WO2022177380A1 - 인터 예측 기반의 비디오 부호화 및 복호화 - Google Patents

인터 예측 기반의 비디오 부호화 및 복호화 Download PDF

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WO2022177380A1
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이민훈
홍명오
심동규
박승욱
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현대자동차주식회사
기아주식회사
광운대학교 산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for video encoding and decoding based on inter prediction.
  • video data Since video data has a large amount of data compared to audio data or still image data, it requires a lot of hardware resources including memory to store or transmit itself without compression processing.
  • an encoder when storing or transmitting video data, an encoder is used to compress and store or transmit the video data, and a decoder receives, decompresses, and reproduces the compressed video data.
  • a video compression technique there are H.264/AVC, High Efficiency Video Coding (HEVC), and the like, and Versatile Video Coding (VVC), which improves encoding efficiency by about 30% or more compared to HEVC.
  • the present disclosure provides a video encoding/decoding method for predicting by dividing a target block into blocks of various types. In addition, a method for efficiently encoding block partition information is provided.
  • One aspect of the present disclosure provides a video decoding method using inter prediction.
  • the method comprises the steps of: decoding division information to be used for division of a target block, the division information including an initial motion vector indicating a position of a reference block to be referred to for determining a division structure of the target block; determining the division structure of the reference block indicated by the initial motion vector and determining the division structure of the target block using the division structure of the reference block; Restoring motion vectors corresponding to each of a plurality of partitions partitioned from the target block by the partition structure of the target block, and generating prediction blocks corresponding to the partitions using the motion vectors, the prediction block have the same size as the target block; and generating a prediction block of the target block by averaging the first prediction blocks corresponding to the partitions.
  • Another aspect of the present disclosure provides a video encoding method using inter prediction.
  • the method includes the steps of: determining a division structure of a reference block in a reference picture and setting a division structure of a target block using the division structure of the reference block; determining motion vectors corresponding to each of a plurality of partitions divided from the target block by the partition structure of the target block, and generating prediction blocks corresponding to each of the partitions using the motion vectors; generating a prediction block of the target block by averaging the prediction blocks corresponding to the partitions; and encoding partition information including an initial motion vector for indicating a position of the reference block used to determine the partition structure of the target block.
  • Another aspect of the present disclosure provides a recording medium readable by a decoder for storing a bitstream generated by the above-described video encoding method.
  • FIG. 1 is an exemplary block diagram of an image encoding apparatus that can implement techniques of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a method of dividing a block using a QTBTTT structure.
  • 3A and 3B are diagrams illustrating a plurality of intra prediction modes including wide-angle intra prediction modes.
  • FIG. 4 is an exemplary diagram of a neighboring block of the current block.
  • FIG. 5 is an exemplary block diagram of an image decoding apparatus capable of implementing the techniques of the present disclosure.
  • 6A is a schematic flowchart illustrating a method for an image encoding apparatus to predict a block according to the present disclosure.
  • 6B is a schematic flowchart illustrating a method for an image decoding apparatus to predict a block according to the present disclosure.
  • FIG. 7 is an exemplary diagram for explaining a method of determining a division structure of a reference block according to the present disclosure.
  • 8A to 8C are exemplary diagrams for explaining a method of determining motion information for partitions divided from a target block according to the present disclosure.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining weight setting based on pixel positions in a prediction block corresponding to a partition divided from a target block according to the present disclosure.
  • 11 is an exemplary diagram for explaining a method of deriving variables for determining a partition boundary type between partitions.
  • FIG. 12 is an exemplary diagram for explaining a method of allocating a weight according to a type of a partition boundary.
  • FIG. 13 is an exemplary diagram for explaining another embodiment of setting weights according to the present disclosure.
  • FIG. 14 is an exemplary diagram for explaining a method of determining a weight when a target block is divided into three or more partitions.
  • FIG. 1 is an exemplary block diagram of an image encoding apparatus that can implement techniques of the present disclosure.
  • an image encoding apparatus and sub-components of the apparatus will be described with reference to FIG. 1 .
  • the image encoding apparatus includes a picture division unit 110 , a prediction unit 120 , a subtractor 130 , a transform unit 140 , a quantization unit 145 , a reordering unit 150 , an entropy encoding unit 155 , and an inverse quantization unit. 160 , an inverse transform unit 165 , an adder 170 , a loop filter unit 180 , and a memory 190 may be included.
  • Each component of the image encoding apparatus may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software.
  • the function of each component may be implemented as software and the microprocessor may be implemented to execute the function of software corresponding to each component.
  • One image is composed of one or more sequences including a plurality of pictures.
  • Each picture is divided into a plurality of regions, and encoding is performed for each region.
  • one picture is divided into one or more tiles and/or slices.
  • one or more tiles may be defined as a tile group.
  • Each tile or/slice is divided into one or more Coding Tree Units (CTUs).
  • CTUs Coding Tree Units
  • each CTU is divided into one or more CUs (Coding Units) by a tree structure.
  • Information applied to each CU is encoded as a syntax of the CU, and information commonly applied to CUs included in one CTU is encoded as a syntax of the CTU.
  • information commonly applied to all blocks in one slice is encoded as a syntax of a slice header
  • information applied to all blocks constituting one or more pictures is a picture parameter set (PPS) or a picture. encoded in the header.
  • PPS picture parameter set
  • information commonly referenced by a plurality of pictures is encoded in a sequence parameter set (SPS).
  • SPS sequence parameter set
  • VPS video parameter set
  • information commonly applied to one tile or tile group may be encoded as a syntax of a tile or tile group header. Syntaxes included in the SPS, PPS, slice header, tile, or tile group header may be referred to as high-level syntax.
  • the picture divider 110 determines the size of a coding tree unit (CTU).
  • CTU size Information on the size of the CTU (CTU size) is encoded as a syntax of the SPS or PPS and transmitted to the video decoding apparatus.
  • the picture divider 110 divides each picture constituting an image into a plurality of coding tree units (CTUs) having a predetermined size, and then repeatedly divides the CTUs using a tree structure. (recursively) divide.
  • a leaf node in the tree structure becomes a coding unit (CU), which is a basic unit of encoding.
  • CU coding unit
  • a quadtree in which a parent node (or parent node) is divided into four child nodes (or child nodes) of the same size, or a binary tree (BinaryTree) in which a parent node is divided into two child nodes , BT), or a ternary tree (TT) in which a parent node is divided into three child nodes in a 1:2:1 ratio, or a structure in which two or more of these QT structures, BT structures, and TT structures are mixed have.
  • a QuadTree plus BinaryTree (QTBT) structure may be used, or a QuadTree plus BinaryTree TernaryTree (QTBTTT) structure may be used.
  • BTTT may be collectively referred to as a Multiple-Type Tree (MTT).
  • MTT Multiple-Type Tree
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a method of dividing a block using a QTBTTT structure.
  • the CTU may be first divided into a QT structure.
  • the quadtree splitting may be repeated until the size of a splitting block reaches the minimum block size (MinQTSize) of a leaf node allowed in QT.
  • a first flag (QT_split_flag) indicating whether each node of the QT structure is split into four nodes of a lower layer is encoded by the entropy encoder 155 and signaled to the image decoding apparatus. If the leaf node of the QT is not larger than the maximum block size (MaxBTSize) of the root node allowed in the BT, it may be further divided into any one or more of the BT structure or the TT structure.
  • MaxBTSize maximum block size
  • a plurality of division directions may exist in the BT structure and/or the TT structure. For example, there may be two directions in which the block of the corresponding node is divided horizontally and vertically.
  • a second flag indicating whether or not nodes are split
  • a flag indicating additional splitting direction vertical or horizontal
  • split and/or split type Boary or Ternary
  • a CU split flag (split_cu_flag) indicating whether the node is split is encoded it might be
  • the CU split flag (split_cu_flag) value indicates that it is not split
  • the block of the corresponding node becomes a leaf node in the split tree structure and becomes a coding unit (CU), which is a basic unit of coding.
  • the CU split flag (split_cu_flag) value indicates to be split, the image encoding apparatus starts encoding from the first flag in the above-described manner.
  • split_flag split flag indicating whether each node of the BT structure is split into blocks of a lower layer
  • split type information indicating a split type are encoded by the entropy encoder 155 and transmitted to the image decoding apparatus.
  • split_flag split flag
  • the asymmetric form may include a form in which the block of the corresponding node is divided into two rectangular blocks having a size ratio of 1:3, or a form in which the block of the corresponding node is divided in a diagonal direction.
  • a CU may have various sizes depending on the QTBT or QTBTTT split from the CTU.
  • a block corresponding to a CU to be encoded or decoded ie, a leaf node of QTBTTT
  • a 'current block' a block corresponding to a CU to be encoded or decoded
  • the shape of the current block may be not only a square but also a rectangle.
  • the prediction unit 120 generates a prediction block by predicting the current block.
  • the prediction unit 120 includes an intra prediction unit 122 and an inter prediction unit 124 .
  • each of the current blocks in a picture may be predictively coded.
  • the prediction of the current block is performed using an intra prediction technique (using data from the picture containing the current block) or inter prediction technique (using data from a picture coded before the picture containing the current block). can be performed.
  • Inter prediction includes both uni-prediction and bi-prediction.
  • the intra prediction unit 122 predicts pixels in the current block by using pixels (reference pixels) located around the current block in the current picture including the current block.
  • a plurality of intra prediction modes exist according to a prediction direction.
  • the plurality of intra prediction modes may include two non-directional modes including a planar mode and a DC mode and 65 directional modes. According to each prediction mode, the neighboring pixels to be used and the calculation expression are defined differently.
  • directional modes (Nos. 67 to 80 and No. -1 to No. -14 intra prediction modes) shown by dotted arrows in FIG. 3B may be additionally used. These may be referred to as “wide angle intra-prediction modes”. Arrows in FIG. 3B indicate corresponding reference samples used for prediction, not prediction directions. The prediction direction is opposite to the direction indicated by the arrow.
