정보가 시그널링될 수 있고, 상기 정보가 파싱된 이후, 상기 정보가 상기 광각 인트라 예측 모드의 인덱스로 리맵핑될 수 있다. 따라서, 특정 블록(예를 들어, 특정 사이즈의 비정방형 블록)에 대한 총 인트라 예측 모드의 수는 변경되지 않을 수 있고, 즉, 총 인트라 예측 모드의 수는 67개이며, 상기 특정 블록에 대한 인트라 예측 모드 코딩은 변경되지 않을 수 있다.
아래 표 3은 인트라 예측 모드를 광각 인트라 예측 모드로 리매핑하여 수정된 인트라 모드를 도출하는 과정을 나타내고 있다.
Figure PCTKR2020012859-appb-T000003
표 3에서 최종적으로 predModeIntra 변수에 확장된 인트라 예측 모드 값이 저장되고, ISP_NO_SPLIT는 현재 VVC 표준에 채택된 Intra Sub Partitions(ISP) 기술에 의해 CU 블록이 서브 파티션들로 분할되지 않는 것을 나타내며, cIdx 변수 값이 0, 1, 2인 것은 각기 루마, Cb, Cr 컴포넌트인 경우를 가리킨다. 표 3에서 등장하는 Log2 함수는 베이스(base)가 2인 로그 값을 리턴하며, Abs 함수는 절대값을 리턴한다.
광각 인트라 예측 모드의 매핑 과정(Wide angle intra prediction mode mapping process)의 입력값으로 인트라 예측 모드를 지시하는 변수 predModeIntra, 변환 블록의 높이 및 너비 등이 사용되고, 출력값은 수정된 인트라 예측 모드(the modified intra prediction mode predModeIntra)가 된다. 변환 블록 또는 코딩 블록의 높이 및 너비가 인트라 예측 모드의 리매핑을 위한 현재 블록의 높이 및 너비가 될 수 있다. 이 때, 너비와 폭의 비율을 반영하는 변수 whRatio 는 Abs( Log2( nW / nH ) )로 설정될 수 있다.
정방형이 아닌 블록에 대하여, 인트라 예측 모드는 두 가지 경우로 구분되어 수정될 수 있다.
우선, (1)현재 블록의 너비가 높이보다 크고, (2) 수정 전의 인트라 예측 모드가 2와 같거나 크고, (3) 인트라 예측 모드가, 변수 whRatio 가 1보다 크면 (8 + 2 * whRatio)으로, 변수 whRatio 가 1보다 같거나 작으면 8로 도출되는 값보다 작다[predModeIntra is less than ( whRatio > 1 ) ? ( 8 + 2 * whRatio ) : 8]는 모든 조건을 만족하면, 인트라 예측 모드는 인트라 예측 모드보다 65 큰 값으로 설정된다[predModeIntra is set equal to ( predModeIntra + 65 )].
상기와 다른 경우, (1)현재 블록의 높이가 너비보다 크고, (2) 수정 전의 인트라 예측 모드가 66와 같거나 작고, (3) 인트라 예측 모드가, 변수 whRatio 가 1보다 크면 ( 60 - 2 * whRatio )으로, 변수 whRatio 가 1보다 같거나 작으면 60로 도출되는 값보다 크다[predModeIntra is greater than ( whRatio > 1 ) ? ( 60 - 2 * whRatio ) : 60]는 모든 조건을 만족하면, 인트라 예측 모드는 인트라 예측 모드보다 67 작은 값으로 설정된다[predModeIntra is set equal to ( predModeIntra - 67 )].
상술된 표 2는 LFNST에서 WAIP에 의해 확장된 인트라 예측 모드 값에 기초하여 변환 세트가 어떻게 선택되는지를 나타내고 있다. 도 10에서 같이, 14 ~ 33까지의 모드와 35 ~ 80까지의 모드는 모드 34를 중심으로 예측 방향 관점에서 서로 대칭이다. 예를 들어 모드 14과 모드 54는 모드 34에 해당하는 방향을 중심으로 대칭이다. 따라서, 서로 대칭되는 방향에 위치하는 모드끼리는 같은 변환 세트를 적용하게 되며, 표 2에서도 이러한 대칭성이 반영되어 있다.
다만, 모드 54에 대한 순방향 LFNST 입력 데이터는 모드 14에 대한 순방향 LFNST 입력 데이터와 대칭을 이루는 것을 가정한다. 예를 들어, 모드 14와 모드 54에 대해서는 각기 도 8의 (a)와 도 8의 (b)에 도시된 배열 순서를 따라 2 차원 데이터를 1 차원 데이터로 재배열하게 되며, 도 8의 (a)와 도 8의 (b)에 나타난 순서의 패턴은 모드 34가 가리키는 방향(대각선 방항)을 중심으로 대칭인 것을 알 수 있다.
한편, 상술된 바와 같이, [ 48 x 16 ] 행렬과 [ 16 x 16 ] 행렬 중 어떤 변환 행렬을 LFNST에 적용할지여부는 변환 대상 블록의 크기와 모양에 의해 결정된다.
도 11은 LFNST가 적용되는 블록 모양을 도시한 도면이다. 도 11의 (a)는 4 x 4 블록을, (b)는 4 x 8 및 8 x 4 블록을, (c)는 N이 16이상인 4 x N 또는 N x 4 블록을, (d)는 8 x 8 블록을, (e)는 M ≥8, N ≥8 이고, N 〉8 또는 M 〉8인 M x N 블록을 나타내고 있다.
도 11에서 굵은 테두리를 가진 블록들이 LFNST가 적용되는 영역을 가리킨다. 도 11의 (a) 및 (b)의 블록에 대해서는 좌상단(top-left) 4x4 영역에 대해 LFNST가 적용되며, 도 11의 (c)의 블록에 대해서는 연속되어 배치된 2개의 좌상단 4x4 영역에 대해 각각 LFNST가 적용된다. 도 11의 (a), (b), (c)에서는 4x4 영역 단위로 LFNST가 적용되므로 이러한 LFNST를 이하 “4x4 LFNST”로 명명하기로 하며, 해당 변환 행렬로는 수학식 9 및 수학식 10의 G에 대한 행렬 차원을 기준 [ 16 x 16 ] 또는 [ 16 x 8 ] 행렬이 적용될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 11의 (a)의 4x4 블록(4x4 TU 또는 4x4 CU)에 대해서는 [ 16 x 8 ] 행렬이 적용되고, 도 11의 (b) 및 (c)에서의 블록에 대해서는 [ 16 x 16 ] 행렬이 적용된다. 이는 최악의 경우(worst case)에 대한 계산 복잡도를 샘플 당 8 곱셈(8 multiplications per sample)로 맞추기 위해서이다.
도 11의 (d) 및 (e)에 대해서는 좌상단 8x8 영역에 대해 LFNST가 적용되며, 이러한 LFNST를 이하 “8x8 LFNST”로 명명하기로 한다. 해당 변환 행렬로는 [ 48 x 16 ] 또는 [ 48 x 8 ] 행렬이 적용될 수 있다. 순방향 LFNST의 경우 입력 데이터로 [ 48 x 1 ] 벡터(수학식 9의 x 벡터)가 입력되므로, 좌상단 8x8 영역의 모든 샘플값들이 순방향 LFNST의 입력값으로 사용되지 않는다. 즉, 도 8의 (a)의 왼편 순서 또는 도 8의 (b)의 왼편 순서에서 볼 수 있듯이, 우하단(bottom-right)의 4x4 블록은 그대로 두고 나머지 3개의 4x4 블록들에 속한 샘플들에 기초하여[ 48 x 1 ] 벡터를 구성할 수 있다.
도 11의 (d)에서의 8x8 블록(8x8 TU 또는 8x8 CU)에 [ 48 x 8 ] 행렬이 적용되고, 도 11의 (e)에서의 8x8 블록에 [ 48 x 16 ] 행렬이 적용될 수 있다. 이 역시 최악의 경우(worst case)에 대한 계산 복잡도를 샘플 당 8 곱셈(8 multiplications per sample)로 맞추기 위함이다.
블록 모양에 따라 이에 대응하는 순방향 LFNST(4x4 LFNST 또는 8x8 LFNST)가 적용되면 8개 또는 16개의 출력 데이터(수학식 9에서의 y 벡터, [ 8 x 1 ] 또는 [ 16 x 1 ] 벡터)가 생성되며, 순방향 LFNST에서는 행렬 GT의 특성상 출력 데이터의 수가 입력 데이터의 수보다 같거나 적게 된다.
도 12는 일 예에 따라 순방향 LFNST의 출력 데이터의 배열을 도시한 도면으로, 블록 모양에 따라 순방향 LFNST의 출력 데이터가 배치되는 블록을 나타내고 있다.
도 12에 도시된 블록의 좌상단에 음영으로 처리된 영역이 순방향 LFNST의 출력 데이터가 위치하는 영역에 해당하며, 0으로 표기된 위치는 0 값으로 채워지는 샘플들을 나타내며, 나머지 영역은 순방향 LFNST에 의해 변경되지 않는 영역을 나타낸다. LFNST에 의해 변경되지 않는 영역에는 순방향 1차 변환의 출력 데이터가 변경되지 않고 그대로 존재한다.
상술된 바와 같이, 블록 모양에 따라 적용되는 변환 행렬의 차원이 달라지므로 출력 데이터의 수도 달라진다. 도 12와 같이, 순방향 LFNST의 출력 데이터가 좌상단 4x4 블록을 다 채우지 못할 수도 있다. 도 12의 (a) 및 (d)의 경우 굵은 선으로 표시된 블록 또는 블록 내부의 일부 영역에는 각각 [ 16 x 8 ] 행렬과 [ 48 x 8 ] 행렬이 적용되어 순방향 LFNST의 출력으로 [ 8 x 1 ] 벡터가 생성된다. 즉, 도 9의 (b)에 도시된 스캔 순서에 따라 8개의 출력 데이터만 도 12의 (a) 및 (d)와 같이 채워지고, 나머지 8개의 위치에 대해서는 0이 채워질 수 있다. 도 11의 (d)의 LFNST 적용 블록의 경우, 도 12의 (d)와 같이 좌상단 4x4 블록에 인접한 우상단 및 좌하단 두 개의 4x4 블록도 0 값으로 채워진다.
상기와 같이, 기본적으로 LFNST 인덱스를 시그널링하여 LFNST 적용 여부 및 적용할 변환 행렬을 지정하게 된다. 도 12에 도시된 바와 같이, LFNST가 적용될 경우 순방향 LFNST의 출력 데이터 수가 입력 데이터 수보다 같거나 적을 수 있기 때문에 0 값으로 채워지는 영역이 다음과 같이 발생한다.
1) 도 12의 (a)와 같이 좌상단 4x4 블록 내에 스캔 순서상 8번째 이후의 위치들, 즉 9번째부터 16번째까지 샘플
2) 도 12의 (d) 및 (e)와 같이, [ 16 x 48 ] 행렬 또는 [ 8 x 48 ] 행렬이 적용되어 좌상단 4x4 블록에 인접한 두 개의 4x4 블록들 또는 스캔 순서상 두 번째와 세 번째 4x4 블록들
따라서, 상기 1)과 2)의 영역을 체크하여 0이 아닌(non-zero) 데이터가 존재하게 되면 LFNST가 적용되지 않은 것이 확실하므로, 해당 LFNST 인덱스의 시그널링을 생략할 수 있게 된다.
일 예에 따라, 예컨대 VVC 표준에 채택된 LFNST의 경우 LFNST 인덱스의 시그널링은 레지듀얼 코딩 이후에 수행되므로, 인코딩 장치는 레지듀얼 코딩을 통해 TU 또는 CU 블록 내부의 모든 위치에 대한 0이 아닌 데이터(유효 계수)의 존재 여부를 알 수 있게 된다. 따라서, 인코딩 장치는 0이 아닌 데이터 존재 여부를 통해 LFNST 인덱스에 대한 시그널링을 수행할지 여부를 판단할 수 있고, 디코딩 장치는 LFNST 인덱스의 파싱 여부를 판단할 수 있다. 만약 상기 1)과 2)에서 지정된 영역에 0이 아닌 데이터가 존재하지 않는 경우 LFNST 인덱스의 시그널링을 수행하게 된다.
LFNST 인덱스에 대한 이진화 방법으로 트런케이티드 유너리 코드(runcated unary code)를 적용하므로 LFNST 인덱스는 최대 2개의 빈으로 구성되며, 가능한 LFNST 인덱스 값인 0, 1, 2에 대한 이진화 코드(binary code)로는 각기 0, 10, 11이 할당된다. 현재 VVC에 채택된 LFNST의 경우 첫 번째 빈에 대해서는 컨텍스트 기반 CABAC 코딩이 적용되며(regular coding), 두 번째 빈에 대해서는 바이 패스 코딩(bypass coding)이 적용된다. 첫 번째 빈에 대한 총 컨텍스트 수는 2개이며, 수평 방향과 수직 방향에 대한 1차 변환 페어(primary transform pair)로서 (DCT-2, DCT-2)가 적용되고, 루마 성분과 크로마 성분이 듀얼 트리 타입으로 코딩되는 경우 하나의 컨텍스트가 할당되고, 나머지 경우들에 대하여 다른 하나의 컨텍스트가 적용된다. 이와 같은 LFNST 인덱스의 코딩을 표로 나타내면 다음과 같다.
Figure PCTKR2020012859-appb-T000004
한편, 채택된 LFNST에 대해서, 다음과 같은 단순화 방법들이 적용될 수 있다.
(i) 일 예에 따라, 순방향 LFNST에 대한 출력 데이터 수를 최대 16개로 한정할 수 있다.
도 11의 (c)의 경우, 좌상단에 인접한 2개의 4x4 영역에 각각 4x4 LFNST가 적용될 수 있고, 이 때 최대 32개의 LFNST 출력 데이터가 생성될 수 있다. 만약 순방향 LFNST에 대한 출력 데이터 수를 최대 16로 한정하면, 4xN/Nx4 (N≥16) 블록(TU 또는 CU)에 대해서도 좌상단에 존재하는 1개의 4x4 영역에 대해서만 4x4 LFNST를 적용하고, 도 11의 모든 블록들에 대해 LFNST를 한 번만 적용할 수 있다. 이를 통해 영상 코딩에 대한 구현이 단순해질 수 있다.