  • the wide-angle intra prediction modes are modes in which a specific directional mode is predicted in the opposite direction without additional bit transmission when the current block is rectangular. In this case, among the wide-angle intra prediction modes, some wide-angle intra prediction modes available for the current block may be determined by the ratio of the width to the height of the rectangular current block.
  • the wide-angle intra prediction modes having an angle smaller than 45 degrees are available when the current block has a rectangular shape with a height smaller than the width, and a wide angle having an angle greater than -135 degrees.
  • the intra prediction modes are available when the current block has a rectangular shape with a width greater than a height.
  • the intra prediction unit 122 may determine an intra prediction mode to be used for encoding the current block.
  • the intra prediction unit 122 may encode the current block using several intra prediction modes and select an appropriate intra prediction mode to use from the tested modes. For example, the intra prediction unit 122 calculates bit rate distortion values using rate-distortion analysis for several tested intra prediction modes, and has the best bit rate distortion characteristics among the tested modes. An intra prediction mode may be selected.
  • the intra prediction unit 122 selects one intra prediction mode from among a plurality of intra prediction modes, and predicts the current block by using a neighboring pixel (reference pixel) determined according to the selected intra prediction mode and an arithmetic expression.
  • Information on the selected intra prediction mode is encoded by the entropy encoder 155 and transmitted to the image decoding apparatus.
  • the inter prediction unit 124 generates a prediction block for the current block by using a motion compensation process.
  • the inter prediction unit 124 searches for a block most similar to the current block in the coded and decoded reference picture before the current picture, and generates a prediction block for the current block using the searched block. Then, a motion vector (MV) corresponding to displacement between the current block in the current picture and the prediction block in the reference picture is generated.
  • MV motion vector
  • motion estimation is performed for a luma component, and a motion vector calculated based on the luma component is used for both the luma component and the chroma component.
  • Motion information including information on a reference picture and information on a motion vector used to predict the current block is encoded by the entropy encoder 155 and transmitted to the image decoding apparatus.
  • the inter prediction unit 124 may perform interpolation on a reference picture or reference block in order to increase prediction accuracy. That is, subsamples between two consecutive integer samples are interpolated by applying filter coefficients to a plurality of consecutive integer samples including the two integer samples.
  • the motion vector may be expressed up to the precision of the decimal unit rather than the precision of the integer sample unit.
  • the precision or resolution of the motion vector may be set differently for each unit of a target region to be encoded, for example, a slice, a tile, a CTU, or a CU.
  • AMVR adaptive motion vector resolution
  • information on the motion vector resolution to be applied to each target region should be signaled for each target region.
  • the target region is a CU
  • information on motion vector resolution applied to each CU is signaled.
  • the information on the motion vector resolution may be information indicating the precision of a differential motion vector, which will be described later.
  • the inter prediction unit 124 may perform inter prediction using bi-prediction.
  • bidirectional prediction two reference pictures and two motion vectors indicating the position of a block most similar to the current block in each reference picture are used.
  • the inter prediction unit 124 selects a first reference picture and a second reference picture from the reference picture list 0 (RefPicList0) and the reference picture list 1 (RefPicList1), respectively, and searches for a block similar to the current block in each reference picture. A first reference block and a second reference block are generated. Then, a prediction block for the current block is generated by averaging or weighting the first reference block and the second reference block.
  • motion information including information on two reference pictures and information on two motion vectors used to predict the current block is transmitted to the encoder 150 .
  • the reference picture list 0 is composed of pictures before the current picture in display order among the restored pictures
  • the reference picture list 1 is composed of pictures after the current picture in the display order among the restored pictures. have.
  • the present invention is not limited thereto, and in display order, the restored pictures after the current picture may be further included in the reference picture list 0, and conversely, the restored pictures before the current picture are additionally added to the reference picture list 1. may be included.
  • the motion information of the current block may be transmitted to the image decoding apparatus by encoding information for identifying the neighboring block. This method is called 'merge mode'.
  • the inter prediction unit 124 selects a predetermined number of merge candidate blocks (hereinafter, referred to as 'merge candidates') from neighboring blocks of the current block.
  • the left block (A0), the lower left block (A1), the upper block (B0), and the upper right block (B1) adjacent to the current block in the current picture. ), and all or part of the upper left block (A2) may be used.
  • a block located in a reference picture (which may be the same as or different from the reference picture used to predict the current block) other than the current picture in which the current block is located may be used as a merge candidate.
  • a block co-located with the current block in the reference picture or blocks adjacent to the co-located block may be further used as merge candidates. If the number of merge candidates selected by the above-described method is smaller than the preset number, a 0 vector is added to the merge candidates.
  • the inter prediction unit 124 constructs a merge list including a predetermined number of merge candidates by using these neighboring blocks.
  • a merge candidate to be used as motion information of the current block is selected from among the merge candidates included in the merge list, and merge index information for identifying the selected candidate is generated.
  • the generated merge index information is encoded by the encoder 150 and transmitted to the image decoding apparatus.
  • the merge skip mode is a special case of the merge mode. After performing quantization, when all transform coefficients for entropy encoding are close to zero, only neighboring block selection information is transmitted without transmission of a residual signal. By using the merge skip mode, it is possible to achieve relatively high encoding efficiency in an image with little motion, a still image, or a screen content image.
  • merge mode and the merge skip mode are collectively referred to as a merge/skip mode.
  • AMVP Advanced Motion Vector Prediction
  • the inter prediction unit 124 derives motion vector prediction candidates for the motion vector of the current block using neighboring blocks of the current block.
  • neighboring blocks used to derive prediction motion vector candidates the left block (A0), the lower left block (A1), the upper block (B0), and the upper right block (A0) adjacent to the current block in the current picture shown in FIG. B1), and all or part of the upper left block (A2) may be used.
  • a block located in a reference picture (which may be the same as or different from the reference picture used to predict the current block) other than the current picture in which the current block is located is used as a neighboring block used to derive prediction motion vector candidates.
  • a block co-located with the current block in the reference picture or blocks adjacent to the co-located block may be used. If the number of motion vector candidates is smaller than the preset number by the method described above, 0 vectors are added to the motion vector candidates.
  • the inter prediction unit 124 derives prediction motion vector candidates by using the motion vectors of the neighboring blocks, and determines a predicted motion vector with respect to the motion vector of the current block by using the prediction motion vector candidates. Then, a differential motion vector is calculated by subtracting the predicted motion vector from the motion vector of the current block.
  • the prediction motion vector may be obtained by applying a predefined function (eg, a median value, an average value operation, etc.) to the prediction motion vector candidates.
  • a predefined function eg, a median value, an average value operation, etc.
  • the image decoding apparatus also knows the predefined function.
  • the neighboring block used to derive the prediction motion vector candidate is a block that has already been encoded and decoded
  • the video decoding apparatus already knows the motion vector of the neighboring block. Therefore, the image encoding apparatus does not need to encode information for identifying the prediction motion vector candidate. Accordingly, in this case, information on a differential motion vector and information on a reference picture used to predict the current block are encoded.
  • the prediction motion vector may be determined by selecting any one of the prediction motion vector candidates.
  • information for identifying the selected prediction motion vector candidate is additionally encoded together with information on the differential motion vector and information on the reference picture used to predict the current block.
  • the subtractor 130 generates a residual block by subtracting the prediction block generated by the intra prediction unit 122 or the inter prediction unit 124 from the current block.
  • the transform unit 140 transforms the residual signal in the residual block having pixel values in the spatial domain into transform coefficients in the frequency domain.
  • the transform unit 140 may transform the residual signals in the residual block by using the entire size of the residual block as a transform unit, or divide the residual block into a plurality of sub-blocks and use the sub-blocks as transform units to perform transformation. You may.
  • the residual signals may be transformed by dividing the sub-block into two sub-blocks, which are a transform region and a non-transform region, and use only the transform region sub-block as a transform unit.
  • the transform region subblock may be one of two rectangular blocks having a size ratio of 1:1 based on the horizontal axis (or vertical axis).
  • the flag (cu_sbt_flag) indicating that only the subblock is transformed, the vertical/horizontal information (cu_sbt_horizontal_flag), and/or the position information (cu_sbt_pos_flag) are encoded by the entropy encoder 155 and signaled to the video decoding apparatus.
  • the size of the transform region subblock may have a size ratio of 1:3 based on the horizontal axis (or vertical axis). Signaled to the decoding device.
  • the transform unit 140 may separately transform the residual block in a horizontal direction and a vertical direction.
  • various types of transformation functions or transformation matrices may be used.
  • a pair of transform functions for horizontal transformation and vertical transformation may be defined as a multiple transform set (MTS).
  • the transform unit 140 may select one transform function pair having the best transform efficiency among MTSs and transform the residual blocks in horizontal and vertical directions, respectively.
  • Information (mts_idx) on the transform function pair selected from among MTS is encoded by the entropy encoder 155 and signaled to the image decoding apparatus.
  • the quantization unit 145 quantizes the transform coefficients output from the transform unit 140 using a quantization parameter, and outputs the quantized transform coefficients to the entropy encoding unit 155 .
  • the quantization unit 145 may directly quantize a related residual block for a certain block or frame without transformation.
  • the quantization unit 145 may apply different quantization coefficients (scaling values) according to positions of the transform coefficients in the transform block.
  • a quantization matrix applied to two-dimensionally arranged quantized transform coefficients may be encoded and signaled to an image decoding apparatus.
  • the rearrangement unit 150 may rearrange the coefficient values on the quantized residual values.
  • the reordering unit 150 may change a two-dimensional coefficient array into a one-dimensional coefficient sequence by using coefficient scanning. For example, the reordering unit 150 may output a one-dimensional coefficient sequence by scanning from DC coefficients to coefficients in a high frequency region using a zig-zag scan or a diagonal scan. .
  • a vertical scan for scanning a two-dimensional coefficient array in a column direction and a horizontal scan for scanning a two-dimensional block shape coefficient in a row direction may be used instead of the zig-zag scan according to the size of the transform unit and the intra prediction mode. That is, a scanning method to be used among a zig-zag scan, a diagonal scan, a vertical scan, and a horizontal scan may be determined according to the size of the transform unit and the intra prediction mode.
  • the entropy encoding unit 155 uses various encoding methods such as Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code (CABAC) and Exponential Golomb to convert the one-dimensional quantized transform coefficients output from the reordering unit 150 .
  • CABAC Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code
  • Exponential Golomb Exponential Golomb
  • the entropy encoder 155 encodes information such as a CTU size, a CU split flag, a QT split flag, an MTT split type, an MTT split direction, etc. related to block splitting, so that the video decoding apparatus divides the block in the same way as the video encoding apparatus. to be able to divide. Also, the entropy encoding unit 155 encodes information on a prediction type indicating whether the current block is encoded by intra prediction or inter prediction, and intra prediction information (ie, intra prediction) according to the prediction type.
  • Mode information or inter prediction information (information on an encoding mode (merge mode or AMVP mode) of motion information, a merge index in the case of a merge mode, and a reference picture index and information on a differential motion vector in the case of an AMVP mode) is encoded.
  • the entropy encoder 155 encodes information related to quantization, that is, information about a quantization parameter and information about a quantization matrix.
  • the inverse quantization unit 160 inverse quantizes the quantized transform coefficients output from the quantization unit 145 to generate transform coefficients.
  • the inverse transform unit 165 restores the residual block by transforming the transform coefficients output from the inverse quantization unit 160 from the frequency domain to the spatial domain.
  • the addition unit 170 restores the current block by adding the reconstructed residual block to the prediction block generated by the prediction unit 120 . Pixels in the reconstructed current block are used as reference pixels when intra-predicting the next block.
  • the loop filter unit 180 reconstructs pixels to reduce blocking artifacts, ringing artifacts, blurring artifacts, etc. generated due to block-based prediction and transformation/quantization. filter on them.
  • the filter unit 180 may include all or a part of a deblocking filter 182, a sample adaptive offset (SAO) filter 184, and an adaptive loop filter (ALF) 186 as an in-loop filter. .
  • SAO sample adaptive offset
  • ALF adaptive loop filter
  • the deblocking filter 182 filters the boundary between the reconstructed blocks in order to remove a blocking artifact caused by block-by-block encoding/decoding, and the SAO filter 184 and alf 186 deblocking filtering Additional filtering is performed on the captured image.
  • the SAO filter 184 and the alf 186 are filters used to compensate for the difference between the reconstructed pixel and the original pixel caused by lossy coding.
  • the SAO filter 184 improves encoding efficiency as well as subjective image quality by applying an offset in units of CTUs.
  • the ALF 186 performs block-by-block filtering, and compensates for distortion by applying different filters by classifying the edge of the corresponding block and the degree of change.
  • Information on filter coefficients to be used for ALF may be encoded and signaled to an image decoding apparatus.
  • the restored block filtered through the deblocking filter 182 , the SAO filter 184 , and the ALF 186 is stored in the memory 190 .
  • the reconstructed picture may be used as a reference picture for inter prediction of blocks in a picture to be encoded later.
  • FIG. 5 is an exemplary block diagram of an image decoding apparatus capable of implementing the techniques of the present disclosure.
  • an image decoding apparatus and sub-components of the apparatus will be described with reference to FIG. 5 .
  • the image decoding apparatus includes an entropy decoding unit 510, a reordering unit 515, an inverse quantization unit 520, an inverse transform unit 530, a prediction unit 540, an adder 550, a loop filter unit 560, and a memory ( 570) may be included.
  • each component of the image decoding apparatus may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software.
  • the function of each component may be implemented as software and the microprocessor may be implemented to execute the function of software corresponding to each component.
  • the entropy decoding unit 510 decodes the bitstream generated by the image encoding apparatus and extracts information related to block division to determine a current block to be decoded, and prediction information and residual signal required to reconstruct the current block. extract information, etc.
  • the entropy decoder 510 extracts information on the CTU size from a sequence parameter set (SPS) or a picture parameter set (PPS) to determine the size of the CTU, and divides the picture into CTUs of the determined size. Then, the CTU is determined as the uppermost layer of the tree structure, that is, the root node, and the CTU is divided using the tree structure by extracting division information on the CTU.
  • SPS sequence parameter set
  • PPS picture parameter set
  • a first flag (QT_split_flag) related to QT splitting is first extracted and each node is split into four nodes of a lower layer.
  • the second flag (MTT_split_flag) related to the split of MTT and the split direction (vertical / horizontal) and / or split type (binary / ternary) information are extracted and the corresponding leaf node is set to MTT split into structures. Accordingly, each node below the leaf node of the QT is recursively divided into a BT or TT structure.
  • a CU split flag (split_cu_flag) indicating whether a CU is split is extracted first, and when the block is split, a first flag (QT_split_flag) is extracted.
  • each node may have zero or more repeated MTT splits after zero or more repeated QT splits. For example, in the CTU, MTT division may occur immediately, or conversely, only multiple QT divisions may occur.
  • a first flag (QT_split_flag) related to QT splitting is extracted and each node is split into four nodes of a lower layer. And, for a node corresponding to a leaf node of QT, a split flag (split_flag) indicating whether to further split into BT and split direction information are extracted.
  • the entropy decoding unit 510 determines a current block to be decoded by using the tree structure division, information on a prediction type indicating whether the current block is intra-predicted or inter-predicted is extracted.
  • the prediction type information indicates intra prediction
  • the entropy decoder 510 extracts a syntax element for intra prediction information (intra prediction mode) of the current block.
  • the prediction type information indicates inter prediction
  • the entropy decoding unit 510 extracts a syntax element for the inter prediction information, that is, information indicating a motion vector and a reference picture referenced by the motion vector.
  • the entropy decoding unit 510 extracts quantization-related information and information on quantized transform coefficients of the current block as information on the residual signal.
  • the reordering unit 515 re-orders the sequence of one-dimensional quantized transform coefficients entropy-decoded by the entropy decoding unit 510 in a reverse order of the coefficient scanning order performed by the image encoding apparatus into a two-dimensional coefficient array (that is, block) can be changed.
  • the inverse quantization unit 520 inversely quantizes the quantized transform coefficients and inversely quantizes the quantized transform coefficients using the quantization parameter.
  • the inverse quantizer 520 may apply different quantization coefficients (scaling values) to the two-dimensionally arranged quantized transform coefficients.
  • the inverse quantizer 520 may perform inverse quantization by applying a matrix of quantization coefficients (scaling values) from the image encoding apparatus to a two-dimensional array of quantized transform coefficients.
  • the inverse transform unit 530 inversely transforms the inverse quantized transform coefficients from the frequency domain to the spatial domain to reconstruct residual signals to generate a residual block for the current block.
  • the inverse transform unit 530 when the inverse transform unit 530 inversely transforms only a partial region (subblock) of the transform block, a flag (cu_sbt_flag) indicating that only the subblock of the transform block has been transformed, and vertical/horizontal information (cu_sbt_horizontal_flag) of the subblock ) and/or subblock position information (cu_sbt_pos_flag), and by inversely transforming the transform coefficients of the corresponding subblock from the frequency domain to the spatial domain, the residual signals are restored. By filling in , the final residual block for the current block is created.
  • the inverse transform unit 530 determines a transform function or a transform matrix to be applied in the horizontal and vertical directions, respectively, using the MTS information (mts_idx) signaled from the image encoding apparatus, and uses the determined transform function. Inverse transform is performed on transform coefficients in the transform block in the horizontal and vertical directions.
  • the predictor 540 may include an intra predictor 542 and an inter predictor 544 .
  • the intra prediction unit 542 is activated when the prediction type of the current block is intra prediction
  • the inter prediction unit 544 is activated when the prediction type of the current block is inter prediction.
  • the intra prediction unit 542 determines the intra prediction mode of the current block from among the plurality of intra prediction modes from the syntax elements for the intra prediction mode extracted from the entropy decoding unit 510, and references the vicinity of the current block according to the intra prediction mode. Predict the current block using pixels.
  • the inter prediction unit 544 determines a motion vector of the current block and a reference picture referenced by the motion vector by using the syntax element for the inter prediction mode extracted from the entropy decoding unit 510, and divides the motion vector and the reference picture. is used to predict the current block.
  • the adder 550 reconstructs the current block by adding the residual block output from the inverse transform unit and the prediction block output from the inter prediction unit or the intra prediction unit. Pixels in the reconstructed current block are used as reference pixels when intra-predicting a block to be decoded later.
  • the loop filter unit 560 may include a deblocking filter 562 , an SAO filter 564 , and an ALF 566 as an in-loop filter.
  • the deblocking filter 562 deblocks and filters the boundary between the reconstructed blocks in order to remove a blocking artifact caused by block-by-block decoding.
  • the SAO filter 564 and the ALF 566 perform additional filtering on the reconstructed block after deblocking filtering in order to compensate for the difference between the reconstructed pixel and the original pixel caused by lossy coding.
  • the filter coefficients of the ALF are determined using information about the filter coefficients decoded from the non-stream.
  • the restored block filtered through the deblocking filter 562 , the SAO filter 564 , and the ALF 566 is stored in the memory 570 .
  • the reconstructed picture is used as a reference picture for inter prediction of blocks in a picture to be encoded later.
  • the following disclosure relates to an encoding and decoding tool implemented by the above-described image encoding and decoding apparatus.
  • the conventional video encoding/decoding technology employs an image encoding/decoding method in block units, and blocks are limited to a square or rectangular shape.
  • various edges such as diagonal lines or curves exist in one picture
  • limiting the coding unit to a square or rectangular shape is a factor of lowering coding efficiency.
  • a large amount of data must be encoded to indicate a block boundary and transmitted to an image decoding apparatus, which may also reduce encoding efficiency. Accordingly, in order to divide blocks of various shapes other than the division of blocks having a square or rectangular shape, a method for efficiently encoding division information is required.