도 13은 일 예에 따라 순방향 LFNST에 대한 출력 데이터 수를 최대 16개로 한정한 것을 나타낸다. 도 13과 같이 N이 16이상인 4 x N 또는 N x 4 블록에서 최좌상단 4x4 영역에 대해 LFNST가 적용되면, 순방향 LFNST의 출력 데이터는 16개가 된다.
(ii) 일 예에 따라, LFNST가 적용되지 않는 영역에 대하여 추가적으로 제로 아웃(zero-out)을 적용할 수 있다. 본 문서에서 제로 아웃은 특정 영역에 속한 모든 위치들의 값을 0 값으로 채우는 것을 의미할 수 있다. 즉, LFNST로 인해 변경되지 않고 순방향 1차 변환의 결과를 유지하고 있는 영역에 대해서도 제로 아웃을 적용할 수 있다. 상술하였듯이 LFNST는 4x4 LFNST와 8x8 LFNST로 구분되므로, 다음과 같이 두 종류((ii)-(A) 및 (ii)-(B))로 제로 아웃을 구분할 수 있다.
(ii)-(A) 4x4 LFNST가 적용될 때 4x4 LFNST가 적용되지 않는 영역을 제로 아웃할 수 있다. 도 14는 일 예에 따라 4x4 LFNST가 적용되는 블록에서의 제로 아웃을 도시하는 도면이다.
도 14와 같이, 4x4 LFNST가 적용되는 블록에 대하여, 즉 도 12의 (a), (b) 및 (c)의 블록에 대하여 LFNST가 적용되지 않는 영역까지 모두 0으로 채워질 수 있다.
한편, 도 14의 (d)는 도 13과 같이 순방향 LFNST의 출력 데이터 개수의 최대값을 16으로 한정한 경우, 4x4 LFNST가 적용되지 않은 나머지 블록에 대하여 제로 아웃을 수행한 것을 나타낸다.
(ii)-(B) 8x8 LFNST가 적용될 때, 8x8 LFNST가 적용되지 않는 영역을 제로 아웃할 수 있다. 도 15는 일 예에 따라 8x8 LFNST가 적용되는 블록에서의 제로 아웃을 도시하는 도면이다.
도 15와 같이, 8x8 LFNST가 적용되는 블록에 대하여, 즉 도 12의 (d) 및 (e)의 블록에 대하여 LFNST가 적용되지 않는 영역까지 모두 0으로 채워질 수 있다.
(iii) 상기 (ii)에서 제시한 제로 아웃으로 인해 LFNST가 적용될 때 0으로 채워지는 영역이 달라질 수 있다. 따라서, 상기 (ii)에서 제안된 제로 아웃에 따라 0이 아닌 데이터가 존재하는지 여부를 도 12의 LFNST의 경우보다 넓은 영역에 대해 체크할 수 있다.
예를 들어, (ii)-(B)를 적용하는 경우, 도 12의 (d) 및 (e)에서 0 값으로 채워지는 영역에 추가하여 도 15에서 추가적으로 0으로 채워진 영역까지 0이 아닌 데이터가 존재하는지 여부를 체크한 후, 0이 아닌 데이터가 존재하지 않는 경우에만 LFNST 인덱스에 대한 시그널링을 수행할 수 있다.
물론, 상기 (ii)에서 제안된 제로 아웃을 적용하더라도 기존 LFNST 인덱스 시그널링과 동일하게 0이 아닌 데이터가 존재하는지 여부를 체크할 수 있다. 즉, 도 12에 0으로 채워진 블록에 대하여 0이 아닌 데이터가 존재하는지 여부를 체크하고 LFNST 인덱스 시그널링을 적용할 수 있다. 이러한 경우 인코딩 장치에만 제로 아웃을 수행하고 디코딩 장치에서는 해당 제로 아웃을 가정하지 않고, 즉 도 12에서 명시적으로 0으로 표기된 영역에 대해서만 0이 아닌 데이터가 존재하는지 여부만 체크하고 LFNST 인덱스 파싱을 수행할 수 있다.
또는 다른 예에 따라, 도 16과 같이 제로 아웃을 수행할 수도 있다. 도 16은 다른 일 예에 따라 8x8 LFNST가 적용되는 블록에서의 제로 아웃을 도시하는 도면이다.
도 14 및 도 15와 같이, LFNST가 적용되는 영역 이외의 영역에 대해서 모두 제로 아웃을 적용할 수도 있고, 도 16과 같이 부분적인 영역에 대해서만 제로 아웃을 적용하는 것도 가능하다. 도 16의 좌상단 8x8 영역 이외의 영역에 대해서만 제로 아웃을 적용하고, 좌상단 8x8 영역 내부의 우하단 4x4 블록에 대해서는 제로 아웃을 적용하지 않을 수 있다.
상기 LFNST에 대한 단순화 방법들((i), (ii)-(A), (ii)-(B), (iii))의 조합을 적용한 다양한 실시예들이 도출될 수 있다. 물론, 상기 단순화 방법들에 대한 조합은 아래 실시예에 한정되지 않으며, 임의의 조합을 LFNST에 적용할 수 있다.
실시예
- 순방향 LFNST에 대한 출력 데이터 수를 최대 16개로 한정 → (i)
- 4x4 LFNST가 적용될 때 4x4 LFNST가 적용되지 않는 영역을 모두 제로 아웃→ (ii)-(A)
- 8x8 LFNST가 적용될 때 8x8 LFNST가 적용되지 않는 영역을 모두 제로 아웃→ (ii)-(B)
- 기존 0 값으로 채워지는 영역과 추가적인 제로 아웃((ii)-(A), (ii)-(B))으로 인하여 0으로 채워지는 영역에 대해서도 0이 아닌 데이터가 존재하는지 여부를 체크한 후, 0이 아닌 데이터가 존재하지 않는 경우에만 LFNST 인덱싱 시그널링→ (iii)
상기 실시예의 경우, LFNST가 적용될 때 0이 아닌 출력 데이터가 존재할 수 있는 영역이 좌상단 4x4 영역 내부로 제한된다. 보다 상세하게 도 14의 (a)와 도 15의 (a)의 경우 스캔 순서상 8번째 위치가 0이 아닌 데이터가 존재할 수 있는 가장 마지막 위치가 되며, 도 14의 (b) 및 (d)와 도 15의 (b)의 경우 스캔 순서상 16번째 위치(즉, 좌상단 4x4 블록의 우하단 가장 자리 위치)가 0이 아닌 데이터가 존재할 수 있는 가장 마직막 위치가 된다.
따라서, LFNST가 적용되었을 때 레지듀얼 코딩 과정이 허용되지 않는 위치(가장 마지막 위치를 넘어 선 위치에서)에서 0이 아닌 데이터가 존재하는지 여부를 체크한 후 LFNST 인덱스 시그널링 여부가 결정될 수 있다.
(ii)에서 제안된 제로 아웃 방식의 경우 1차 변환과 LFNST를 모두 적용했을 때 최종적으로 발생하게 되는 데이터의 수를 줄이기 때문에 전체 변환 과정을 수행할 때 요구되는 계산량을 줄일 수 있다. 즉, LFNST가 적용되는 경우, LFNST가 적용되지 않는 영역에 존재하는 순방향 1차 변환 출력 데이터에 대해서도 제로 아웃을 적용하기 때문에, 순방향 1차 변환을 수행할 때부터 제로 아웃이 되는 영역에 대한 데이터를 생성할 필요가 없다. 따라서, 해당 데이터 생성에 요구되는 연산량을 절약할 수 있다. (ii)에서 제안된 제로 아웃 방식의 추가적인 효과를 정리해 보면 다음과 같다.
첫 번째, 상기된 바와 같이 전체 변환 과정의 수행에 필요한 계산량이 저감된다.
특히 (ii)-(B)를 적용하는 경우 최악의 경우에 대한 계산량이 감소하여 변환 과정을 경량화할 수 있다. 부연하자면, 일반적으로 큰 사이즈의 1차 변환 수행에 많은 양의 연산이 요구되는데, (ii)-(B)를 적용하게 되면 순방향 LFNST 수행 결과로 도출되는 데이터의 수를 16개 이하로 줄일 수 있으며, 전체 블록 (TU 또는 CU) 크기가 커질수록 변환 연산량 저감 효과는 더욱 증가된다.
두 번째, 변환 과정 전체에 필요한 연산량이 감소하여 변환 수행에 필요한 전력 소비를 줄일 수 있다.
세 번째, 변환 과정에 수반되는 지연 시간(latency)을 감소시킨다.
LFNST와 같은 2차 변환은 기존 1차 변환에 계산량을 추가하게 되므로 변환 수행에 수반되는 전체 지연 시간을 증가시킨다. 특히 인트라 예측의 경우, 예측 과정에서 이웃 블록의 복원 데이터가 사용되므로, 인코딩 시 2차 변환으로 인한 지연 시간 증가가 복원(reconstruction)까지의 지연 시간 증가로 이어지게 되어, 인트라 예측 인코딩의 전체적인 지연 시간 증가로 이어질 수 있다.
하지만, (ii)에서 제시한 제로 아웃을 적용하게 되면 LFNST 적용 시 1차 변환 수행의 지연 시간을 대폭 줄일 수 있기 때문에, 변환 수행 전체에 대한 지연 시간은 그대로 유지되거나 오히려 줄어들게 되어 인코딩 장치를 보다 간단하게 구현할 수 있다.
한편, 종래의 인트라 예측은 현재 부호화하고자 하는 블록을 하나의 부호화 단위로 간주하여 분할 없이 부호화를 수행하였다. 그러나 ISP(Intra Sub-Paritions) 코딩은 현재 부호화하고자 하는 블록을 수평 방향 혹은 수직 방향으로 분할하여 인트라 예측 부호화를 수행하는 것을 의미한다. 이 때, 분할된 블록 단위로 부호화/복호화를 수행하여 복원된 블록을 생성하고 복원된 블록은 다음 분할된 블록의 참조 블록으로 사용될 수 있다. 일 예에 따라, ISP 코딩 시 하나의 코딩 블록이 2개 또는 4개의 서브 블록으로 분할되어 코딩될 수 있고, ISP에서 하나의 서브 블록은 인접한 왼쪽 또는 인접한 위쪽에 위치한 서브 블록의 복원된 픽셀 값을 참조하여 인트라 예측이 수행된다. 이하, 사용되는 “코딩”은 인코딩 장치에서 수행되는 코딩과 디코딩 장치에서 수행되는 디코딩을 모두 포함하는 개념으로 사용될 수 있다.
표 5는 ISP 적용 시 블록의 크기에 따라 분할되는 서브 블록의 수를 나타내며, ISP에 따라 분할된 서브 파티션들은 변환 블록(TUs)으로 불릴 수 있다.
Figure PCTKR2020012859-appb-T000005
ISP는 블록의 사이즈에 따라 루마 인트라로 예측된 블록을 수직 방향 또는 수평 방향으로 2 또는 4개의 서브 파티셔닝으로 분할하는 것이다. 예를 들어 ISP가 적용될 수 있는 최소 블록 사이즈는 4 x 8 또는 8 x 4이다. 만약, 블록 사이즈가 4 x 8 또는 8 x 4 보다 크면, 블록은 4개의 서브 파티셔닝으로 분할된다.
도 17 및 도 18은 하나의 코딩 블록이 분할되는 서브 블록의 일 예를 도시하고 있으며, 보다 구체적으로, 도 17은 코딩 블록(폭(W) X 높이(H))이 4 x 8 블록 또는 8 x 4 블록인 경우에 대한 분할의 예시이고, 도 18은 코딩 블록이 4 x 8 블록, 8 x 4 블록, 4 x 4 블록이 아닌 경우에 대한 분할의 예시를 나타내고 있다.
ISP 적용시, 서브 블록들은 분할 형태에 따라, 예를 들어, 수평(Horizontal) 또는 수직(Verticial), 왼쪽에서 오른쪽 또는 위쪽에서 아래쪽으로 순차적으로 코딩되며, 하나의 서브 블록에 대한 역변환과 인트라 예측을 거쳐 복원 과정까지 수행된 후 다음 서브 블록에 대한 코딩이 진행될 수 있다. 가장 왼쪽 또는 가장 위쪽 서브 블록에 대해서는 통상적인 인트라 예측 방식과 같이 이미 코딩된 코딩 블록의 복원 픽셀을 참조하게 된다. 또한, 뒤이은 내부의 서브 블록의 각 변에 대해 이전 서브 블록과 인접하지 않은 경우에는 해당 변에 인접한 참조 픽셀들을 도출하기 위하여, 통상적인 인트라 예측 방식과 같이 이미 코딩된 인접한 코딩 블록의 복원 픽셀을 참조한다.
ISP 코딩 모드에서는 모든 서브 블록들이 동일한 인트라 예측 모드를 가지고 코딩될 수 있으며, ISP 코딩을 사용할지 여부를 나타내는 플래그와 어떤 방향으로 (수평 또는 수직) 분할할지를 나타내는 플래그 등이 시그널링될 수 있다. 도 17 및 도 18에서와 같이, 블록 모양에 따라 서브 블록의 개수를 2개 또는 4개로 조절할 수 있으며, 하나의 서브 블록의 크기(폭 x 높이)가 16 미만인 경우 해당 서브 블록으로의 분할을 허용하지 않는다거나, ISP 코딩 자체를 적용하지 않도록 제한할 수 있다.
한편, ISP 예측 모드일 경우 하나의 코딩 유닛이 2개 또는 4개의 파티션 블록, 즉 서브 블록들로 분할되어 예측되며, 해당 분할된 2개 또는 4개의 파티션 블록들에는 동일한 화면 내 예측 모드가 적용된다.
상술된 바와 같이 분할 방향으로는 수평 방향(가로 길이와 세로 길이가 각기 M, N인 MxN 코딩 유닛이 수평 방향으로 분할되면, 2개로 분할되는 경우 Mx(N/2) 블록들로 분할되고 4개로 분할되는 경우 Mx(N/4) 블록들로 분할됨)과 수직 방향(MxN 코딩 유닛이 수직 방향으로 분할되면, 2개로 분할되는 경우 (M/2)xN 블록들로 분할되고 4개로 분할되는 경우(M/4)xN 블록들로 분할됨)이 모두 가능하다. 수평 방향으로 분할되는 경우 위에서 아래 방향 순서로 파티션 블록들이 코딩되며, 수직 방향으로 분할되는 경우 왼쪽에서 오른쪽 방향 순서로 파티션 블록들이 코딩된다. 현재 코딩되는 파티션 블록은 수평(수직) 방향 분할인 경우 위쪽(왼쪽) 파티션 블록의 복원된 픽셀 값을 참조하여 예측될 수 있다.
ISP 예측 방법으로 생성된 레지듀얼 신호에 파티션 블록 단위로 변환이 적용될 수 있다. 순방향(forward)을 기준으로 1차 변환(core transform 또는 primary transform)에 기존 DCT-2 뿐만 아니라 DST-7/DCT-8 조합 기반의 MTS(Multiple Transform Selection) 기술이 적용될 수 있고, 1차 변환에 따라 생성된 변환 계수에 순방향 LFNST(Low Frequency Non-Separable Transform)가 적용되어 최종적인 수정된 변환 계수가 생성될 수 있다.
즉, ISP 예측 모드가 적용되어 분할된 파티션 블록들에도 LFNST가 적용될 수 있으며, 상술하였듯이 분할된 파티션 블록들에는 동일한 인트라 예측 모드가 적용된다. 따라서, 인트라 예측 모드를 기반으로 도출되는 LFNST 세트 선택 시 모든 파티션 블록들에 도출된 LFNST 세트를 적용할 수 있다. 즉, 모든 파티션 블록에 동일한 인트라 예측 모드가 적용되므로, 이로 인해 모든 파티션 블록들에는 동일한 LFNST 세트가 적용될 수 있다.
한편, 일 예에 따라 LFNST는 가로와 세로의 길이가 모두 4 이상인 변환 블록에 대해서만 적용될 수 있다. 따라서, ISP 예측 방식에 따라 분할된 파티션 블록의 가로 또는 세로의 길이가 4 미만인 경우, LFNST가 적용되지 않고 LFNST 인덱스도 시그널링 되지 않는다. 또한, 각 파티션 블록에 LFNST를 적용할 경우, 해당 파티션 블록을 하나의 변환 블록으로 간주할 수 있다. 물론, ISP 예측 방식이 적용되지 않는 경우, 코딩 블록에 LFNST가 적용될 수 있다.
각 파티션 블록에 LFNST를 적용하는 것을 구체적으로 살펴 보면 다음과 같다.
일 예에 따라, 개별적인 파티션 블록에 대해 순방향 LFNST을 적용한 후, 좌상단 4x4 영역에 변환 계수 스캐닝 순서에 따라 최대 16개(8개 또는 16개)의 계수만 남긴 후 나머지 위치 및 영역은 모두 0 값으로 채우는 제로 아웃이 적용될 수 있다.
또는, 일 예에 따라, 파티션 블록 한 변의 길이가 4인 경우 좌상단 4x4 영역에 대해서만 LFNST를 적용하고, 파티션 블록의 모든 변, 즉 폭 및 높이의 길이가 8 이상인 경우 좌상단 8x8 영역 내부의 우하단 4x4 영역을 제외한 나머지 48개의 계수에 대하여 LFNST를 적용할 수 있다.
또는 일 예에 따라, 최악 경우의 계산 복잡도를 8 곱셈/샘플(multiplications per sample)로 맞추기 위해, 각 파티션 블록이 4x4 또는 8x8인 경우에는 순방향 LFNST 적용 후 8개의 변환 계수만을 출력할 수 있다. 즉, 파티션 블록이 4x4이면 변환 매트릭스로 8x16 행렬이 적용되고, 파티션 블록이 8x8이면 변환 매트릭스로 8x48 행렬이 적용될 수 있다.
한편, 현재 VVC 표준에서, LFNST 인덱스 시그널링은 코딩 유닛 단위로 수행된다. 따라서, ISP 예측 모드이고 모든 파티션 블록들에 대해 LFNST를 적용하는 경우, 해당 파티션 블록들에 대해서는 동일한 LFNST 인덱스 값이 적용될 수 있다. 즉, 코딩 유닛 레벨에서 LFNST 인덱스 값이 한 번 전송되면, 코딩 유닛 내부의 모든 파티션 블록들에 대해서는 해당 LFNST 인덱스가 적용될 수 있다. 상술된 바와 같이, LFNST 인덱스 값은 0, 1, 2 값을 가질 수 있으며, 0은 LFNST가 적용되지 않는 경우를 나타내며, 1과 2는 LFNST가 적용될 때 하나의 LFNST 세트 내에 존재하는 두 개의 변환 매트릭스를 가리킨다.
상기와 같이, LFNST 세트는 인트라 예측 모드에 의해 결정되며, ISP 예측 모드인 경우 코딩 유닛 내의 모든 파티션 블록들이 동일한 인트라 예측 모드로 예측되므로, 파티션 블록들은 동일한 LFNST 세트를 참조할 수 있다.
또 다른 일예로 LFNST 인덱스 시그널링은 여전히 코딩 유닛 단위로 수행되지만, ISP 예측 모드의 경우에 모든 파티션 블록들에 대해 일률적으로 LFNST 적용 여부를 결정하지 않고, 별도의 조건을 통해서 각각의 파티션 블록들에 대해 코딩 유닛 레벨에서 시그널링된 LFNST 인덱스 값을 적용할 것 인지 아니면 LFNST를 적용하지 않을 것인지 결정할 수 있다. 여기서, 별도의 조건은 비트스트림을 통해서 각 파티션 블록 별로 플래그 형태로 시그널링될 수 있고, 플래그 값이 1이면 코딩 유닛 레벨에서 시그널링된 LFNST 인덱스 값을 적용하고, 플래그 값이 0일경우 LFNST를 적용하지 않을 수 있다.
한편, ISP 모드가 적용되는 코딩 유닛에서, 파티션 블록의 한 변의 길이가 4 미만인 경우 LFNST를 적용하는 예에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
첫 번째, 파티션 블록의 크기가 Nx2(2xN)인 경우, 좌상단 Mx2(2xM) 영역에 LFNST를 적용할 수 있다(여기서, M ≤ N). 예를 들어, M = 8인 경우 해당 좌상단 영역은 8x2(2x8)이 되므로 16개의 레지듀얼 신호가 존재하는 영역이 순방향 LFNST의 입력이 될 수 있고, Rx16 (R ≤ 16) 순방향 변환 행렬이 적용될 수 있다.
여기서 순방향 LFNST 행렬은, 현재 VVC 표준에 포함되어 있는 행렬이 아닌 별도의 추가적인 행렬일 수 있다. 또한, 최악 경우의 복잡도 조절을 위해 16x16 행렬의 위쪽 8개의 행 벡터(row vector)들만 샘플링한 8x16 행렬을 변환에 사용할 수 있다. 복잡도 조절 방법에 대해서는 이후에 상세히 설명된다.
두 번째, 파티션 블록의 크기가 Nx1(1xN)인 경우, 좌상단 Mx1(1xM) 영역에 LFNST를 적용할 수 있다(여기서, M ≤ N). 예를 들어, M = 16인 경우 해당 좌상단 영역은 16x1(1x16)이 되므로 16개의 레지듀얼 신호가 존재하는 영역이 순방향 LFNST의 입력이 될 수 있고, Rx16 (R ≤ 16) 순방향 변환 행렬이 적용될 수 있다.
여기서 해당 순방향 LFNST 행렬은, 현재 VVC 표준에 포함되어 있는 행렬이 아닌 별도의 추가적인 행렬일 수 있다. 또한, 최악 경우의 복잡도 조절을 위해 16x16 행렬의 위쪽 8개의 행 벡터(row vector)들만 샘플링한 8x16 행렬을 변환에 사용할 수 있다. 복잡도 조절 방법에 대해서는 이후에 상세히 설명된다.
첫 번째 실시예와 두 번째 실시예는 동시에 적용될 수도 있고, 두 개의 실시예 중 어느 하나만 적용될 수도 있다. 특히 두 번째 실시예의 경우, LFNST에 일차원적인 변환이 고려됨으로 인해 기존의 LFNST에서 얻었을 수 있었던 압축 성능 향상이 LFNST 인덱스 시그널링 비용(signaling cost)에 비해 비교적 크지 않은 것들이 실험을 통해 관찰되었다. 하지만 첫 번째 실시예의 경우 기존의 LFNST에서 얻을 수 있었던 압축 성능의 향상과 비슷한 압축 성능 향상이 관측되었다, 즉, ISP 경우 2xN과 Nx2를 위한 LFNST 적용이 실제 압축 성능에 기여하는 것이 실험을 통해 확인할 수 있다.
현재 VVC에서의 LFNST에서는 인트라 예측 모드들 간의 대칭성이 적용된다. 34번 모드(우하단 45도 대각선 방향으로 예측)를 중심으로 배치된 두 방향성 모드에는 동일한 LFNST 세트가 적용되고 있으며, 예를 들어, 18번 모드(수평 방향 예측 모드)와 50번 모드(수직 방향 예측 모드)에는 같은 LFNST 세트가 적용된다. 다만, 35번 모드부터 66번 모드는 순방향 LFNST를 적용할 때 입력 데이터를 트랜스포즈(transpose)한 후 LFNST를 적용하게 된다.
한편, VVC에서는 광각 인트라 예측(Wide Angle Intra Prediction, WAIP) 모드를 지원하는데, WAIP 모드를 고려하여 수정된 인트라 예측 모드를 기반으로 LFNST 세트가 도출된다. WAIP에 의해 확장되는 모드들에 대해서도 일반 인트라 예측 방향 모드와 마찬가지로 대칭성을 활용하여 LFNST 세트를 결정하게 된다. 예를 들어, -1번 모드는 67번 모드와 대칭을 이루므로 동일한 LFNST 세트를 적용하고 -14번 모드는 80번 모드와 대칭을 이루므로 동일한 LFNST 세트를 적용한다. 67번 모드부터 80번 모드는 순방향 LFNST를 적용하기 전에 입력 데이터를 트랜스포즈 한 후 LFNST 변환을 적용하게 된다.
좌상단 Mx2 (Mx1) 블록에 적용되는 LFNST의 경우는 상술한 LFNST에 대한 대칭성을 적용할 수 없는데, LFNST를 적용하는 블록이 비정방형이기 때문이다. 따라서, 표 2의 LFNST 처럼 인트라 예측 모드를 기준으로 하는 대칭성을 적용하는 것이 아니라, Mx2 (Mx1) 블록과 2xM (1xM) 블록 간의 대칭성을 적용할 수 있다.
도 19는 일 예에 따른 Mx2 (Mx1) 블록과 2xM (1xM) 블록의 대칭성을 도시한 도면이다.
도 19와 같이, Mx2 (Mx1) 블록에서의 2번 모드는 2xM (1xM) 블록에서의 66번 모드와 대칭이라고 볼 수 있으므로, 2xM (1xM) 블록과 Mx2 (Mx1) 블록에 동일한 LFNST 세트를 적용할 수 있다.
이 때 2xM (1xM) 블록에, Mx2 (Mx1) 블록에 적용되었던 LFNST 세트를 적용하기 위하여, 66번 모드 대신에 2번 모드를 기준으로 LFNST 세트를 선택하게 된다. 즉, 순방향 LFNST를 적용하기 전에 2xM (1xM) 블록의 입력 데이터를 트랜트포즈 한 후 LFNST를 적용할 수 있다.
도 20은 일 예에 따라 2xM 블록을 트랜스포즈한 예시를 도시한 도면이다.
도 20의 (a)는 2xM 블록에 대해 열 우선(column-first) 순서로 입력 데이터를 읽어서 LFNST를 적용할 수 있는 것을 설명하는 도면이고, 도 20의 (b)는 Mx2 (Mx1) 블록에 대해 행 우선(row-first) 순서로 입력 데이터를 읽어서 LFNST를 적용하는 것을 설명하는 도면이다. 좌상단 Mx2 (Mx1) 또는 2xM (Mx1) 블록에 대해 LFNST를 적용하는 방식을 정리해 보면 다음과 같다 .
1. 우선, 도 20의 (a) 및 (b)와 같이, 입력 데이터를 배열하여 순방향 LFNST의 입력 벡터를 구성한다. 예를 들어, 도 19를 참조하면, 2번 모드로 예측되는 Mx2 블록에 대해서는 도 20의 (b)에서의 순서를 따르게 되고, 66번 모드로 예측되는 2xM 블록에 대해서는 도 20의 (a)의 순서에 따라 입력 데이터를 배열한 후 2번 모드에 대한 LFNST 세트를 적용할 수 있다 .
2. Mx2 (Mx1) 블록에 대해서는 WAIP를 고려한 수정된 인트라 예측 모드에 기초하여 LFNST 세트를 결정한다. 상술된 바와 같이, 인트라 예측 모드와 LFNST 세트 간에는 기설정된 매핑 관계가 성립하며, 이는 표 2와 같이 매핑 테이블로 나타낼 수 있다.
2xM (1xM) 블록에 대해서는, WAIP를 고려하여 수정된 인트라 예측 모드로부터, 우하향 45도 대각선 방향의 예측 모드(VVC 표준의 경우 34번 모드)를 중심으로 대칭인 모드를 구한 후, 해당 대칭 모드 및 매핑 테이블을 기반으로 LFNST 세트를 결정한다. 34번 모드를 중심으로 대칭인 모드(y)는 다음의 수식을 통하여 도출될 수 있다. 매핑 테이블에 대한 것은 이하 보다 구체적으로 설명된다.
Figure PCTKR2020012859-appb-M000011
3. 순방향 LFNST를 적용할 때는 1번 과정을 통해 준비한 입력 데이터를 LFNST 커널에 곱하여 변환 계수를 도출할 수 있다. LFNST 커널은 2번 과정에서 결정된 LFNST 세트와 미리 지정된 LFNST 인덱스로부터 선택될 수 있다.
예를 들어, M = 8이고, LFNST 커널로 16x16 행렬이 적용되는 경우, 해당 행렬을 16개의 입력 데이터와 곱하여 16개의 변환 계수가 생성될 수 있다. 생성되는 변환 계수는 좌상단 8x2 또는 2x8 영역에 VVC 표준에서 사용하는 스캐닝 순서에 따라 배될 수 있다.
도 21은 일 예에 따른 8x2 또는 2x8 영역에 대한 스캐닝 순서를 도시한 것이다.