  • the present disclosure described below provides a method of efficiently encoding pictures including edges in various directions using any type of block division, that is, geometric block division.
  • 6A is a schematic flowchart illustrating a method for an image encoding apparatus to predict a block according to the present disclosure.
  • the video encoding apparatus determines the division structure of the target block to be encoded ( S602 ).
  • the target block may be a coding unit (CU) divided into a tree structure from a coding tree block (CTU), and the division structure includes various types including division by a curved line or an oblique line in addition to rectangular or rectangular division using a vertical line or a horizontal line. It means the division of the form.
  • the image encoding apparatus determines motion information and generates prediction blocks having the same size as the size of the target block by using the motion information (S604).
  • the motion information is information for indicating or deriving a reference picture and a motion vector.
  • the image encoding apparatus generates a prediction block of the target block by weighted averaging the prediction blocks corresponding to each partition (S606).
  • the segmentation information indicating the segmentation structure and motion information on the parts are encoded and transmitted to the image decoding apparatus (S608).
  • 6B is a schematic flowchart illustrating a method for an image decoding apparatus to predict a block according to the present disclosure.
  • the image decoding apparatus decodes the segmentation information received from the image encoding apparatus to determine the segmentation structure of the target block (S612). Then, motion information for partitions divided from the target block is restored according to the determined partition structure, and prediction blocks corresponding to each partition are generated (S614). The image decoding apparatus generates a prediction block of the target block by weighted averaging the prediction blocks corresponding to the partitions (S616).
  • the image encoding apparatus determines the division structure of the target block by selecting one of a plurality of predefined division structures of various types including vertical division, horizontal division, diagonal division, curve division, and the like.
  • an index indicating a partition structure selected from among the plurality of partition structures may be encoded as partition information.
  • variables for defining a straight line or a curve that is a boundary line dividing the target block may be encoded as division information.
  • the apparatus for encoding an image may determine a structure for dividing a target block by using a reference block in a reference picture that is pre-coded and pre-decoded.
  • the image encoding apparatus determines the division structure of the reference block and sets the division structure of the reference block as the division structure of the target block.
  • motion information indicating the position of the reference block (hereinafter, 'initial motion information') is encoded as partition information.
  • the initial motion information includes information on a reference picture including a reference block to be referred to to determine a structure for dividing a target block, and information on an initial motion vector indicating a position of the reference block in the reference picture.
  • Information on the reference picture and information on the initial motion vector may be signaled at the target block level, for example, at the coding unit level.
  • the information on the initial motion vector may be signaled at the target block level
  • the information on the reference picture may be signaled at a higher level than the target block, for example, at the slice or picture level. In this case, all target blocks in a slice or picture share the same reference picture.
  • the image decoding apparatus determines a reference block by using the initial motion information received from the image encoding apparatus. Then, the division structure of the reference block is determined in the same manner as in the image encoding apparatus, and the division structure of the reference block is set as the division structure of the target block.
  • the division structure of the reference block may be determined by analyzing pixel values in the reference block to determine the division boundary of the target block. For example, it is possible to recognize an object in a reference block and set the object boundary as a division boundary.
  • the division structure of the reference block may be determined based on division information previously stored in relation to the reference picture including the reference block.
  • a picture is divided into CTUs, and the CTUs are divided into CUs using a tree structure.
  • the CU may be further divided into various shapes according to the division method presented in the present disclosure. It is possible to check how the reference block in the reference picture is divided by using the information related to the division of the reference picture.
  • a reference picture includes a coding unit 1 (CU 1), a coding unit 2 (CU 2), a coding unit (CU 3), and a coding unit (CU 4).
  • Coding unit 2 (CU 2) is divided into two partitions according to the method according to the present disclosure.
  • the reference block indicated by the initial motion information includes pixels within coding units 2 to 4 and includes pixels within two partitions of coding unit 2. Accordingly, it can be confirmed that the reference block indicated by the initial motion vector includes a total of four regions.
  • the reference block has a partition structure in which the boundary between the four regions is used as a partition boundary and is divided into four partitions.
  • the image encoding apparatus selects a division structure of the target block from among a plurality of predefined division structures. Then, according to the above-described method, a partition structure of the reference block related to the initial motion information is selected from among a plurality of predefined partition structures.
  • the image encoding apparatus encodes partition information including initial motion information together with a difference between an index corresponding to the partition structure of the target block and an index corresponding to the partition structure of the reference block.
  • the image decoding apparatus selects a division structure of a reference block from among a plurality of predefined division structures by using initial motion information included in the division information, and a difference between an index corresponding to the selected division structure and an index received from the image encoding apparatus By adding , an index corresponding to the partition structure of the target block is calculated.
  • a partition including a number of pixels less than a threshold may not be allowed.
  • the number of partitions divided from the reference block may be limited to a threshold value or less.
  • the image encoding apparatus may signal a flag indicating whether to apply the method of determining the division structure of the target block using the division structure of the reference block described above to the image decoding apparatus.
  • the flag may be selectively signaled according to the size of the target block. For example, if the width and height of the target block are smaller than the first threshold values, the flag is not signaled, and the method of determining the division structure of the target block using the division structure of the reference block is not applied to the target block. . As another example, if the width and height of the target block are greater than the second predefined threshold, the flag is not signaled, and the method of determining the partition structure of the target block using the partition structure of the reference block is not applied.
  • the partition information may further include information on the number of partitions divided from the target block.
  • the reference block has a partition structure in which the number of partitions indicated by the information is divided.
  • the image encoding apparatus determines and encodes motion information corresponding to each partition and transmits it to the image decoding apparatus, and the image decoding apparatus decodes the received information to restore motion information corresponding to each partition.
  • the image decoding apparatus generates a prediction block corresponding to each partition by using the restored motion information.
  • the size of the prediction block corresponding to each partition may be the same as the size of the target block. In other words, the image decoding apparatus generates a prediction block having the size of the target block by using a motion vector corresponding to each partition.
  • a motion vector corresponding to each partition may be expressed as a difference value from an initial motion vector.
  • the video encoding apparatus calculates differential motion vectors (MVD 1 , MVD 2 ) between the motion vector of each partition and the initial motion vector, and calculates the differential motion vector of each partition. Encode information.
  • the image decoding apparatus generates a motion vector corresponding to each partition by adding the differential motion vectors MVD 1 and MVD 2 to the initial motion vectors. Then, a prediction block corresponding to each partition is derived from a reference picture including a reference block indicated by the initial motion vector by using a motion vector corresponding to each partition.
  • the image encoding apparatus may encode the values of the x component and the y component of the differential motion vector as information on the differential motion vectors MVD 1 and MVD 2 .
  • the image encoding apparatus may encode indices respectively indicating the direction and distance of the differential motion vector from among a plurality of predefined directions and distances as information on the differential motion vector.
  • the video encoding apparatus encodes an index (dir index ) indicating a direction of a differential motion vector among a plurality of predefined directions and an index (dis index ) indicating a distance of a differential motion vector among a plurality of distances.
  • the image decoding apparatus calculates a differential motion vector using a direction index (dir index ) and a distance index (dis index ), and derives a motion vector for each partition by adding the differential motion vector and the initial motion vector.
  • (mvX initial , mvY initial ) is an initial motion vector
  • dir index_1 and dis index_1 are indices indicating the direction and distance of a differential motion vector corresponding to partition 1, respectively
  • dir index_2 and dis index_2 are respectively corresponding to partition 2 indexes indicating the direction and distance of the differential motion vector.
  • the image encoding apparatus may set one motion vector among a plurality of partitions divided from a target block as an initial motion vector. That is, the image encoding apparatus generates a prediction block corresponding to one partition by using the reference block in the reference picture indicated by the initial motion vector. Accordingly, the image encoding apparatus determines and encodes motion information for determining a motion vector and a reference picture only for the remaining partitions. The image decoding apparatus, like the image encoding apparatus, sets one motion vector among a plurality of partitions as an initial motion vector.
  • a prediction block is generated using a reference block in a reference picture indicated by the initial motion vector.
  • a reference picture and a motion vector for the corresponding partition are determined using motion information received from the image encoding apparatus.
  • motion information corresponding to the remaining partitions may be encoded using the above-described merge mode. That is, the image encoding apparatus may construct a merge candidate list from neighboring blocks of the target block and encode a merge index for selecting any one of the merge candidates included in the merge candidate list. After the image decoding apparatus constructs the merge candidate list in the same way as the image encoding apparatus, the reference picture and motion vector of the merge candidate indicated by the merge index are set as the reference picture and motion vector of the corresponding partition. Thereafter, a prediction block corresponding to the corresponding partition is generated by using the reference picture and the motion vector set for the corresponding partition.
  • a partition corresponding to an initial motion vector among a plurality of partitions may be selected through a predefined rule. For example, among the partitioned partitions, a partition located at the upper left in the target block or a partition having the largest number of pixels or a partition including an object may be set as the partition corresponding to the initial motion vector.
  • the image encoding apparatus may encode motion information for each of the partitions divided from the target block, as shown in FIG. 8C .
  • the video encoding apparatus For each partition, the video encoding apparatus generates a prediction block corresponding to the partition by using a reference picture related to motion information and a motion vector.
  • the image decoding apparatus decodes motion information for each partition received from the image decoding apparatus, and generates a prediction block corresponding to the partition by using a reference picture and a motion vector indicated or induced by the decoded motion information.
  • the motion information may be encoded using the merge mode as described above.
  • the image encoding apparatus and the image decoding apparatus After the prediction blocks corresponding to each partition are generated, the image encoding apparatus and the image decoding apparatus generate a prediction block for the target block by weighted summing or weighted average of the prediction blocks corresponding to each partition.
  • a weight for the weighted average may be set differently according to a pixel position in a prediction block corresponding to a partition. For example, when a target block is divided into two partitions, a weight for a pixel in a prediction block corresponding to partition 1 is variably determined according to whether the pixel is located in partition 1, a distance from a partition boundary between partitions 1 and 2, etc. do. In other words, the weight of the pixel in the prediction block corresponding to partition 1 is determined based on the pixel position relative to the partition boundary between partitions 1 and 2.
  • 10 is a diagram for explaining weight setting according to pixel positions in a prediction block corresponding to a partition. As shown in FIG. 10(A), when the target block is divided into two partitions (FIG. 10(A)), the prediction block for partition 1 has the size of the target block as shown in FIG. 10(B). Weights for pixels in the prediction block of partition 1 are allocated according to the following principle.
  • a pixel existing in partition 1 is assigned a higher weight than a pixel existing in partition 2;
  • Pixels in partition 1 are assigned a greater weight as they are farther from the partition boundary.
  • Pixels in partition 2 are assigned a smaller weight the farther they are from the partition boundary.
  • the weight of the pixel in the prediction block corresponding to partition 2 is set equal to the value obtained by subtracting the weight of the pixel at the same location in the prediction block corresponding to partition 1 from a specific value.
  • the weight w 2 (i, j) for the co-located pixel in the partition 2 is 8 - can be set equal to w 1 (i, j).
  • a greater weight is assigned to the pixels existing in the area of the partition 1 among the pixels in the prediction block, and the motion vector of the partition 2 is assigned a larger weight.
  • a greater weight may be assigned to pixels existing in the region of partition 2 among pixels in the prediction block.
  • the above-described weight allocation method can obtain an effect of removing artifacts that may occur at the partition boundary.
  • the division boundary of partitions may be a boundary (or edge) between real objects. In this case, it may be desirable to keep the actual edge rather than smoothing around the segmentation boundary.
  • Another aspect of the present disclosure provides a method of determining a type of a division boundary using pixels near the boundary and adaptively assigning weights according to the determined type.
  • the image encoding apparatus and the image decoding apparatus generate a first variable by using pixel values adjacent to the partition boundary in the prediction block generated for partition 1, and pixel values adjacent to the partition boundary in the prediction block generated for partition 2 Create a second variable using them. And the type of the partition boundary is determined according to the difference between the first variable and the second variable. Pixels used for deriving the first variable may be limited to pixels located in partition 1 among pixels adjacent to the partition boundary. Similarly, pixels used to derive the second variable may be limited to pixels located within partition 2 among pixels adjacent to the partition boundary.
  • 11 is an exemplary diagram for explaining a method of deriving variables for determining a partition boundary type between partitions.
  • the image encoding apparatus and the image decoding apparatus scan the target block using a window of size MxN (M and N are integers greater than or equal to 2).
  • a window having a size of 2x2 may be used. If the 2x2 window includes both the pixels in the partition 1 and the pixels in the partition 2, 1 is assigned to the pixels belonging to the partition 1 in the 2x2 window. All other pixels are assigned 0.
  • a partition boundary map (bound_sec1(i, j)) for partition 1 is derived.
  • a partition boundary map bound_sec2(i, j) for partition 2 may be derived. That is, if the 2x2 window includes both the pixels in the partition 1 and the pixels in the partition 2, 1 is assigned to pixels belonging to the partition 1 in the 2x2 window. All other pixels are assigned 0.
  • the image encoding apparatus and the image decoding apparatus calculate a first variable A by multiplying the first prediction block pred_sec1(i, j) corresponding to partition 1 and the partition boundary map bound_sec1(i, j), and , calculates the second variable B by multiplying the second prediction block pred_sec2(i, j) corresponding to partition 2 and the partition boundary map bound_sec2(i, j).
  • the first variable (A) and the second variable (B) may be calculated through Equation (2).
  • the first variable (A) is derived by averaging cell values adjacent to the partition boundary in the first prediction block corresponding to partition 1
  • the second variable (B) is derived from partition 2 It is derived using pixel values adjacent to the partition boundary in the corresponding second prediction block.
  • the image encoding apparatus and the image decoding apparatus compare the absolute value of AB and the threshold values thr min and thr max to determine the type of the partition boundary. For example, if
  • Weights are allocated such that the difference in weights between different regions adjacent to the partition boundary becomes larger from type 1 to type 2 and type 3 .
  • 12 is a diagram illustrating an example of allocating weights according to the type of partition boundary. In the case of a normal edge, the weight is gradually changed at the partition boundary. 12(A), starting from weight 4 at the partition boundary, the weight gradually increases in the partition 1 direction (left direction in FIG. 12(A)), and in the partition 2 direction (in FIG. 12(A)) In the right direction), the weight gradually decreases. In the case of sharp edges, the weights change rapidly at the division boundary. Referring to FIG. 12(B) , a weight of 8 is assigned to the entire area of Partition 1 and a weight of 0 is assigned to the entire area of Partition 2.
  • the image encoding apparatus and the image decoding apparatus When weights are determined according to the type of the partition boundary, the image encoding apparatus and the image decoding apparatus generate a prediction block of the target block by weighted averaging the prediction blocks corresponding to the partitions using the determined weights. For example, Equation 3 may be used.
  • weight(i, j) means a weight assigned to the pixel (pred_sec1(i, j)) at the position (i, j) in the prediction block corresponding to partition 1.
  • “>>” indicates a right shift operation.
  • “>>3” is equivalent to division by 8, which is the sum of weights.
  • FIG. 13 is an exemplary diagram for explaining another embodiment of determining a weight according to the present disclosure.
  • weights for prediction blocks corresponding to partitions may be determined in units of sub-blocks. Each subblock may be set to partially overlap with an adjacent subblock. The size of the sub-block and the size of the overlap region may be changed according to the size of the target block.
  • the image encoding apparatus and the image decoding apparatus may determine weights for each subblock in the same manner as the above-described method.
  • the weight for the overlap region may be generated by averaging the weights determined for the sub-blocks forming the overlap region.
  • the target block is mainly divided into two partitions.
  • the present disclosure is not limited thereto, and the target block may be divided into two or more partitions.
  • FIG. 14 is an exemplary diagram for explaining a method of determining a weight when a target block is divided into three or more partitions.
  • bound_sec_1_2_1 is a partition boundary map for the prediction block of partition 1 based on the boundary between partitions 1 and 2
  • bound_sec_1_2_2 is a partition boundary map for the prediction block of partition 2 based on the boundary between partitions 1 and 2
  • each partition may be divided by a plurality of partitions and a partition boundary.
  • partition 1 forms a partition boundary with partition 2 and partition 3, respectively.
  • the partition boundary map for the prediction block of partition 1 is bound_sec_1_2_1 generated for the boundary between partitions 1 and 2 and bound_sec_1_3_1 generated for the boundary between partitions 1 and 3. Accordingly, when weights are obtained using each partition boundary map according to the above-described method, two or more weights may be assigned to pixel positions in the prediction block of partition 1 . When two or more weights are assigned to one pixel, the final weight for the corresponding pixel may be determined through an average or a weighted average of the two or more weights.
  • non-transitory recording medium includes, for example, any type of recording device in which data is stored in a form readable by a computer system.
  • the non-transitory recording medium includes a storage medium such as an erasable programmable read only memory (EPROM), a flash drive, an optical drive, a magnetic hard drive, and a solid state drive (SSD).
  • EPROM erasable programmable read only memory
  • SSD solid state drive

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 인터 예측 기반의 비디오 복호화 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 대상블록의 분할을 위해 사용할 분할 정보를 복호화하는 단계, 상기 분할 정보는 상기 대상블록의 분할 구조를 결정하기 위해 참조할 참조블록의 위치를 나타내는 초기 움직임벡터를 포함함; 상기 초기 움직임벡터에 의해 지시되는 상기 참조블록의 분할 구조를 결정하고 상기 참조블록의 분할 구조를 이용하여 상기 대상블록의 분할 구조를 결정하는 단계; 상기 대상블록의 분할 구조에 의해 상기 대상블록으로부터 분할된 복수의 파티션들 각각에 대응하는 움직임벡터들을 복원하고, 상기 움직임벡터들을 이용하여 상기 파티션들에 대응하는 예측블록들을 생성하는 단계, 상기 예측블록들은 상기 대상블록과 동일한 크기를 가짐; 및 상기 파티션들에 대응하는 제1 예측블록들을 가중 평균하여 상기 대상블록의 예측블록을 생성하는 단계를 포함한다. [대표도 도 6b]

Description

인터 예측 기반의 비디오 부호화 및 복호화
본 발명은 인터 예측 기반의 비디오 부호화 및 복호화를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명과 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
비디오 데이터는 음성 데이터나 정지 영상 데이터 등에 비하여 많은 데이터량을 가지기 때문에, 압축을 위한 처리 없이 그 자체를 저장하거나 전송하기 위해서는 메모리를 포함하여 많은 하드웨어 자원을 필요로 한다.
따라서, 통상적으로 비디오 데이터를 저장하거나 전송할 때에는 부호화기를 사용하여 비디오 데이터를 압축하여 저장하거나 전송하며, 복호화기에서는 압축된 비디오 데이터를 수신하여 압축을 해제하고 재생한다. 이러한 비디오 압축 기술로는 H.264/AVC, HEVC(High Efficiency Video Coding) 등을 비롯하여, HEVC에 비해 약 30% 이상의 부호화 효율을 향상시킨 VVC(Versatile Video Coding)가 존재한다.
그러나, 영상의 크기 및 해상도, 프레임률이 점차 증가하고 있고, 이에 따라 부호화해야 하는 데이터량도 증가하고 있으므로 기존의 압축 기술보다 더 부호화 효율이 좋고 화질 개선 효과도 높은 새로운 압축 기술이 요구된다.
본 개시는 대상블록을 다양한 형태의 블록들로 분할하여 예측하는 비디오 부호화/복호화 방법을 제공한다. 또한, 블록 분할에 대한 정보를 효율적으로 부호화하는 방법을 제공한다.