좌상단 8x2 또는 2x8 영역 이외의 영역에 대해서는, 모두 0 값으로 채우거나 (zero-out), 1차 변환을 적용한 기존 변환 계수를 그대로 유지할 수도 있다. 상기 미리 지정된 LFNST 인덱스는 인코딩 과정에서 LFNST 인덱스 값을 변경하면서 RD 비용을 계산할 때 시도되는 LFNST 인덱스 값 (0, 1, 2) 중 하나일 수 있다
최악의 경우에 대한 계산 복잡도를 일정 수준 이하로 맞추는 구성의 경우 (예를 들어, 8 곱셈/샘플), 예컨대 상기 16x16 행렬의 위쪽 8개의 행만 취한 8x16 행렬을 곱하여 8개의 변환 계수만을 생성한 후, 도 21과 같은 스캐닝 순서에 따라 8개의 변환 계수를 배치하고, 나머지 계수 영역에 대해서는 제로 아웃을 적용할 수도 있다. 최악의 경우에 대한 복잡도 조절은 후술된다.
4. 역방향 LFNST를 적용할 때는 기설정된 개수(예를 들어, 16개)의 변환 계수를 입력 벡터로 두고, 2번 과정으로부터 구한 LFNST 세트와 파싱된 LFNST 인덱스로부터 도출된 LFNST 커널(예컨대, 16x16 행렬)을 선택한 후, LFNST 커널과 해당 입력 벡터를 곱하여 출력 벡터를 도출할 수 있다.
Mx2 (Mx1) 블록의 경우는 도 20의 (b)와 같은 행 우선 순서에 따라 출력 벡터를 배치하고, 2xM (1xM) 블록의 경우는 도 20의 (a)와 같이 열 우선 순서에 따라 출력 벡터를 배치할 수 있다.
좌상단 Mx2 (Mx1) 또는 2xM (Mx2) 영역 내부에 해당 출력 벡터가 배치되는 영역을 제외한 나머지 영역과, 파티션 블록 내에 좌상단 Mx2 (Mx1) 또는 2xM (Mx2) 영역 이외의 영역에 대해서는, 모두 0 값으로 채우거나(zero-out) 레지듀얼 코딩과 역양자화 과정으로 통해 복원된 변환 계수를 그대로 유지하도록 구성할 수 있다.
3번에서와 마찬가지로 입력 벡터를 구성할 때는 도 21의 스캐닝 순서에 따라 입력 데이터를 배열할 수 있으며, 최악의 경우에 대한 계산 복잡도를 일정 수준 이하로 맞추기 위해 입력 데이터의 수를 줄여서(예컨대, 16개 대신에 8개) 입력 벡터를 구성할 수도 있다.
예를 들어, M = 8 일 때 8개의 입력 데이터을 사용하는 경우 해당 16x16 행렬로부터 왼쪽 16x8 행렬만을 취해 곱한 후 16개의 출력 데이터를 얻을 수 있다. 최악의 경우에 대한 복잡도 조절은 후술된다
상기 실시예에서는 LFNST 적용 시 Mx2 (Mx1) 블록과 2xM (1xM) 블록 사이에 대칭성을 적용하는 경우를 제시하고 있으나, 다른 예에 따라 두 블록 모양에 대해 각각 다른 LFNST 세트를 적용할 수도 있다.
이하에서는, ISP 모드에 대한 LFNST 세트 구성 및 인트라 예측 모드를 이용한 매핑 방식에 대한 다양한 예를 기술한다.
ISP 모드인 경우, LFNST 세트 구성은 기존의 LFNST 세트와 다를 수 있다. 다시 말해, 기존의 LFNST 커널들과 다른 커널들이 적용될 수도 있고, 현재 VVC 표준에 적용되는 인트라 예측 모드 인덱스와 LFNST 세트 간의 매핑 테이블과 상이한 다른 매핑 테이블을 적용할 수 있다. 현재 VVC 표준에 적용되는 매핑 테이블은 표 2와 같을 수 있다.
표 2에서 preModeIntra 값은 WAIP를 고려하여 변경된 인트라 예측 모드 값을 의미하며, lfnstTrSetIdx 값은 특정 LFNST 세트를 가리키는 인덱스 값이다. 각 LFNST 세트는 2개의 LFNST 커널로 구성되어 있다.
ISP 예측 모드가 적용되는 경우, 각 파티션 블록의 가로 길이와 세로 길이 모두가 4보다 같거나 큰 경우에는 현재 VVC 표준에서 적용되는 LFNST 커널들과 동일한 커널들을 적용할 수 있고, 상기 매핑 테이블도 그대로 적용할 수 있다. 물론 현재 VVC 표준과 다른 LFNST 커널들과 다른 매핑 테이블을 적용할 수도 있다.
ISP 예측 모드가 적용되는 경우, 각 파티션 블록의 가로 길이 또는 세로 길이가 4 미만인 경우에는, 현재 VVC 표준에서와 다른 LFNST 커널들과 다른 매핑 테이블을 적용할 수 있다. 이하 표 6 내지 표 8은 Mx2 (Mx1) 블록 또는 2xM (1xM) 블록에 대해 적용될 수 있는, 인트라 예측 모드 값(WAIP를 고려하여 변경된 인트라 예측 모드 값)과 LFNST 세트 간의 매핑 테이블들을 나타낸다.
Figure PCTKR2020012859-appb-T000006
Figure PCTKR2020012859-appb-T000007
Figure PCTKR2020012859-appb-T000008
표 6의 첫 번째 매핑 테이블은 7개의 LFNST 세트로 구성되고, 표 7의 매핑 테이블은 4개의 LFNST 세트로 구성되며, 표 8의 매핑 테이블은 2개의 LFNST 세트로 구성된다. 또 다른 예로, 1개의 LFNST 세트로 구성되는 경우, preModeIntra 값에 대하여 lfnstTrSetIdx 값은 0으로 고정될 수 있다.
이하에서는, ISP 모드에 LFNST 적용 시 최악의 경우에 대한 계산 복잡도를 유지하는 방법에 대하여 기술한다.
ISP 모드인 경우 LFNST 적용 시 샘플 당 (또는 계수 당, 위치 당) 곱셈 수를 일정 값 이하로 유지하기 위해 LFNST 적용을 제한할 수 있다. 파티션 블록의 크기에 따라 다음과 같이 LFNST를 적용하여 샘플 당 (혹은 계수 당, 위치 당) 곱셈 수를 8개 이하로 유지할 수 있다.
1. 파티션 블록의 가로 길이와 세로 길이 모두 4 이상일 경우는, 현재 VVC 표준에서의 LFNST에 대한 최악의 경우에 대한 계산 복잡도 조절 방식과 동일한 방식을 적용할 수 있다.
즉, 파티션 블록이 4x4 블록인 경우에는 16x16 행렬 대신, 순방향에서는 16x16 행렬로부터 상위 8개의 행을 샘플링한 8x16 행렬을 적용하고, 역방향에서는 16x16 행렬로부터 왼쪽 8개의 열을 샘플링한 16x8 행렬을 적용할 수 있다. 또한, 파티션 블록이 8x8 블록일 때는 순방향의 경우 16x48 행렬 대신, 16x48 행렬로부터 상위 8개의 행을 샘플링한 8x48 행렬을 적용하고, 역방향의 경우 48x16 행렬 대신 48x16 행렬로부터 왼쪽 8개의 열을 샘플링한 48x8 행렬을 적용할 수 있다.
4xN 또는 Nx4 (N > 4) 블록의 경우, 순방향 변환을 수행할 때 좌상단 4x4 블록에 대해서만 16x16 행렬을 적용한 후 생성된 16개의 계수는 좌상단 4x4 영역에 배치되고 이외의 영역은 0 값으로 채워질 수 있다. 또한, 역방향 변환을 수행할 때는 좌상단 4x4 블록에 위치한 16개의 계수를 스캐닝 순서에 따라 배치하여 입력 벡터를 구성한 다음 16x16 행렬을 곱해 16개의 출력 데이터를 생성할 수 있다. 생성된 출력 데이터는 좌상단 4x4 영역에 배치되고 좌상단 4x4 영역을 제외한 나머지 영역은 0으로 채워질 수 있다.
8xN 또는 Nx8 (N > 8) 블록의 경우, 순방향 변환을 수행할 때 좌상단 8x8 블록 내부의 ROI 영역(좌상단 8x8 블록에서 우하단 4x4 블록을 제외한 나머지 영역)에 대해서만 16x48 행렬을 적용한 후 생성된 16개의 계수는 좌상단 4x4 영역에 배치되고 이외 영역은 모두 0 값으로 채워질 수 있다. 또한, 역방향 변환을 수행할 때는 좌상단 4x4 블록에 위치한 16개의 계수를 스캐닝 순서에 따라 배치하여 입력 벡터를 구성한 다음 48x16 행렬을 곱해 48개의 출력 데이터를 생성할 수 있다. 생성된 출력 데이터는 상기 ROI 영역에 채워지고 나머지 영역은 모두 0 값으로 채워질 수 있다.
2. 파티션 블록의 크기가 Nx2 또는 2xN이고, 좌상단 Mx2 또는 2xM 영역에 대해(M ≤ N) LFNST를 적용하는 경우, N 값에 따라 샘플링한 행렬을 적용할 수 있다.
M = 8인 경우, N = 8인 파티션 블록, 즉 8x2 또는 2x8 블록에 대해서는, 순방향 변환의 경우 16x16 행렬 대신에 16x16 행렬로부터 상위 8개의 행을 샘플링한 8x16 행렬을 적용하고, 역방향 변환의 경우 16x16 행렬 대신에 16x16 행렬로부터 왼쪽 8개의 열을 샘플링한 16x8 행렬을 적용할 수 있다.
N이 8보다 큰 경우, 순방향 변환의 경우 좌상단 8x2 또는 2x8 블록에 대해서 16x16 행렬을 적용한 후 생성된 16개의 출력 데이터는 좌상단 8x2 또는 2x8 블록에 배치되고 나머지 영역에 대해서는 0 값으로 채워질 수 있다. 역방향 변환의 경우 좌상단 8x2 또는 2x8 블록에 위치한 16개의 계수를 스캐닝 순서에 따라 배치하여 입력 벡터를 구성한 후 해당 16x16 행렬을 곱해 16개의 출력 데이터를 생성할 수 있다. 생성된 출력 데이터는 좌상단 8x2 또는 2x8 블록에 배치되고 나머지 영역은 모두 0 값으로 채워질 수 있다.
3. 파티션 블록의 크기가 Nx1 또는 1xN이고 좌상단 Mx1 또는 1xM 영역에 대해(M ≤ N) LFNST를 적용하는 경우, N 값에 따라 샘플링한 행렬을 적용할 수 있다.
M = 16인 경우, N = 16인 파티션 블록, 즉 16x1 또는 1x16 블록에 대해서는 순방향 변환의 경우 16x16 행렬 대신에 16x16 행렬로부터 상위 8개의 행을 샘플링한 8x16 행렬을 적용하고, 역방향 변환의 경우 16x16 행렬 대신에 16x16 행렬로부터 왼쪽 8개의 열을 샘플링한 16x8 행렬을 적용할 수 있다.
N이 16보다 큰 경우, 순방향 변환의 경우 좌상단 16x1 또는 1x16 블록에 대해서 16x16 행렬을 적용한 후 생성된 16개의 출력 데이터는 좌상단 16x1 또는 1x16 블록에 배치되고 나머지 영역에 대해서는 0 값으로 채워질 수 있다. 역방향 변환의 경우 좌상단 16x1 또는 1x16 블록에 위치한 16개의 계수를 스캐닝 순서에 따라 배치하여 입력 벡터를 구성한 후 해당 16x16 행렬을 곱해 16개의 출력 데이터를 생성할 수 있다. 생성된 출력 데이터는 좌상단 16x1 또는 1x16 블록에 배치되고 나머지 영역은 모두 0 값으로 채워질 수 있다.
또 다른 일예로 샘플 당 (또는 계수 당, 위치 당) 곱셈 수를 일정 값 이하로 유지하기 위해 ISP 파티션 블록의 크기가 아닌 ISP 코딩 유닛 크기를 기준으로 샘플 당 (혹은 계수 당, 위치 당) 곱셈 수를 8개 이하로 유지할 수 있다. 만약, ISP 파티션 블록 중 LFNST이 적용되는 조건을 만족하는 블록이 하나만 존재하는 경우 파티션 블록의 크기가 아닌 해당 코딩 유닛 크기를 기반으로 LFNST 최악의 경우에 대한 복잡도 연산이 적용될 수 있다. 예를 들어 어떤 코딩 유닛에 대한 루마 코딩 블록이 4x4 크기의 4개의 파티션 블록들로 분할되어 ISP로 코딩되며 그 중 2개의 파티션 블록에 대해서는 0이 아닌 변환 계수가 존재하지 않는 경우, 다른 2개의 파티션 블록에는 (인코더 기준으로) 각기 8개가 아닌 16개의 변환 계수가 생성되도록 설정할 수 있다.
이하에서는, ISP 모드일 경우 LFNST 인덱스를 시그널링하는 방법에 대하여 살펴본다.
상술한 바와 같이, LFNST 인덱스는 0, 1, 2 값을 가질 수 있으며 0은 LFNST를 적용하지 않는다는 것을 지시하고 1 과 2는 선택된 LFNST 세트에 포함된 두 개의 LFNST 커널 매트릭스 중 어느 하나씩을 지시한다. LFNST 인덱스에 의해 선택된 LFNST 커널 매트릭스를 기반으로 LFNST가 적용된다. 현재 VVC 표준에서 LFNST 인덱스가 전송되는 방식을 설명하면 다음과 같다.
1. 코딩 유닛(CU)마다 한 번씩 LFNST 인덱스를 전송할 수 있으며, 듀얼 트리(dual-tree)일 때는 루마 블록과 크로마 블록에 대해 각각 개별적인 LFNST 인덱스가 시그널링될 수 있다.
2. LFNST 인덱스가 시그널링되지 않는 경우에는 LFNST 인덱스 값은 디폴트 값인 0으로 정해진다(infer). LFNST 인덱스 값이 0으로 유추되는 경우는 다음과 같다.
A. 변환이 적용되지 않는 모드인 경우 (예컨대, 변환 스킵(transform skip), BDPCM, 무손실(lossless) 코딩 등)
B. 1차 변환이 DCT-2가 아닌 경우(DST7나 DCT8), 즉 수평 방향의 변환 또는 수직 방향의 변환이 DCT-2가 아닌 경우
C. 코딩 유닛의 루마 블록에 대한 가로 길이 또는 세로 길이가 변환이 가능한 최대 루마 변환의 크기를 초과하는 경우, 예를 들어 변환이 가능한 최대 루마 변환의 크기가 64인 경우 코딩 블록의 루마 블록에 대한 크기가 128x16과 같은 경우에는 LFNST가 적용될 수 없다.