본 개시의 일 측면은 인터 예측을 이용한 비디오 복호화 방법을 제공한다. 그 방법은, 대상블록의 분할을 위해 사용할 분할 정보를 복호화하는 단계, 상기 분할 정보는 상기 대상블록의 분할 구조를 결정하기 위해 참조할 참조블록의 위치를 나타내는 초기 움직임벡터를 포함함; 상기 초기 움직임벡터에 의해 지시되는 상기 참조블록의 분할 구조를 결정하고 상기 참조블록의 분할 구조를 이용하여 상기 대상블록의 분할 구조를 결정하는 단계; 상기 대상블록의 분할 구조에 의해 상기 대상블록으로부터 분할된 복수의 파티션들 각각에 대응하는 움직임벡터들을 복원하고, 상기 움직임벡터들을 이용하여 상기 파티션들에 대응하는 예측블록들을 생성하는 단계, 상기 예측블록들은 상기 대상블록과 동일한 크기를 가짐; 및 상기 파티션들에 대응하는 제1 예측블록들을 가중 평균하여 상기 대상블록의 예측블록을 생성하는 단계를 포함한다.
본 개시의 다른 측면은 인터 예측을 이용한 비디오 부호화 방법을 제공한다. 그 방법은, 참조픽처 내의 참조블록의 분할 구조를 결정하고 상기 참조블록의 분할 구조를 이용하여 대상블록의 분할 구조를 설정하는 단계; 상기 대상블록의 분할 구조에 의해 상기 대상블록으로부터 분할된 복수의 파티션들 각각에 대응하는 움직임벡터들을 결정하고, 상기 움직임벡터들을 이용하여 상기 파트션들 각각에 대응하는 예측블록들을 생성하는 단계; 상기 파티션들에 대응하는 예측블록들을 가중 평균하여 상기 대상블록의 예측블록을 생성하는 단계; 및 상기 대상블록의 분할 구조를 결정하기 위해 사용된 상기 참조블록의 위치를 나타내기 위한 초기 움직임벡터를 포함하는 분할 정보를 부호화하는 단계를 포함한다.
본 개시의 또 다른 측면은 전술한 비디오 부호화 방법으로 생성한 비트스트림을 저장하는, 디코더에 의해 판독 가능한, 기록매체를 제공한다.
도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다.
도 2는 QTBTTT 구조를 이용하여 블록을 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 광각 인트라 예측모드들을 포함한 복수의 인트라 예측모드들을 나타낸 도면이다.
도 4는 현재블록의 주변블록에 대한 예시도이다.
도 5는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 블록도이다.
도 6a는 본 개시에 따라 영상 부호화 장치가 블록을 예측하는 방법을 나타내는 개략적인 순서도이다.
도 6b는 본 개시에 따라 영상 복호화 장치가 블록을 예측하는 방법을 나타내는 개략적인 순서도이다.
도 7은 본 개시에 따라 참조블록의 분할 구조를 결정하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8a 내지 8c는 본 개시에 따라 대상블록으로부터 분할된 파티션들에 대한 움직임 정보를 결정하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 차분 움직임벡터와 관련된 기정의된 복수의 방향과 거리를 각각 나타내는 테이블들의 예시이다.
도 10은 본 개시에 따라 대상블록으로부터 분할된 파티션에 대응하는 예측블록 내의 픽셀 위치에 근거한 가중치 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 파티션들 간의 분할 경계 타입을 결정하기 위한 변수들을 유도하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 12는 분할 경계의 타입에 따라 가중치를 할당한 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 13은 본 개시에 따라 가중치를 설정하는 다른 실시예를 설명하기 위한 예시도이다.
도 14는 대상블록이 3개 이상의 파티션으로 분할된 경우에 가중치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다. 이하에서는 도 1의 도시를 참조하여 영상 부호화 장치와 이 장치의 하위 구성들에 대하여 설명하도록 한다.
영상 부호화 장치는 픽처 분할부(110), 예측부(120), 감산기(130), 변환부(140), 양자화부(145), 재정렬부(150), 엔트로피 부호화부(155), 역양자화부(160), 역변환부(165), 가산기(170), 루프 필터부(180) 및 메모리(190)를 포함하여 구성될 수 있다.
영상 부호화 장치의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.
하나의 영상(비디오)은 복수의 픽처들을 포함하는 하나 이상의 시퀀스로 구성된다. 각 픽처들은 복수의 영역으로 분할되고 각 영역마다 부호화가 수행된다. 예를 들어, 하나의 픽처는 하나 이상의 타일(Tile) 또는/및 슬라이스(Slice)로 분할된다. 여기서, 하나 이상의 타일을 타일 그룹(Tile Group)으로 정의할 수 있다. 각 타일 또는/슬라이스는 하나 이상의 CTU(Coding Tree Unit)로 분할된다. 그리고 각 CTU는 트리 구조에 의해 하나 이상의 CU(Coding Unit)들로 분할된다. 각 CU에 적용되는 정보들은 CU의 신택스로서 부호화되고, 하나의 CTU에 포함된 CU들에 공통적으로 적용되는 정보는 CTU의 신택스로서 부호화된다. 또한, 하나의 슬라이스 내의 모든 블록들에 공통적으로 적용되는 정보는 슬라이스 헤더의 신택스로서 부호화되며, 하나 이상의 픽처들을 구성하는 모든 블록들에 적용되는 정보는 픽처 파라미터 셋(PPS, Picture Parameter Set) 혹은 픽처 헤더에 부호화된다. 나아가, 복수의 픽처가 공통으로 참조하는 정보들은 시퀀스 파라미터 셋(SPS, Sequence Parameter Set)에 부호화된다. 그리고, 하나 이상의 SPS가 공통으로 참조하는 정보들은 비디오 파라미터 셋(VPS, Video Parameter Set)에 부호화된다. 또한, 하나의 타일 또는 타일 그룹에 공통으로 적용되는 정보는 타일 또는 타일 그룹 헤더의 신택스로서 부호화될 수도 있다. SPS, PPS, 슬라이스 헤더, 타일 또는 타일 그룹 헤더에 포함되는 신택스들은 상위수준(high level) 신택스로 칭할 수 있다.
픽처 분할부(110)는 CTU(Coding Tree Unit)의 크기를 결정한다. CTU의 크기에 대한 정보(CTU size)는 SPS 또는 PPS의 신택스로서 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
픽처 분할부(110)는 영상을 구성하는 각 픽처(picture)를 미리 결정된 크기를 가지는 복수의 CTU(Coding Tree Unit)들로 분할한 이후에, 트리 구조(tree structure)를 이용하여 CTU를 반복적으로(recursively) 분할한다. 트리 구조에서의 리프 노드(leaf node)가 부호화의 기본 단위인 CU(coding unit)가 된다.
트리 구조로는 상위 노드(혹은 부모 노드)가 동일한 크기의 네 개의 하위 노드(혹은 자식 노드)로 분할되는 쿼드트리(QuadTree, QT), 또는 상위 노드가 두 개의 하위 노드로 분할되는 바이너리트리(BinaryTree, BT), 또는 상위 노드가 1:2:1 비율로 세 개의 하위 노드로 분할되는 터너리트리(TernaryTree, TT), 또는 이러한 QT 구조, BT 구조 및 TT 구조 중 둘 이상을 혼용한 구조일 수 있다. 예컨대, QTBT(QuadTree plus BinaryTree) 구조가 사용될 수 있고, 또는 QTBTTT(QuadTree plus BinaryTree TernaryTree) 구조가 사용될 수 있다. 여기서, BTTT를 합쳐서 MTT(Multiple-Type Tree)라 지칭될 수 있다.
도 2는 QTBTTT 구조를 이용하여 블록을 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, CTU는 먼저 QT 구조로 분할될 수 있다. 쿼드트리 분할은 분할 블록(splitting block)의 크기가 QT에서 허용되는 리프 노드의 최소 블록 크기(MinQTSize)에 도달할 때까지 반복될 수 있다. QT 구조의 각 노드가 하위 레이어의 4개의 노드들로 분할되는지 여부를 지시하는 제1 플래그(QT_split_flag)는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. QT의 리프 노드가 BT에서 허용되는 루트 노드의 최대 블록 크기(MaxBTSize)보다 크지 않은 경우, BT 구조 또는 TT 구조 중 어느 하나 이상으로 더 분할될 수 있다. BT 구조 및/또는 TT 구조에서는 복수의 분할 방향이 존재할 수 있다. 예컨대, 해당 노드의 블록이 가로로 분할되는 방향과 세로로 분할되는 방향 두 가지가 존재할 수 있다. 도 2의 도시와 같이, MTT 분할이 시작되면, 노드들이 분할되었는지 여부를 지시하는 제2 플래그(mtt_split_flag)와, 분할이 되었다면 추가적으로 분할 방향(vertical 혹은 horizontal)을 나타내는 플래그 및/또는 분할 타입(Binary 혹은 Ternary)을 나타내는 플래그가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.
대안적으로, 각 노드가 하위 레이어의 4개의 노드들로 분할되는지 여부를 지시하는 제1 플래그(QT_split_flag)를 부호화하기에 앞서, 그 노드가 분할되는지 여부를 지시하는 CU 분할 플래그(split_cu_flag)가 부호화될 수도 있다. CU 분할 플래그(split_cu_flag) 값이 분할되지 않았음을 지시하는 경우, 해당 노드의 블록이 분할 트리 구조에서의 리프 노드(leaf node)가 되어 부호화의 기본 단위인 CU(coding unit)가 된다. CU 분할 플래그(split_cu_flag) 값이 분할됨을 지시하는 경우, 영상 부호화 장치는 전술한 방식으로 제1 플래그부터 부호화를 시작한다.