듀얼 트리의 경우, 루마 성분에 대한 코딩 유닛과 크로마 성분에 대한 코딩 유닛 각각에 대하여 최대 루마 변환의 크기를 초과하는지 여부가 판단된다. 즉, 루마 블록에 대하여 변환이 가능한 최대 루마 변환의 크기를 초과하는지 여부가 체크되고, 크로마 블록에 대하여 컬러 포맷에 대한 대응 루마 블록의 가로/세로 길이와 최대 변환이 가능한 최대 루마 변환의 크기를 초과하는지 여부가 체크된다. 예를 들어, 컬러 포맷이 4:2:0인 경우에는 대응 루마 블록의 가로/세로 길이는 각각 해당 크로마 블록의 2배가 되며 대응 루마 블록의 변환 크기는 해당 크로마 블록의 2배가 된다. 또 다른 예로 컬러 포맷이 4:4:4인 경우에는 대응 루마 블록의 가로/세로 길이와 변환 크기는 대응하는 크로마 블록과 같다.
64-길이 변환 또는 32-길이 변환이 의미하는 바가 각기 64 또는 32 길이를 가진 가로 또는 세로에 적용되는 변환을 의미하고, "변환 크기"는 해당 길이인 64 또는 32를 의미할 수 있다.
싱글 트리인 경우, 루마 블록에 대해서 가로 길이 또는 세로 길이가 변환이 가능한 최대 루마 변환 블록 크기를 초과하는지 여부를 체크한 후, 초과하는 경우 LFNST 인덱스 시그널링을 생략할 수 있다.
D. 코딩 유닛의 가로 길이와 세로 길이 모두 4 이상인 경우에만 LFNST 인덱스를 전송할 수 있다.
듀얼 트리인 경우, 해당 성분(즉, 루마 또는 크로마 성분)에 대한 가로 길이와 세로 길이가 모두 4 이상인 경우에 대해서만 LFNST 인덱스를 시그널링할 수 있다.
싱글 트리인 경우는 루마 성분에 대한 가로 길이와 세로 길이가 모두 4 이상인 경우에 대하여 LFNST 인덱스를 시그널링할 수 있다.
E. 마지막 0이 아닌 계수의 위치(last non-zero coefficient position)가 DC 위치(블록의 좌상단 위치)가 아닌 경우, 듀얼 트리 타입의 루마 블록이면 마지막 0이 아닌 계수의 위치가 DC 위치가 아니면 LFNST 인덱스를 전송한다. 듀얼 트리 타입의 크로마 블록이면 Cb에 대한 마지막 0이 아닌 계수의 위치와 Cr에 대한 마지막 0이 아닌 계수의 위치 중 하나라도 DC 위치가 아니면 해당 LNFST 인덱스를 전송한다.
싱글 트리 타입의 경우, 루마 성분, Cb 성분, Cr 성분 중 하나라도 해당 마지막 0이 아닌 계수의 위치가 DC 위치가 아니면 LFNST 인덱스를 전송한다.
여기서 하나의 변환 블록에 대한 변환 계수 존재 여부를 가리키는 CBF(coded block flag) 값이 0이면, LFNST 인덱스 시그널링 여부를 판단하기 위하여 해당 변환 블록에 대한 마지막 0이 아닌 계수의 위치를 체크하지 않는다. 즉, 해당 CBF 값이 0인 경우 해당 블록에 변환이 적용되지 않으므로 LFNST 인덱스 시그널링에 대한 조건을 체크할 때 마지막 0이 아닌 계수의 위치를 고려하지 않을 수 있다.
예를 들어 1) 듀얼 트리 타입이고 루마 성분인 경우 해당 CBF 값이 0이면 LFNST 인덱스를 시그널링하지 않고 2) 듀얼 트리 타입이고 크로마 성분인 경우 Cb에 대한 CBF 값이 0이고 Cr에 대한 CBF 값이 1이면 Cr에 대한 마지막 0이 아닌 계수의 위치만 체크하여 해당 LFNST 인덱스를 전송하며 3) 싱글 트리 타입인 경우는 루마, Cb, Cr 모두에 대해 각 CBF 값이 1인 성분들에 대해서만 마지막 0이 아닌 계수의 위치를 체크하게 된다.
F. LFNST 변환 계수가 존재할 수 있는 위치가 아닌 위치에 변환 계수가 존재하는 것이 확인된 경우 LFNST 인덱스 시그널링을 생략할 수 있다. 4x4 변환 블록과 8x8 변환 블록의 경우는 VVC 표준에서의 변환 계수 스캐닝 순서에 따라 DC 위치부터 8개의 위치에 LFNST 변환 계수가 존재할 수 있고 나머지 위치는 모두 0으로 채워지게 된다. 또한, 4x4 변환 블록과 8x8 변환 블록이 아닌 경우에는 VVC 표준에서의 변환 계수 스캐닝 순서에 따라 DC 위치부터 16개의 위치에 LFNST 변환 계수가 존재할 수 있고 나머지 위치는 모두 0으로 채워지게 된다.
따라서, 레지듀얼 코딩(residual coding)을 진행한 후 상기 0 값이 채워져야만 하는 영역에 0이 아닌 변환 계수가 존재하면 LFNST 인덱스 시그널링을 생략할 수 있다.
한편, ISP 모드는 루마 블록인 경우에만 적용되거나 루마 블록과 크로마 블록 모두에 적용될 수도 있다. 상술하였듯이 ISP 예측이 적용되는 경우 해당 코딩 유닛은 2개 또는 4개의 파티션 블록으로 분할되어 예측되며 변환도 해당 파티션 블록들에 각각 적용될 수 있다. 따라서, 코딩 유닛 단위로 LFNST 인덱스를 시그널링하는 조건을 결정할 때도 해당 파티션 블록들에 각각 LFNST가 적용될 수 있다는 사실을 고려해야 한다. 또한 ISP 예측 모드가 특정 성분(예컨대, 루마 블록)에 대해서만 적용되는 경우에는, 해당 성분에 대해서만 파티션 블록으로 분할된다는 사실을 고려하여 LFNST 인덱스를 시그널링해야 한다. ISP 모드일 때 가능한 LFNST 인덱스 시그널링 방식들을 정리해 보면 다음과 같다.
1. 코딩 유닛(CU)마다 한 번씩 LFNST 인덱스를 전송할 수 있으며, 듀얼 트리(dual-tree)일 때는 루마 블록과 크로마 블록에 대해 각각 개별적인 LFNST 인덱스가 시그널링될 수 있다.
2. LFNST 인덱스가 시그널링되지 않는 경우에는 LFNST 인덱스 값은 디폴트 값인 0으로 정해진다(infer). LFNST 인덱스 값이 0으로 유추되는 경우는 다음과 같다.
A. 변환이 적용되지 않는 모드인 경우 (예컨대, 변환 스킵(transform skip), BDPCM, 무손실(lossless) 코딩 등)
B. 코딩 유닛의 루마 블록에 대한 가로 길이 또는 세로 길이가 변환이 가능한 최대 루마 변환의 크기를 초과하는 경우, 예를 들어 변환이 가능한 최대 루마 변환의 크기가 64인 경우 코딩 블록의 루마 블록에 대한 크기가 128x16과 같은 경우에는 LFNST가 적용될 수 없다.
코딩 유닛 대신에 파티션 블록의 크기를 기준으로 LFNST 인덱스의 시그널링 여부를 결정할 수도 있다. 즉, 해당 루마 블록에 대한 파티션 블록의 가로 길이 또는 세로 길이가 변환이 가능한 최대 루마 변환의 크기를 초과하는 경우 LFNST 인덱스 시그널링을 생략하고 LFNST 인덱스 값을 0으로 유추할 수 있다.
듀얼 트리의 경우, 루마 성분에 대한 코딩 유닛 또는 파티션 블록과 크로마 성분에 대한 코딩 유닛 또는 파티션 블록 각각에 대하여 최대 변환 블록 크기를 초과하는지 여부가 판단된다. 즉, 루마에 대한 코딩 유닛 또는 파티션 블록의 가로와 세로 길이를 각각 최대 루마 변환 크기와 비교하여 하나라도 최대 루마 변환 크기보다 크면 LFNST를 적용하지 않고, 크로마에 대한 코딩 유닛 또는 파티션 블록의 경우에는 컬러 포맷에 대한 대응 루마 블록의 가로/세로 길이와 최대 변환이 가능한 최대 루마 변환의 크기가 비교된다. 예를 들어, 컬러 포맷이 4:2:0인 경우에는 대응 루마 블록의 가로/세로 길이는 각각 해당 크로마 블록의 2배가 되며 대응 루마 블록의 변환 크기는 해당 크로마 블록의 2배가 된다. 또 다른 예로 컬러 포맷이 4:4:4인 경우에는 대응 루마 블록의 가로/세로 길이와 변환 크기는 대응하는 크로마 블록과 같다.
싱글 트리인 경우, 루마 블록(코딩 유닛 또는 파티션 블록)에 대해서 가로 길이 또는 세로 길이가 변환이 가능한 최대 루마 변환 블록 크기를 초과하는지 여부를 체크한 후, 초과하는 경우 LFNST 인덱스 시그널링을 생략할 수 있다.
C. 만약 현재의 VVC 표준에 포함된 LFNST를 적용한다면, 파티션 블록의 가로 길이와 세로 길이 모두가 4 이상인 경우에 대해서만 LFNST 인덱스를 전송할 수 있다.
만약 현재 VVC 표준에 포함된 LFNST 이외에 2xM (1xM) 또는 Mx2 (Mx1) 블록에 대한 LFNST까지 적용한다면 파티션 블록의 크기가 2xM (1xM) 또는 Mx2 (Mx1) 블록보다 같거나 큰 경우에 대해서만 LFNST 인덱스를 전송할 수 있다. 여기서 PxQ 블록이 RxS 블록보다 같거나 크다는 뜻은 P≥R 이고 Q≥S라는 것을 의미한다.
정리하면 파티션 블록이 LFNST가 적용 가능한 최소한의 크기보다 같거나 큰 경우에 대해서만 LFNST 인덱스를 전송할 수 있다. 듀얼 트리의 경우, 루마 또는 크로마 성분에 대한 파티션 블록이 LFNST가 적용 가능한 최소한의 크기보다 같거나 큰 경우에만 LFNST 인덱스를 시그널링할 수 있다. 싱글 트리의 경우, 루마 성분에 대한 파티션 블록이 LFNST가 적용 가능한 최소한의 크기보다 같거나 큰 경우에만 LFNST 인덱스를 시그널링 할 수 있다.
본 문서에서, MxN 블록이 KxL 블록보다 크거나 같다는 것은 M이 K보다 크거나 같고 N이 L보다 크거나 같다는 것을 으미한다. MxN 블록이 KxL 블록보다 크다는 것은 M이 K보다 크거나 같고 N이 L보다 크거나 같으면서, M이 K보다 크거나 N이 L보다 크다는 것을 의미한다. MxN 블록이 KxL 블록보다 작거나 같다는 것은, M이 K보다 작거나 같고 N이 L보다 작거나 같다는 것을 의미하고, MxN 블록이 KxL 블록보다 작다는 것은 M이 K보다 작거나 같고 N이 L보다 작거나 같으면서, M이 K보다 작거나 N이 L보다 작다는 것을 뜻한다.
D. 마지막 0이 아닌 계수의 위치(last non-zero coefficient position)가 DC 위치(블록의 좌상단 위치)가 아닌 경우, 듀얼 트리 타입의 루마 블록이면 모든 파티션 블록들 중 하나라도 해당 마지막 0이 아닌 계수의 위치가 DC 위치가 아니면 LFNST 인덱스를 전송할 수 있다. 듀얼 트리 타입이고 크로마 블록이면 Cb에 대한 모든 파티션 블록들의(ISP 모드가 크로마 성분에 적용되지 않는 경우에는 파티션 블록들의 수는 한 개라고 간주함) 마지막 0이 아닌 계수의 위치와 Cr에 대한 모든 파티션 블록들의 (ISP 모드가 크로마 성분에 적용되지 않는 경우에는 파티션 블록들의 수가 한 개라고 간주함) 마지막 0이 아닌 계수의 위치 중 하나라도 DC 위치가 아니면 해당 LNFST 인덱스를 전송할 수 있다.
싱글 트리 타입 경우, 루마 성분, Cb 성분, Cr 성분에 대한 모든 파티션 블록들 중 하나라도 마지막 0이 아닌 계수의 위치가 DC 위치가 아니면 해당 LFNST 인덱스를 전송할 수 있다.
여기서 각 파티션 블록에 대해 변환 계수 존재 여부를 가리키는 CBF(coded block flag) 값이 0이면, LFNST 인덱스 시그널링 여부를 판단하기 위하여 해당 파티션 블록에 대한 마지막 0이 아닌 계수의 위치를 체크하지 않는다. 즉, 해당 CBF 값이 0인 경우 해당 블록에 변환이 적용되지 않으므로 LFNST 인덱스 시그널링에 대한 조건을 체크할 때 해당 파티션 블록에 대한 마지막 0이 아닌 계수의 위치를 고려하지 않는다.
예를 들어, 1) 듀얼 트리 타입이고 루마 성분인 경우 각 파티션 블록에 대해 해당 CBF 값이 0이면 LFNST 인덱스 시그널링 여부를 결정할 때 해당 파티션 블록을 제외시키고, 2) 듀얼 트리 타입이고 크로마 성분인 경우 각 파티션 블록에 대해 Cb에 대한 CBF 값이 0이고 Cr에 대한 CBF 값이 1이면 Cr에 대한 마지막 0이 아닌 계수의 위치만 체크하여 해당 LFNST 인덱스 시그널링 여부를 결정하고 3) 싱글 트리 타입인 경우 루마 성분, Cb 성분, Cr 성분의 모든 파티션 블록들에 대해 CBF 값이 1인 블록들에 대해서만 마지막 0이 아닌 계수의 위치를 체크하여 LFNST 인덱스 시그널링 여부를 결정할 수 있다.