트리 구조의 다른 예시로서 QTBT가 사용되는 경우, 해당 노드의 블록을 동일 크기의 두 개 블록으로 가로로 분할하는 타입(즉, symmetric horizontal splitting)과 세로로 분할하는 타입(즉, symmetric vertical splitting) 두 가지가 존재할 수 있다. BT 구조의 각 노드가 하위 레이어의 블록으로 분할되는지 여부를 지시하는 분할 플래그(split_flag) 및 분할되는 타입을 지시하는 분할 타입 정보가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다. 한편, 해당 노드의 블록을 서로 비대칭 형태의 두 개의 블록으로 분할하는 타입이 추가로 더 존재할 수도 있다. 비대칭 형태에는 해당 노드의 블록을 1:3의 크기 비율을 가지는 두 개의 직사각형 블록으로 분할하는 형태가 포함될 수 있고, 혹은 해당 노드의 블록을 대각선 방향으로 분할하는 형태가 포함될 수도 있다.
CU는 CTU로부터의 QTBT 또는 QTBTTT 분할에 따라 다양한 크기를 가질 수 있다. 이하에서는, 부호화 또는 복호화하고자 하는 CU(즉, QTBTTT의 리프 노드)에 해당하는 블록을 '현재블록'이라 칭한다. QTBTTT 분할의 채용에 따라, 현재블록의 모양은 정사각형뿐만 아니라 직사각형일 수도 있다.
예측부(120)는 현재블록을 예측하여 예측블록을 생성한다. 예측부(120)는 인트라 예측부(122)와 인터 예측부(124)를 포함한다.
일반적으로, 픽처 내 현재블록들은 각각 예측적으로 코딩될 수 있다. 일반적으로 현재블록의 예측은 (현재블록을 포함하는 픽처로부터의 데이터를 사용하는) 인트라 예측 기술 또는 (현재블록을 포함하는 픽처 이전에 코딩된 픽처로부터의 데이터를 사용하는) 인터 예측 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 인터 예측은 단방향 예측과 양방향 예측 모두를 포함한다.
인트라 예측부(122)는 현재블록이 포함된 현재 픽처 내에서 현재블록의 주변에 위치한 픽셀(참조 픽셀)들을 이용하여 현재블록 내의 픽셀들을 예측한다. 예측 방향에 따라 복수의 인트라 예측모드가 존재한다. 예컨대, 도 3a에서 보는 바와 같이, 복수의 인트라 예측모드는 planar 모드와 DC 모드를 포함하는 2개의 비방향성 모드와 65개의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 각 예측모드에 따라 사용할 주변 픽셀과 연산식이 다르게 정의된다.
직사각형 모양의 현재블록에 대한 효율적인 방향성 예측을 위해, 도 3b에 점선 화살표로 도시된 방향성 모드들(67 ~ 80번, -1 ~ -14 번 인트라 예측모드들)이 추가로 사용될 수 있다. 이들은 "광각 인트라 예측모드들(wide angle intra-prediction modes)"로 지칭될 수 있다. 도 3b에서 화살표들은 예측에 사용되는 대응하는 참조샘플들을 가리키는 것이며, 예측 방향을 나타내는 것이 아니다. 예측 방향은 화살표가 가리키는 방향과 반대이다. 광각 인트라 예측모드들은 현재블록이 직사각형일 때 추가적인 비트 전송 없이 특정 방향성 모드를 반대방향으로 예측을 수행하는 모드이다. 이때 광각 인트라 예측모드들 중에서, 직사각형의 현재블록의 너비와 높이의 비율에 의해, 현재블록에 이용 가능한 일부 광각 인트라 예측모드들이 결정될 수 있다. 예컨대, 45도보다 작은 각도를 갖는 광각 인트라 예측모드들(67 ~ 80번 인트라 예측모드들)은 현재블록이 높이가 너비보다 작은 직사각형 형태일 때 이용 가능하고, -135도보다 큰 각도를 갖는 광각 인트라 예측모드들(-1 ~ -14 번 인트라 예측모드들)은 현재블록이 너비가 높이보다 큰 직사각형 형태일 때 이용 가능하다.
인트라 예측부(122)는 현재블록을 부호화하는데 사용할 인트라 예측모드를 결정할 수 있다. 일부 예들에서, 인트라 예측부(122)는 여러 인트라 예측모드들을 사용하여 현재블록을 인코딩하고, 테스트된 모드들로부터 사용할 적절한 인트라 예측모드를 선택할 수도 있다. 예를 들어, 인트라 예측부(122)는 여러 테스트된 인트라 예측모드들에 대한 비트율 왜곡(rate-distortion) 분석을 사용하여 비트율 왜곡 값들을 계산하고, 테스트된 모드들 중 최선의 비트율 왜곡 특징들을 갖는 인트라 예측모드를 선택할 수도 있다.
인트라 예측부(122)는 복수의 인트라 예측모드 중에서 하나의 인트라 예측모드를 선택하고, 선택된 인트라 예측모드에 따라 결정되는 주변 픽셀(참조 픽셀)과 연산식을 사용하여 현재블록을 예측한다. 선택된 인트라 예측모드에 대한 정보는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
인터 예측부(124)는 움직임 보상 과정을 이용하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 인터 예측부(124)는 현재 픽처보다 먼저 부호화 및 복호화된 참조픽처 내에서 현재블록과 가장 유사한 블록을 탐색하고, 그 탐색된 블록을 이용하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 그리고, 현재 픽처 내의 현재블록과 참조픽처 내의 예측블록 간의 변위(displacement)에 해당하는 움직임벡터(Motion Vector: MV)를 생성한다. 일반적으로, 움직임 추정은 루마(luma) 성분에 대해 수행되고, 루마 성분에 기초하여 계산된 움직임벡터는 루마 성분 및 크로마 성분 모두에 대해 사용된다. 현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처에 대한 정보 및 움직임벡터에 대한 정보를 포함하는 움직임 정보는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
인터 예측부(124)는, 예측의 정확성을 높이기 위해, 참조픽처 또는 참조 블록에 대한 보간을 수행할 수도 있다. 즉, 연속한 두 정수 샘플 사이의 서브 샘플들은 그 두 정수 샘플을 포함한 연속된 복수의 정수 샘플들에 필터 계수들을 적용하여 보간된다. 보간된 참조픽처에 대해서 현재블록과 가장 유사한 블록을 탐색하는 과정을 수행하면, 움직임벡터는 정수 샘플 단위의 정밀도(precision)가 아닌 소수 단위의 정밀도까지 표현될 수 있다. 움직임벡터의 정밀도 또는 해상도(resolution)는 부호화하고자 하는 대상 영역, 예컨대, 슬라이스, 타일, CTU, CU 등의 단위마다 다르게 설정될 수 있다. 이와 같은 적응적 움직임벡터 해상도(Adaptive Motion Vector Resolution: AMVR)가 적용되는 경우 각 대상 영역에 적용할 움직임벡터 해상도에 대한 정보는 대상 영역마다 시그널링되어야 한다. 예컨대, 대상 영역이 CU인 경우, 각 CU마다 적용된 움직임벡터 해상도에 대한 정보가 시그널링된다. 움직임벡터 해상도에 대한 정보는 후술할 차분 움직임벡터의 정밀도를 나타내는 정보일 수 있다.
한편, 인터 예측부(124)는 양방향 예측(bi-prediction)을 이용하여 인터 예측을 수행할 수 있다. 양방향 예측의 경우, 두 개의 참조픽처와 각 참조픽처 내에서 현재블록과 가장 유사한 블록 위치를 나타내는 두 개의 움직임벡터가 이용된다. 인터 예측부(124)는 참조픽처 리스트 0(RefPicList0) 및 참조픽처 리스트 1(RefPicList1)로부터 각각 제1 참조픽처 및 제2 참조픽처를 선택하고, 각 참조픽처 내에서 현재블록과 유사한 블록을 탐색하여 제1 참조블록과 제2 참조블록을 생성한다. 그리고, 제1 참조블록과 제2 참조블록을 평균 또는 가중 평균하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 그리고 현재블록을 예측하기 위해 사용한 두 개의 참조픽처에 대한 정보 및 두 개의 움직임벡터에 대한 정보를 포함하는 움직임 정보를 부호화부(150)로 전달한다. 여기서, 참조픽처 리스트 0은 기복원된 픽처들 중 디스플레이 순서에서 현재 픽처 이전의 픽처들로 구성되고, 참조픽처 리스트 1은 기복원된 픽처들 중 디스플레이 순서에서 현재 픽처 이후의 픽처들로 구성될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 디스플레이 순서 상으로 현재 픽처 이후의 기복원 픽처들이 참조픽처 리스트 0에 추가로 더 포함될 수 있고, 역으로 현재 픽처 이전의 기복원 픽처들이 참조픽처 리스트 1에 추가로 더 포함될 수도 있다.
움직임 정보를 부호화하는 데에 소요되는 비트량을 최소화하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다.
예컨대, 현재블록의 참조픽처와 움직임벡터가 주변블록의 참조픽처 및 움직임벡터와 동일한 경우에는 그 주변블록을 식별할 수 있는 정보를 부호화함으로써, 현재블록의 움직임 정보를 영상 복호화 장치로 전달할 수 있다. 이러한 방법을 '머지 모드(merge mode)'라 한다.
머지 모드에서, 인터 예측부(124)는 현재블록의 주변블록들로부터 기 결정된 개수의 머지 후보블록(이하, '머지 후보'라 함)들을 선택한다.
머지 후보를 유도하기 위한 주변블록으로는, 도 4에 도시된 바와 같이, 현재 픽처 내에서 현재블록에 인접한 좌측블록(A0), 좌하단블록(A1), 상단블록(B0), 우상단블록(B1), 및 좌상단블록(A2) 중에서 전부 또는 일부가 사용될 수 있다. 또한, 현재블록이 위치한 현재 픽처가 아닌 참조픽처(현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처와 동일할 수도 있고 다를 수도 있음) 내에 위치한 블록이 머지 후보로서 사용될 수도 있다. 예컨대, 참조픽처 내에서 현재블록과 동일 위치에 있는 블록(co-located block) 또는 그 동일 위치의 블록에 인접한 블록들이 머지 후보로서 추가로 더 사용될 수 있다. 이상에서 기술된 방법에 의해 선정된 머지 후보의 개수가 기설정된 개수보다 작으면, 0 벡터를 머지 후보에 추가한다.