ISP 모드인 경우에는 마지막 0이 아닌 계수의 위치를 체크하지 않도록 영상 정보를 구성할 수도 있으며, 이에 대한 실시예는 다음과 같다.
i. ISP 모드인 경우는 루마 블록와 크로마 블록 모두에 대해 마지막 0이 아닌 계수의 위치에 대한 체크를 생략하고 LFNST 인덱스 시그널링을 허용할 수 있다. 즉, 모든 파티션 블록에 대해 마지막 0이 아닌 계수의 위치가 DC 위치이거나 해당 CBF 값이 0이더라도, 해당 LFNST 인덱스 시그널링을 허용할 수 있다.
ii. ISP 모드인 경우는 루마 블록에 대해서만 마지막 0이 아닌 계수의 위치에 대한 체크를 생략하고 크로마 블록의 경우는 상술한 방식의 마지막 0이 아닌 계수의 위치에 대한 체크를 수행할 수 있다. 예를 들어, 듀얼 트리 타입이고 루마 블록인 경우는 마지막 0이 아닌 계수의 위치에 대한 체크를 하지 않고 LFNST 인덱스 시그널링을 허용하고, 듀얼 트리 타입이고 크로마 블록인 경우는 상술한 방식으로 마지막 0이 아닌 계수의 위치에 대한 DC 위치 존재 여부를 체크하여 해당 LFNST 인덱스의 시그널링 여부를 결정할 수 있다.
iii. ISP 모드이고 싱글 트리 타입인 경우는 상기 i번 또는 ii번 방식을 적용할 수 있다. 즉, ISP 모드이고 싱글 트리 타입에 i번을 적용할 경우, 루마 블록과 크로마 블록 모두에 대해 마지막 0이 아닌 계수의 위치에 대한 체크를 생략하고 LFNST 인덱스 시그널링을 허용할 수 있다. 또는 ii번을 적용하여 루마 성분에 대한 파티션 블록들에 대해서는 마지막 0이 아닌 계수의 위치에 대한 체크를 생략하고 크로마 성분에 대한 파티션 블록들(크로마 성분에 대해 ISP를 적용하지 않는 경우에는 파티션 블록의 수가 1이라고 간주할 수 있음)에 대해서는 상술한 방식으로 마지막 0이 아닌 계수의 위치에 대한 체크를 수행하여 해당 LFNST 인덱스 시그널링 여부를 결정할 수 있다.
E. 모든 파티션 블록들 중 하나의 파티션 블록에 대해서라도 LFNST 변환 계수가 존재할 수 있는 위치가 아닌 위치에 변환 계수가 존재하는 것이 확인되면 LFNST 인덱스 시그널링을 생략할 수 있다.
예를 들어, 4x4 파티션 블록과 8x8 파티션 블록의 경우는 VVC 표준에서의 변환 계수 스캐닝 순서에 따라 DC 위치부터 8개의 위치에 LFNST 변환 계수가 존재할 수 있고 나머지 위치는 모두 0으로 채워지게 된다. 또한, 4x4보다 같거나 크면서 4x4 파티션 블록 및 8x8 파티션 블록이 아닌 경우에는 VVC 표준에서의 변환 계수 스캐닝 순서에 따라 DC 위치부터 16개의 위치에 LFNST 변환 계수가 존재할 수 있고 나머지 위치는 모두 0으로 채워지게 된다.
따라서, 레지듀얼 코딩(residual coding)을 진행한 후 상기 0 값이 채워져야만 하는 영역에 0이 아닌 변환 계수가 존재하면 LFNST 인덱스 시그널링을 생략할 수 있다.
만약 파티션 블록이 2xM (1xM) 또는 Mx2 (Mx1)인 경우에 대해서도 LFNST를 적용할 수 있다면 다음과 같이 LFNST 변환 계수가 위치할 수 있는 영역을 지정할 수 있다. 변환 계수가 위치할 수 있는 영역 밖의 영역은 0으로 채워질 수 있고, LFNST가 적용되었다고 가정했을 때 0으로 채워져야만 하는 영역에 0이 아닌 변환 계수가 존재한다면 LFNST 인덱스 시그널링을 생략할 수 있다.
i. 2xM 또는 Mx2 블록에 LFNST가 적용될 수 있고 M = 8인 경우, 2x8 또는 8x2 파티션 블록에 대해서는 8개의 LFNST 변환 계수만이 생성될 수 있다. 도 20과 같은 스캐닝 순서로 변환 계수가 배치되는 경우, DC 위치부터 스캐닝 순서로 8개의 변환 계수가 배치되고 나머지 8개의 위치에 대해서는 0으로 채워질 수 있다.
2xN 또는 Nx2 (N > 8) 파티션 블록에 대해서는 16개의 LFNST 변환 계수가 생성될 수 있고 도 20과 같은 스캐닝 순서로 변환 계수가 배치는 경우, DC 위치부터 스캐닝 순서로 16개의 변환 계수가 배치되고 나머지 영역에 대해서는 0으로 채워질 수 있다. 즉, 2xN 또는 Nx2 (N > 8) 파티션 블록에서 좌상단 2x8 또는 8x2 블록 이외의 영역은 0으로 채워질 수 있다. 2x8 또는 8x2 파티션 블록에 대해서도 8개의 LFNST 변환 계수 대신에 16개의 변환 계수가 생성될 수 있으며, 이 경우에는 0으로 채워져야만 하는 영역이 발생하지 않는다. 상술하였듯이, LFNST가 적용되는 경우, 하나의 파티션 블록에서라도 0으로 채워지도록 정해진 영역에 0이 아닌 변환 계수가 존재하는 것으로 탐지된 경우, LFNST 인덱스 시그널링을 생략하고 LFNST 인덱스를 0으로 유추할 수 있다.
ii. 1xM 또는 Mx1 블록에 LFNST가 적용될 수 있고 M = 16인 경우, 1x16 또는 16x1 파티션 블록에 대해서는 8개의 LFNST 변환 계수만이 생성될 수 있다. 왼쪽부터 오른쪽 또는 위쪽부터 아래쪽 스캐닝 순서로 변환 계수가 배치되는 경우, DC 위치부터 해당 스캐닝 순서로 8개의 변환 계수가 배치되고 나머지 8개의 위치에 대해서는 0으로 채워질 수 있다.
1xN 또는 Nx1 (N > 16) 파티션 블록에 대해서는 16개의 LFNST 변환 계수가 생성될 수 있고 왼쪽부터 오른쪽 또는 위쪽부터 아래쪽 스캐닝 순서로 변환 계수가 배치되는 경우, DC 위치부터 해당 스캐닝 순서로 16개의 변환 계수가 배치되고 나머지 영역에 대해서는 0으로 채워질 수 있다. 즉, 1xN 또는 Nx1 (N > 16) 파티션 블록에서 좌상단 1x16 또는 16x1 블록 이외의 영역은 0으로 채워질 수 있다.
1x16 또는 16x1 파티션 블록에 대해서도 8개의 LFNST 변환 계수 대신에 16개의 변환 계수가 생성될 수 있으며, 이 경우에는 0으로 채워져야만 하는 영역이 발생하지 않는다. 상술하였듯이, LFNST가 적용되는 경우, 하나의 파티션 블록에서라도 0으로 채워지도록 정해진 영역에 0이 아닌 변환 계수가 존재하는 것으로 탐지된 경우, LFNST 인덱스 시그널링을 생략하고 LFNST 인덱스를 0으로 유추할 수 있다.
한편, ISP 모드인 경우 현재 VVC 표준에서는 수평 방향과 수직 방향에 대해 각각 독립적으로 길이 조건을 보고 MTS 인덱스에 대한 시그널링 없이 DCT-2 대신 DST-7을 적용하게 된다. 가로 또는 세로의 길이가 4보다 같거나 크고 16보다 같거나 작은지 여부가 판단되고, 판단 결과에 따라 1차 변환 커널이 결정된다. 따라서, ISP 모드이면서 LFNST를 적용할 수 있는 경우에 대해서는 다음과 같은 변환 조합 구성이 가능하다.
1. LFNST 인덱스가 0인 경우(LFNST 인덱스가 0으로 유추되는 경우도 포함)에 대해서는 현재 VVC 표준에 포함된 ISP일 때의 1차 변환 결정 조건을 따를 수 있다. 즉, 수평 방향과 수직 방향에 대해 각각 독립적으로 길이 조건(4보다 같거나 크고 16보다 같거나 작은 조건)의 만족 여부를 체크하여, 만족하게 되면 1차 변환을 위하여 DCT-2 대신 DST-7을 적용하고 만족하지 않으면 DCT-2를 적용할 수 있다.
2. LFNST 인덱스가 0보다 큰 경우에 대해서는 1차 변환으로 다음과 같은 두 가지 구성이 가능할 수 있다.
A. 수평 방향과 수직 방향에 대해 모두 DCT-2를 적용할 수 있다.
B. 현재 VVC 표준에 포함된 ISP일 때의 1차 변환 결정 조건을 따를 수 있다. 즉, 수평 방향과 수직 방향에 대해 각기 독립적으로 길이 조건(4보다 같거나 크고 16보다 같거나 작은 조건)의 만족 여부를 체크하여, 만족하게 되면 DCT-2 대신 DST-7을 적용하고 만족하지 않으면 DCT-2를 적용할 수 있다.
ISP 모드일 때 LFNST 인덱스는 코딩 유닛마다 전송되는 것이 아니라 파티션 블록마다 전송되도록 영상 정보를 구성할 수 있다. 이러한 경우 상술한 LFNST 인덱스 시그널링 방식에서 LFNST 인덱스가 전송되는 단위 내에 파티션 블록이 1개만 존재한다고 간주하고 LFNST 인덱스 시그널링 여부를 결정할 수 있다.
한편, 이하에서는 ISP 모드일 때 2xN 또는 Nx2 (N ≥ 8) 파티션 블록에 적용될 수 있는 LFNST 커널의 실시예가 나타나 있다. 2xN 또는 Nx2 (N ≥ 8) 파티션 블록의 좌상단 2x8 또는 8x2 영역에 아래 LFNST 커널이 적용될 수 있으며, 해당 LFNST 커널은 상술된 실시예들에 설명된 LFNST 에 사용될 수 있다.
표 9 내지 표 11은 모두 4개의 LFNST 세트, 각 LFNST 세트는 두 개의 LFNST 커널 후보, 즉 LFNST 커널 매트릭스로 구성된 예를 나타내고 있다. 이는 표 2와 같이 4개의 LFNST 세트 중에서 하나의 세트를 선택하는 방식이다. 표 9 내지 표 11에 제시된 LFNST 커널들은 C/C++ 프로그래밍 언어의 문법을 따라 정의되었으며, LFNST 커널 데이터를 저장하고 있는 어레이인 g_lfnst_2x8_8x2[4][2][16][16]에서 [4]는 총 4개의 LFNST 세트로 구성되는 것을 나타내고 [2]는 LFNST 세트가 2개의 LFNST 커널 후보로 구성되어 있는 것을 나타내며 [16][16]은 각 LFNST 커널이 16x16 행렬로 구성되는 것은 나타낸다. 표 9 내지 표 11에서의 각 16x16 행렬은 순방향 LFNST 변환에 사용되는 행렬을 나타내고 있다. 즉 하나의 행이 하나의 변환 기저 벡터(transform basis vector)가 되어(1x16 벡터), 1차 변환 계수들로 구성된 입력 데이터와 곱해진다.
Figure PCTKR2020012859-appb-T000009
Figure PCTKR2020012859-appb-I000006
Figure PCTKR2020012859-appb-I000007
Figure PCTKR2020012859-appb-I000008
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Figure PCTKR2020012859-appb-T000011
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Figure PCTKR2020012859-appb-I000014
표 12 내지 표 14는 모두 2개의 LFNST 세트, 각 LFNST 세트는 두 개의 LFNST 커널 후보, 즉 LFNST 커널 매트릭스로 구성된 예를 나타내고 있다. 표 12 내지 표 14에 제시된 LFNST 커널들은 C/C++ 프로그래밍 언어의 문법을 따라 정의되었으며, LFNST 커널 데이터를 저장하고 있는 어레이인 g_lfnst_2x8_8x2[2][2][16][16]에서 [2]는 총 2개의 LFNST 세트로 구성되는 것을 나타내고 [2]는 LFNST 세트가 2개의 LFNST 커널 후보로 구성되어 있는 것을 나타내며 [16][16]은 각 LFNST 커널이 16x16 행렬로 구성되는 것은 나타낸다. 표 12 내지 표 14에서의 각 16x16 행렬은 순방향 LFNST 변환에 사용되는 행렬을 나타내고 있다. 즉 하나의 행이 하나의 변환 기저 벡터(transform basis vector)가 되어(1x16 벡터), 1차 변환 계수들로 구성된 입력 데이터와 곱해진다.
Figure PCTKR2020012859-appb-T000012
Figure PCTKR2020012859-appb-I000015
Figure PCTKR2020012859-appb-T000013
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Figure PCTKR2020012859-appb-T000014
Figure PCTKR2020012859-appb-I000017
표 15 내지 표 17는 1개의 LFNST 세트, 하나의 LFNST 세트는 두 개의 LFNST 커널 후보, 즉 LFNST 커널 매트릭스로 구성된 예를 나타내고 있다. 표 15 내지 표 17에 제시된 LFNST 커널들은 C/C++ 프로그래밍 언어의 문법을 따라 정의되었으며, LFNST 커널 데이터를 저장하고 있는 어레이인 g_lfnst_2x8_8x2[1][2][16][16]에서 [2]는 1개의 LFNST 세트로 구성되는 것을 나타내고 [2]는 LFNST 세트가 2개의 LFNST 커널 후보로 구성되어 있는 것을 나타내며 [16][16]은 각 LFNST 커널이 16x16 행렬로 구성되는 것은 나타낸다. 표 15 내지 표 17에서의 각 16x16 행렬은 순방향 LFNST 변환에 사용되는 행렬을 나타내고 있다. 즉 하나의 행이 하나의 변환 기저 벡터(transform basis vector)가 되어(1x16 벡터), 1차 변환 계수들로 구성된 입력 데이터와 곱해진다.
Figure PCTKR2020012859-appb-T000015
Figure PCTKR2020012859-appb-T000016
Figure PCTKR2020012859-appb-T000017
앞의 실시예에서는 ISP 모드일 때 2xN 또는 Nx2 (N ≥ 8) 파티션 블록에 적용될 수 있는 LFNST 커널(2xN 또는 Nx2 (N ≥ 8) 파티션 블록에서 좌상단 2x8 또는 8x2 영역에 해당 LFNST 커널이 적용될수 있음)과 해당 LFNST 커널이 적용되는 다양한 방식들이 제시되었다.
한편, ISP 모드가 적용되지 않더라도 2xN 또는 Nx2 코딩 유닛 또는 변환 유닛(CU/TU)이 존재할 수 있고, 이러한 2xN 또는 Nx2 코딩 유닛 또는 변환 유닛에 대해서도(N ≥ 8), ISP 모드일 때 적용되는 LFNST 커널을 적용할 수 있다.
2xN 또는 Nx2 코딩 유닛 또는 변환 유닛(N ≥ 8)에 적용되는 LFNST 커널은 2xN 또는 Nx2 (N ≥ 8) ISP 파티션 블록에 적용되는 LFNST 커널일 수 있으며, ISP 모드에서와 동일한 방식으로 (예를 들어, 좌상단 2x8 또는 8x2 영역에 해당 LFNST 커널 적용, 도 19 내지 도 21을 참조하여 설명된 실시예들, ISP 모드인 경우 LFNST 인덱스를 시그널링하는 방식, 표 6 내지 표 17을 참조하여 설명된 실시예들 등이 적용될 수 있음) LFNST이 적용될 수 있다.
한편, 일 예에 따라 ISP 모드인 경우 한 개의 LFNST 후보만을 적용할 수 있다.
ISP가 아닌 경우 LFNST 인덱스 값이 2인 경우를 없애고 LFNST 인덱스 값이 1일 때 인트라 예측 모드에 따라 두 개의 LFNST 후보 중 하나를 선택하도록 구성할 수 있다. 이 때도 LFNST 인덱스 값이 0인 것은 LFNST를 적용하지 않는 경우를 나타낸다. 인트라 예측 모드와 LFNST 세트와 매핑 테이블로 표 2를 적용할 수 있으며, 표 2로부터 선택된 LFNST 세트에 포함된 두 개의 후보 중 하나를 인트라 예측 모드로부터 선택하도록 구성할 수 있다. 다음 두 가지 실시예는 인트라 예측 모드 값으로부터 LFNST 후보를 선택하는 방식을 나타낸다.
1. WAIP를 고려하기 전의 화면 내 예측 모드 값을 predModeIntra이라고 할 때, predModeIntra 값이 0부터 34까지이면, predModeIntra 값을 2로 나눈 나머지가 0일 때는 첫 번째 LFNST 후보를 선택하고 predModeIntra 값을 2로 나눈 나머지가 1일 때는 두 번째 LFNST 후보를 선택할 수 있다.
predModeIntra 값이 35부터 83이면, predModeIntra 값을 2로 나눈 나머지가 0일 때는 두 번째 LFNST 후보를 선택하고 predModeIntra 값을 2로 나눈 나머지가 1일 때는 첫 번째 LFNST 후보를 선택할 수 있다.
2. WAIP를 고려하여 변경된 화면 내 예측 모드 값을 predModeIntra라고 했을 때(-14부터 83까지의 값을 가질 수 있음), predModeIntra 값을 2로 나눈 나머지가 0일 때는 첫 번째 LFNST 후보를 선택하고, predModeIntra 값을 2로 나눈 나머지가 1일 때는 두 번째 LFNST 후보를 선택할 수 있다.
상기 두 실시예에서 predModeIntra 값이 음수를 가질 때도 2로 나눈 나머지를 정의할 수 있으며(나머지 값(R)이 0 또는 1의 값을 갖도록 하면 나머지를 구할 수 있다. 즉 predModeIntra = 2 x Q + R가 되도록 Q(음수를 가질 수 있다) 값을 조절하여 R을 계산할 수 있다). VVC 표준 문서를 기준으로 첫 번째 LFNST 후보는 LFNST 인덱스값(lfnstIdx)이 1인 경우에 해당하며, 두 번째 LFNST 후보는 LFNST 인덱스값(lfnstIdx)이 2인 경우에 해당될 수 있다.
ISP 모드이면서 LFNST가 적용되는 경우에도 상기 실시예들에서 제안하듯이 인트라 예측 모드 값으로부터 두 개의 LFNST 후보 중 하나를 선택하는 방식을 적용할 수 있다. 또한, 해당 ISP 파티션 블록의 가로 길이와 세로 길이가 모두 4보다 크거나 같을 경우에만 해당 방식을 적용할 수도 있다.
이하의 도면은 본 명세서의 구체적인 일례를 설명하기 위해 작성되었다. 도면에 기재된 구체적인 장치의 명칭이나 구체적인 신호/메시지/필드의 명칭은 예시적으로 제시된 것이므로, 본 명세서의 기술적 특징이 이하의 도면에 사용된 구체적인 명칭에 제한되지 않는다.
도 22는 본 문서의 일 실시예에 따른 비디오 디코딩 장치의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 22에 개시된 각 단계는 도 4 내지 도 21에서 전술된 내용들 중 일부를 기반으로 한 것이다. 따라서, 도 3 내지 도 21에서 전술된 내용과 중복되는 구체적인 내용은 설명을 생략하거나 간단히 하기로 한다.
디코딩 장치(300)는, 비트스트림으로부터 레지듀얼 정보를 수신할 수 있다.
보다 구체적으로, 디코딩 장치(300)는 비트스트림으로부터 현재 블록에 대한 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 디코딩할 수 있고, 현재 블록에 대한 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 기반으로 대상 블록에 대한 양자화된 변환 계수들을 도출할 수 있다. 대상 블록에 대한 양자화된 변환 계수들에 관한 정보는 SPS(Sequence Parameter Set) 또는 슬라이스 헤더(slice header)에 포함될 수 있고, 간소화 변환(RST)이 적용되는지 여부에 대한 정보, 간소화 팩터에 관한 정보, 간소화 변환을 적용하는 최소 변환 사이즈에 대한 정보, 간소화 변환을 적용하는 최대 변환 사이즈에 대한 정보, 간소화 역변환 사이즈, 변환 세트에 포함된 변환 커널 매트릭스 중 어느 하나를 지시하는 변환 인덱스에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 디코딩 장치는 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드에 대한 정보 및 현재 블록에 ISP가 적용되는지 여부에 대한 정보를 더 수신할 수 있다. 디코딩 장치는 ISP 코딩 또는 ISP 모드를 적용할지 여부를 지시하는 플래그 정보를 수신 및 파싱함으로써 현재 블록이 소정 개수의 서브 파티션 변환 블록들로 분할되는지 여부를 도출할 수 있다. 여기서 현재 블록은 코딩 블록일 수 있다. 또한, 디코딩 장치는 현재 블록이 어떠한 방향으로 분할될지를 지시하는 플래그 정보를 통하여 분할되는 서브 파티션 블록의 크기 및 개수를 도출할 수 있다.
일 예에 따라, 서브 파티션 블록은 한 변의 길이가 4 미만으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 서브 파티션 블록은 Nx2(2xN) 또는 Nx1(1xN) 블록일 수 있다.
현재 블록에서 분할된 서브 파티션 블록에는 동일한 인트라 예측 모드가 적용되고, 디코딩 장치는 서브 파티션 블록 별로 예측 샘플을 도출할 수 있다. 즉, 디코딩 장치는 서브 파티션 블록들의 분할 형태에 따라, 예를 들어, 수평(Horizontal) 또는 수직(Verticial), 왼쪽에서 오른쪽 또는 위쪽에서 아래쪽으로 순차적으로 인트라 예측을 수행한다. 가장 왼쪽 또는 가장 위쪽 서브 블록에 대해서는 통상적인 인트라 예측 방식과 같이 이미 코딩된 코딩 블록의 복원 픽셀을 참조하게 된다. 또한, 뒤이은 내부의 서브 파티션 블록의 각 변에 대해 이전 서브 파티션 블록과 인접하지 않은 경우에는 해당 변에 인접한 참조 픽셀들을 도출하기 위하여, 통상적인 인트라 예측 방식과 같이 이미 코딩된 인접한 코딩 블록의 복원 픽셀을 참조한다.
한편, 서브 파티션 블록의 폭 또는 높이가 4 미만, 즉 2 또는 1인 경우, Mx2 (Mx1) 블록과 2xM (1xM) 블록의 대칭성을 이용하여 인트라 예측 모드를 도출할 수 있다.
디코딩 장치(300)는, 현재 블록에 대한 레지듀얼 정보, 즉 양자화된 변환 계수들에 대하여 역양자화를 수행하여 변환 계수들을 도출할 수 있다(S2210).
도출된 변환 계수들은 4 x 4 블록 단위로 역방향 대각 스캔 순서에 따라 배열될 수 있고, 4 x 4 블록 내 변환 계수들 역시 역방향 대각 스캔 순서에 따라 배열될 수 있다. 즉, 역양자화가 수행된 변환 계수들은 VVC나 HEVC에서와 같은 비디오 코덱에서 적용되고 있는 역방향 스캔 순서를 따라 배치될 수 있다.
이러한 레지듀얼 정보를 기반으로 도출된 변환 계수는 상기와 같이 역양자화된 변환 계수일 수 있고, 양자화된 변환 계수일 수도 있다. 즉, 변환 계수는 양자화와 여부와 무관하게 현재 블록에서 0이 아닌 데이터인지 여부를 체크할 수 있는 데이터이면 된다.
일 예에 따라, 디코딩 장치는 변환 계수에 LFNST를 적용하여 수정된 변환 계수들을 도출할 수 있다.
LFNST는 변환 대상이 되는 계수들을 수직 또는 수평 방향으로 분리하여 변환하는 1차 변환과 달리 계수들을 특정 방향으로 분리하지 않고 변환을 적용하는 비분리 변환이다. 이런 비분리 변환은 블록 전체 영역이 아닌 저주파 영역에만 순방향 변환을 적용하는 저주파 비분리 변환일 수 있다.
LFNST 인덱스 정보는 신택스 정보로 수신되고, 신택스 정보는 0과 1을 포함하는 이진화된 빈 스트링으로 수신될 수 있다.
본 실시예에 따른 LFNST 인덱스의 신택스 요소는 역 LFNST 또는 역 비분리 변환이 적용되는지 여부 및 변환 세트에 포함된 변환 커널 매트릭스 중 어느 하나를 지시할 수 있으며, 변환 세트가 두 개의 변환 커널 매트릭스을 포함하는 경우, 변환 인덱스의 신택스 요소의 값은 3가지일 수 있다.
즉, 일 실시예에 따라, LFNST 인덱스에 대한 신택스 요소 값은 대상 블록에 역 LFNST가 적용되지 않는 경우를 지시하는 0, 변환 커널 매트릭스 중 첫 번째 변환 커널 매트릭스를 지시하는 1, 변환 커널 매트릭스 중 두 번째 변환 커널 매트릭스를 지시하는 2 를 포함할 수 있다.
상기 인트라 예측 모드 정보 및 LFNST 인덱스 정보는 코딩 유닛 레벨에서 시그널링 될 수 있다.
또한, 일 예에 따라 디코딩 장치는 현재 블록의 좌상단 제1 영역을 제외한 제2 영역에 상기 변환 계수가 존재하는지 여부를 더 판단할 수 있고, 제2 영역에 변환 계수가 존재하지 않으면, LFNST 인덱스를 파싱할 수 있다.
한편, 일 예에 따라, 현재 블록에 ISP가 적용되고, 서브 파티션 블록의 폭 또는 높이가 2이하인 경우, 변환 계수에 LFNST를 적용하여 수정된 변환 계수를 도출할 수 있다(S2220).
디코딩 장치는 서브 파티션 블록이 N X 2 블록 또는 2 X N 블록인 경우, 서브 파티션 블록의 좌상단 M X 2 영역 또는 2 X M (M≤N) 영역의 기설정된 개수의 변환 계수들에 LFNST 매트릭스를 적용하여 (M X 2) 개 또는 (2 X M) 개의 수정된 변환 계수들을 도출할 수 있고, 서브 파티션 블록이 N X 1 블록 또는 1 X N 블록인 경우, 서브 파티션 블록의 좌상단 M X 1 영역 또는 1 X M (M≤N) 영역의 기설정된 개수의 변환 계수들에 LFNST 매트릭스를 적용하여 (M X 1) 개 또는 (1 X M) 개의 수정된 변환 계수들을 도출할 수 있다.
이 때, 기설정된 개수는 8 또는 16일 수 있다.
예를 들어, 서브 파티션 블록의 좌상단 M X 2 영역에 대하여, M이 8이고 기설정된 개수가 16이면, 디코딩 장치는 기설정된 LFNST 세트와 파싱된 LFNST 인덱스로부터 도출된 LFNST 커널(예컨대, 16x16 행렬)을 선택한 후, LFNST 커널과 해당 입력 벡터를 곱하여 출력 벡터를 도출할 수 있다.
이 때, (M X 2) 개의 수정된 변환 계수들과 (M X 1) 개의 수정된 변환 계수들은 각각 M X 2 영역 및 M X 1 영역에 행 우선 방향 순서에 따라 배열될 수 있다.
또한, 예를 들어, 서브 파티션 블록의 좌상단 2 X M 영역에 대하여, M이 8이고 기설정된 개수가 8이면, 디코딩 장치는 기설정된 LFNST 세트와 파싱된 LFNST 인덱스로부터 도출된 LFNST 커널(예컨대, 16x8 행렬)을 선택한 후, LFNST 커널과 해당 입력 벡터를 곱하여 출력 벡터를 도출할 수 있다.
이 때, (2 X M) 개의 수정된 변환 계수들과 (1 X M) 개의 수정된 변환 계수들은 상기 2 X M 영역 및 1 X M 영역에 열 우선 방향 순서에 따라 배열될 수 있다.
수정된 변환 계수가 배열되지 않은 나머지 서브 파티션 블록 영역은 0으로 채워질 수 있다. 이는 LFNST에 대한 제로 아웃이 수행된 것을 의미한다.
한편, LFNST 매트릭스 도출을 위한 LFNST 세트는 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기반하여 도출될 수 있고, LFNST 세트의 개수는 7개, 4개, 3개, 2개 및 1개 중 어느 하나일 수 있다.
이 때, Mx2 (Mx1) 블록에서의 2번 모드는 2xM (1xM) 블록에서의 66번 모드와 대칭이라고 볼 수 있으므로, 2xM (1xM) 블록과 Mx2 (Mx1) 블록에 동일한 LFNST 세트를 적용할 수 있다. 2xM (1xM) 블록에, Mx2 (Mx1) 블록에 적용되었던 LFNST 세트를 적용하기 위하여, 66번 모드 대신에 2번 모드를 기준으로 LFNST 세트를 선택하게 된다. 즉, LFNST를 적용하기 전에 2xM (1xM) 블록의 입력 데이터를 트랜트포즈 한 후 LFNST를 적용할 수 있다.
일 예에 따라, 폭 또는 높이가 2이하인 서브 파티션 블록에 대한 LFNST는 현재 블록에 ISP가 적용되지 않더라도 현재 블록에 적용될 수 있다. 즉, 현재 블록(코딩 블록 또는 변환 블록)의 폭 또는 높이가 2이하인 경우, 상술된 LFNST 세트 선택, LFNST 매트릭스의 크기 및 수정된 변환 계수의 배열 등이 적용될 수 있다.
디코딩 장치는 수정된 변환 계수에 대한 1차 역변환을 기반으로 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다(S2230).
이때 역 1차 변환은 통상적인 분리 변환이 사용될 수 있고, 상술된 MTS가 사용될 수도 있다.
후속적으로 디코딩 장치(200)는, 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들 및 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 기반으로 복원 샘플들을 생성할 수 있다(S2240).
이하의 도면은 본 명세서의 구체적인 일례를 설명하기 위해 작성되었다. 도면에 기재된 구체적인 장치의 명칭이나 구체적인 신호/메시지/필드의 명칭은 예시적으로 제시된 것이므로, 본 명세서의 기술적 특징이 이하의 도면에 사용된 구체적인 명칭에 제한되지 않는다.
도 23은 본 문서의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 장치의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 23에 개시된 각 단계는 도 4 내지 도 21에서 전술된 내용들 중 일부를 기반으로 한 것이다. 따라서, 도 2 및 도 4 내지 도 21에서 전술된 내용과 중복되는 구체적인 내용은 설명을 생략하거나 간단히 하기로 한다.
일 실시예에 따른 인코딩 장치는, 현재 블록에 적용되는 인트라 예측 모드에 기초하여 현재 블록에 대한 예측 샘플을 도출하고, 예측 샘플에 기초하여 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플을 도출할 수 있다(S2310).
인코딩 장치는 현재 블록에 ISP가 적용되는 경우 서브 파티션 변환 블록 별로 예측을 수행할 수 있다.
인코딩 장치는 현재 블록, 즉 코딩 블록에 ISP 코딩 또는 ISP 모드를 적용할지 여부를 판단할 수 있고, 판단 결과에 따라 현재 블록이 어떠한 방향으로 분할될지를 결정하고 분할되는 서브 블록의 크기 및 개수를 도출할 수 있다.
일 예에 따라, 서브 파티션 블록은 한 변의 길이가 4 미만으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 서브 파티션 블록은 Nx2(2xN) 또는 Nx1(1xN) 블록일 수 있다.
현재 블록에서 분할된 서브 파티션 블록에는 동일한 인트라 예측 모드가 적용되고, 디코딩 장치는 서브 파티션 블록 별로 예측 샘플을 도출할 수 있다. 즉, 디코딩 장치는 서브 파티션 블록들의 분할 형태에 따라, 예를 들어, 수평(Horizontal) 또는 수직(Verticial), 왼쪽에서 오른쪽 또는 위쪽에서 아래쪽으로 순차적으로 인트라 예측을 수행한다. 가장 왼쪽 또는 가장 위쪽 서브 블록에 대해서는 통상적인 인트라 예측 방식과 같이 이미 코딩된 코딩 블록의 복원 픽셀을 참조하게 된다. 또한, 뒤이은 내부의 서브 파티션 블록의 각 변에 대해 이전 서브 파티션 블록과 인접하지 않은 경우에는 해당 변에 인접한 참조 픽셀들을 도출하기 위하여, 통상적인 인트라 예측 방식과 같이 이미 코딩된 인접한 코딩 블록의 복원 픽셀을 참조한다.
한편, 서브 파티션 블록의 폭 또는 높이가 4 미만, 즉 2 또는 1인 경우, Mx2 (Mx1) 블록과 2xM (1xM) 블록의 대칭성을 이용하여 인트라 예측 모드를 도출할 수 있다.
또한, 인코딩 장치는, 레지듀얼 샘플에 대한 1차 변환을 기반으로 현재 블록에 대한 변환 계수들을 도출할 수 있다(S2320).
1차 변환은 복수의 변환 커널들을 통하여 수행될 수 있고, 이 경우, 인트라 예측 모드를 기반으로 변환 커널이 선택될 수 있다.
인코딩 장치는 현재 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 2차 변환, 또는 비분리 변환, 구체적으로 LFNST를 수행할지 여부를 결정하고, 변환 계수에 LFNST를 적용하여 수정된 변환 계수들을 도출할 수 있으며, 현재 블록에 ISP가 적용되고, 서브 파티션 블록의 폭 또는 높이가 2이하인 경우, 변환 계수에 LFNST를 적용하여 수정된 변환 계수를 도출할 수 있다(S2330).
LFNST는 변환 대상이 되는 계수들을 수직 또는 수평 방향으로 분리하여 변환하는 1차 변환과 달리 계수들을 특정 방향으로 분리하지 않고 변환을 적용하는 비분리 변환이다. 이러한 비분리 변환은 변환 대상이 되는 대상 블록 전체가 아닌 저주파 영역에만 변환을 적용하는 저주파 비분리 변환일 수 있다.
인코딩 장치는 서브 파티션 블록이 N X 1 블록 또는 1 X N 블록인 경우, 서브 파티션 블록의 좌상단 M X 1 영역 또는 1 X M (M≤N) 영역의 변환 계수들에 LFNST 매트릭스를 적용하여 8 또는 16개의 상기 수정된 변환 계수들을 도출할 수 있다.
예를 들어, 서브 파티션 블록의 크기가 Nx2(2xN)인 경우, 좌상단 Mx2(2xM) 영역에 LFNST를 적용할 수 있다(여기서, M ≤ N). 예를 들어, M = 8인 경우 해당 좌상단 영역은 8x2(2x8)이 되므로 16개의 레지듀얼 신호가 존재하는 영역이 순방향 LFNST의 입력이 될 수 있고, Rx16 (R ≤ 16) 순방향 변환 행렬이 적용될 수 있다. R은 8 또는 16일 수 있다.
또한, 서브 파티션 블록의 크기가 Nx1(1xN)인 경우, 좌상단 Mx1(1xM) 영역에 LFNST를 적용할 수 있다(여기서, M ≤ N). 예를 들어, M = 16인 경우 해당 좌상단 영역은 16x1(1x16)이 되므로 16개의 레지듀얼 신호가 존재하는 영역이 순방향 LFNST의 입력이 될 수 있고, Rx16 (R ≤ 16) 순방향 변환 행렬이 적용될 수 있다. 이때도 R은 8 또는 16일 수 있다.
이 때, M X 2 영역 및 M X 1 영역의 변환 계수들은 행 우선 방향 순서에 따라 1차원 배열되어 순방향 LFNST 매트릭스와 연산되고, 2 X M 영역 및 1 X M 영역의 변환 계수들은 열 우선 방향 순서에 따라 1차원 배열되어 순방 LFNST 매트릭스와 연산될 수 있다.
인코딩 장치는 수정된 변환 계수가 배열되지 않은 나머지 서브 파티션 블록 영역은 0으로 제로 아웃할 수있다.
한편, LFNST 매트릭스 도출을 위한 LFNST 세트는 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기반하여 도출될 수 있고, LFNST 세트의 개수는 7개, 4개, 3개, 2개 및 1개 중 어느 하나일 수 있다.
이 때, Mx2 (Mx1) 블록에서의 2번 모드는 2xM (1xM) 블록에서의 66번 모드와 대칭이라고 볼 수 있으므로, 2xM (1xM) 블록과 Mx2 (Mx1) 블록에 동일한 LFNST 세트를 적용할 수 있다. 2xM (1xM) 블록에, Mx2 (Mx1) 블록에 적용되었던 LFNST 세트를 적용하기 위하여, 66번 모드 대신에 2번 모드를 기준으로 LFNST 세트를 선택하게 된다. 즉, LFNST를 적용하기 전에 2xM (1xM) 블록의 입력 데이터를 트랜트포즈 한 후 LFNST를 적용할 수 있다.
일 예에 따라, 폭 또는 높이가 2이하인 서브 파티션 블록에 대한 LFNST는 현재 블록에 ISP가 적용되지 않더라도 현재 블록에 적용될 수 있다. 즉, 현재 블록(코딩 블록 또는 변환 블록)의 폭 또는 높이가 2이하인 경우, 상술된 LFNST 세트 선택, LFNST 매트릭스의 크기 및 수정된 변환 계수의 배열 등이 적용될 수 있다.
인코딩 장치는 현재 블록에 대한 수정된 변환 계수들을 기반으로 양자화를 수행하여 양자화된 변환 계수들을 도출하고, 양자화된 변환 계수들에 관한 정보 및 LFNST를 적용할 수 있는 경우 LFNST 매트릭스를 지시하는 LFNST 인덱스 정보를 포함하는 영상 정보를 인코딩 및 출력할 수 있다(S2340).
인코딩 장치는 양자화된 변환 계수들에 대한 정보를 포함하는 레지듀얼 정보를 생성할 수 있다. 레지듀얼 정보는 상술한 변환 관련 정보/신택스 요소를 포함할 수 있다. 인코딩 장치는 레지듀얼 정보를 포함하는 영상/비디오 정보를 인코딩하여 비트스트림 형태로 출력할 수 있다.
보다 구체적으로, 인코딩 장치는 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 생성하고, 생성된 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 인코딩할 수 있다.
본 실시예에 따른 LFNST 인덱스의 신택스 요소는 (역) LFNST가 적용되는지 여부 및 LFNST 세트에 포함된 LFNST 매트릭스 중 어느 하나를 지시할 수 있으며, LFNST 세트가 두 개의 변환 커널 매트릭스을 포함하는 경우, LFNST 인덱스의 신택스 요소의 값은 3가지일 수 있다.
일 예에 따라, 현재 블록에 대한 분할 트리 구조가 듀얼 트리 타입이면, 루마 블록 및 크로마 블록 각각에 대하여 LFNST 인덱스가 인코딩될 수 있다.
일 실시예에 따라, 변환 인덱스에 대한 신택스 요소 값은 현재 블록에 (역) LFNST가 적용되지 않는 경우를 지시하는 0, LFNST 매트릭스 중 첫 번째 LFNST 매트릭스를 지시하는 1, LFNST 매트릭스 중 두 번째 LFNST 매트릭스를 지시하는 2로 도출될 수 있다.

Claims (13)

  1. 디코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 디코딩 방법에 있어서,
    현재 블록에 대한 레지듀얼 정보를 기반으로 변환 계수를 도출하는 단계와;
    상기 현재 블록에 ISP가 적용되고, 서브 파티션 블록의 폭 또는 높이가 2이하인 경우, 상기 변환 계수에 LFNST를 적용하여 수정된 변환 계수를 도출하는 단계와;
    상기 수정된 변환 계수들에 대한 역 1차 변환을 기반으로 상기 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 단계; 및
    상기 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 기반으로 복원 픽처를 생성하는 단계를 포함하되,
    상기 서브 파티션 블록이 N X 2 블록 또는 2 X N 블록인 경우, 상기 서브 파티션 블록의 좌상단 M X 2 영역 또는 2 X M (M≤N) 영역의 기설정된 개수의 변환 계수들에 LFNST 매트릭스를 적용하여 (M X 2) 개 또는 (2 X M) 개의 수정된 변환 계수들을 도출하는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서브 파티션 블록이 N X 1 블록 또는 1 X N 블록인 경우, 상기 서브 파티션 블록의 좌상단 M X 1 영역 또는 1 X M (M≤N) 영역의 기설정된 개수의 변환 계수들에 상기 LFNST 매트릭스를 적용하여 (M X 1) 개 또는 (1 X M) 개의 수정된 변환 계수들을 도출하는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기설정된 개수는 8 또는 16인 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 (M X 2) 개의 수정된 변환 계수들과 상기 (M X 1) 개의 수정된 변환 계수들은 각각 상기 M X 2 영역 및 상기 M X 1 영역에 행 우선 방향 순서에 따라 배열되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 (2 X M) 개의 수정된 변환 계수들과 상기 (1 X M) 개의 수정된 변환 계수들은 각각 상기 2 X M 영역 및 상기 1 X M 영역에 열 우선 방향 순서에 따라 배열되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수정된 변환 계수가 배열되지 않은 나머지 상기 서브 파티션 블록 영역은 0으로 채워지는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 LFNST 매트릭스는 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기반한 복수의 LFNST 세트로부터 도출되고,
    상기 LFNST 세트의 개수는 7개, 4개, 3개, 2개 및 1개 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  8. 인코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 인코딩 방법에 있어서,
    현재 블록에 대한 예측 샘플에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플을 도출하는 단계;
    상기 레지듀얼 샘플에 1차 변환을 적용하여 변환 계수를 도출하는 단계; 및
    상기 현재 블록에 ISP가 적용되고, 서브 파티션 블록의 폭 또는 높이가 2이하인 경우, 상기 변환 계수에 LFNST를 적용하여 수정된 변환 계수를 도출하는 단계와;
    상기 수정된 변환 계수에 대한 정보를 포함하는 레지듀얼 정보를 인코딩하는 단계를 포함하되,
    상기 서브 파티션 블록이 N X 2 블록 또는 2 X N 블록인 경우, 상기 서브 파티션 블록의 좌상단 M X 2 영역 또는 2 X M (M≤N) 영역의 변환 계수들에 LFNST 매트릭스를 적용하여 8 또는 16개의 상기 수정된 변환 계수들을 도출하는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법
  9. 제8항에 있어서,
    상기 서브 파티션 블록이 N X 1 블록 또는 1 X N 블록인 경우, 상기 서브 파티션 블록의 좌상단 M X 1 영역 또는 1 X M (M≤N) 영역의 변환 계수들에 상기 LFNST 매트릭스를 적용하여 8 또는 16개의 상기 수정된 변환 계수들을 도출하는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 M X 2 영역 및 상기 M X 1 영역의 변환 계수들은 행 우선 방향 순서에 따라 1차원 배열되어 상기 LFNST 매트릭스와 연산되는 것을 특징으로 영상 인코딩 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 2 X M 영역 및 상기 1 X M 영역의 변환 계수들은 열 우선 방향 순서에 따라 1차원 배열되어 상기 LFNST 매트릭스와 연산되는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 수정된 변환 계수가 배열되지 않은 나머지 상기 서브 파티션 블록 영역은 0으로 제로 아웃하는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 LFNST 매트릭스는 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기반한 복수의 LFNST 세트로부터 도출되고,
    상기 LFNST 세트의 개수는 7개, 4개, 3개, 2개 및 1개 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
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