인터 예측부(124)는 이러한 주변블록들을 이용하여 기 결정된 개수의 머지 후보를 포함하는 머지 리스트를 구성한다. 머지 리스트에 포함된 머지 후보들 중에서 현재블록의 움직임정보로서 사용할 머지 후보를 선택하고 선택된 후보를 식별하기 위한 머지 인덱스 정보를 생성한다. 생성된 머지 인덱스 정보는 부호화부(150)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
머지 스킵(merge skip) 모드는 머지 모드의 특별한 경우로서, 양자화를 수행한 후, 엔트로피 부호화를 위한 변환 계수가 모두 영(zero)에 가까울 때, 잔차신호의 전송 없이 주변블록 선택 정보만을 전송한다. 머지 스킵 모드를 이용함으로써, 움직임이 적은 영상, 정지 영상, 스크린 콘텐츠 영상 등에서 상대적으로 높은 부호화 효율을 달성할 수 있다.
이하, 머지 모드와 머지 스킵 모드를 통칭하여, 머지/스킵 모드로 나타낸다.
움직임 정보를 부호화하기 위한 또 다른 방법은 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드이다.
AMVP 모드에서, 인터 예측부(124)는 현재블록의 주변블록들을 이용하여 현재블록의 움직임벡터에 대한 예측 움직임벡터 후보들을 유도한다. 예측 움직임벡터 후보들을 유도하기 위해 사용되는 주변블록으로는, 도 4에 도시된 현재 픽처 내에서 현재블록에 인접한 좌측블록(A0), 좌하단블록(A1), 상단블록(B0), 우상단블록(B1), 및 좌상단블록(A2) 중에서 전부 또는 일부가 사용될 수 있다. 또한, 현재블록이 위치한 현재 픽처가 아닌 참조픽처(현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처와 동일할 수도 있고 다를 수도 있음) 내에 위치한 블록이 예측 움직임벡터 후보들을 유도하기 위해 사용되는 주변블록으로서 사용될 수도 있다. 예컨대, 참조픽처 내에서 현재블록과 동일 위치에 있는 블록(collocated block) 또는 그 동일 위치의 블록에 인접한 블록들이 사용될 수 있다. 이상에서 기술된 방법에 의해 움직임벡터 후보의 개수가 기설정된 개수보다 작으면, 0 벡터를 움직임벡터 후보에 추가한다.
인터 예측부(124)는 이 주변블록들의 움직임벡터를 이용하여 예측 움직임벡터 후보들을 유도하고, 예측 움직임벡터 후보들을 이용하여 현재블록의 움직임벡터에 대한 예측 움직임벡터를 결정한다. 그리고, 현재블록의 움직임벡터로부터 예측 움직임벡터를 감산하여 차분 움직임벡터를 산출한다.
예측 움직임벡터는 예측 움직임벡터 후보들에 기 정의된 함수(예컨대, 중앙값, 평균값 연산 등)를 적용하여 구할 수 있다. 이 경우, 영상 복호화 장치도 기 정의된 함수를 알고 있다. 또한, 예측 움직임벡터 후보를 유도하기 위해 사용하는 주변블록은 이미 부호화 및 복호화가 완료된 블록이므로 영상 복호화 장치도 그 주변블록의 움직임벡터도 이미 알고 있다. 그러므로 영상 부호화 장치는 예측 움직임벡터 후보를 식별하기 위한 정보를 부호화할 필요가 없다. 따라서, 이 경우에는 차분 움직임벡터에 대한 정보와 현재블록을 예측하기 위해 사용한 참조픽처에 대한 정보가 부호화된다.
한편, 예측 움직임벡터는 예측 움직임벡터 후보들 중 어느 하나를 선택하는 방식으로 결정될 수도 있다. 이 경우에는 차분 움직임벡터에 대한 정보 및 현재블록을 예측하기 위해 사용한 참조픽처에 대한 정보와 함께, 선택된 예측 움직임벡터 후보를 식별하기 위한 정보가 추가로 부호화된다.
감산기(130)는 현재블록으로부터 인트라 예측부(122) 또는 인터 예측부(124)에 의해 생성된 예측블록을 감산하여 잔차블록을 생성한다.
변환부(140)는 공간 영역의 픽셀 값들을 가지는 잔차블록 내의 잔차신호를 주파수 도메인의 변환 계수로 변환한다. 변환부(140)는 잔차블록의 전체 크기를 변환 단위로 사용하여 잔차블록 내의 잔차신호들을 변환할 수 있으며, 또는 잔차블록을 복수 개의 서브블록으로 분할하고 그 서브블록을 변환 단위로 사용하여 변환을 할 수도 있다. 또는, 변환 영역 및 비변환 영역인 두 개의 서브블록으로 구분하여, 변환 영역 서브블록만 변환 단위로 사용하여 잔차신호들을 변환할 수 있다. 여기서, 변환 영역 서브블록은 가로축 (혹은 세로축) 기준 1:1의 크기 비율을 가지는 두 개의 직사각형 블록 중 하나일 수 있다. 이런 경우, 서브블록 만을 변환하였음을 지시하는 플래그(cu_sbt_flag), 방향성(vertical/horizontal) 정보(cu_sbt_horizontal_flag) 및/또는 위치 정보(cu_sbt_pos_flag)가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. 또한, 변환 영역 서브블록의 크기는 가로축 (혹은 세로축) 기준 1:3의 크기 비율을 가질 수 있으며, 이런 경우 해당 분할을 구분하는 플래그(cu_sbt_quad_flag)가 추가적으로 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.
한편, 변환부(140)는 잔차블록에 대해 가로 방향과 세로 방향으로 개별적으로 변환을 수행할 수 있다. 변환을 위해, 다양한 타입의 변환 함수 또는 변환 행렬이 사용될 수 있다. 예컨대, 가로 방향 변환과 세로 방향 변환을 위한 변환 함수의 쌍을 MTS(Multiple Transform Set)로 정의할 수 있다. 변환부(140)는 MTS 중 변환 효율이 가장 좋은 하나의 변환 함수 쌍을 선택하고 가로 및 세로 방향으로 각각 잔차블록을 변환할 수 있다. MTS 중에서 선택된 변환 함수 쌍에 대한 정보(mts_idx)는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.
양자화부(145)는 변환부(140)로부터 출력되는 변환 계수들을 양자화 파라미터를 이용하여 양자화하고, 양자화된 변환 계수들을 엔트로피 부호화부(155)로 출력한다. 양자화부(145)는, 어떤 블록 혹은 프레임에 대해, 변환 없이, 관련된 잔차 블록을 곧바로 양자화할 수도 있다. 양자화부(145)는 변환블록 내의 변환 계수들의 위치에 따라 서로 다른 양자화 계수(스케일링 값)을 적용할 수도 있다. 2차원으로 배열된 양자화된 변환 계수들에 적용되는 양자화 행렬은 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다.
재정렬부(150)는 양자화된 잔차값에 대해 계수값의 재정렬을 수행할 수 있다.
재정렬부(150)는 계수 스캐닝(coefficient scanning)을 이용하여 2차원의 계수 어레이를 1차원의 계수 시퀀스로 변경할 수 있다. 예를 들어, 재정렬부(150)에서는 지그-재그 스캔(zig-zag scan) 또는 대각선 스캔(diagonal scan)을 이용하여 DC 계수부터 고주파수 영역의 계수까지 스캔하여 1차원의 계수 시퀀스를 출력할 수 있다. 변환 단위의 크기 및 인트라 예측모드에 따라 지그-재그 스캔 대신 2차원의 계수 어레이를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 단위의 크기 및 인트라 예측모드에 따라 지그-재그 스캔, 대각선 스캔, 수직 방향 스캔 및 수평 방향 스캔 중에서 사용될 스캔 방법이 결정될 수도 있다.
엔트로피 부호화부(155)는, CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code), 지수 골롬(Exponential Golomb) 등의 다양한 부호화 방식을 사용하여, 재정렬부(150)로부터 출력된 1차원의 양자화된 변환 계수들의 시퀀스를 부호화함으로써 비트스트림을 생성한다.
또한, 엔트로피 부호화부(155)는 블록 분할과 관련된 CTU size, CU 분할 플래그, QT 분할 플래그, MTT 분할 타입, MTT 분할 방향 등의 정보를 부호화하여, 영상 복호화 장치가 영상 부호화 장치와 동일하게 블록을 분할할 수 있도록 한다. 또한, 엔트로피 부호화부(155)는 현재블록이 인트라 예측에 의해 부호화되었는지 아니면 인터 예측에 의해 부호화되었는지 여부를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 부호화하고, 예측 타입에 따라 인트라 예측정보(즉, 인트라 예측모드에 대한 정보) 또는 인터 예측정보(움직임 정보의 부호화 모드(머지 모드 또는 AMVP 모드), 머지 모드의 경우 머지 인덱스, AMVP 모드의 경우 참조픽처 인덱스 및 차분 움직임벡터에 대한 정보)를 부호화한다. 또한, 엔트로피 부호화부(155)는 양자화와 관련된 정보, 즉, 양자화 파라미터에 대한 정보 및 양자화 행렬에 대한 정보를 부호화한다.
역양자화부(160)는 양자화부(145)로부터 출력되는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 생성한다. 역변환부(165)는 역양자화부(160)로부터 출력되는 변환 계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 변환하여 잔차블록을 복원한다.
가산부(170)는 복원된 잔차블록과 예측부(120)에 의해 생성된 예측블록을 가산하여 현재블록을 복원한다. 복원된 현재블록 내의 픽셀들은 다음 순서의 블록을 인트라 예측할 때 참조 픽셀로서 사용된다.
루프(loop) 필터부(180)는 블록 기반의 예측 및 변환/양자화로 인해 발생하는 블록킹 아티팩트(blocking artifacts), 링잉 아티팩트(ringing artifacts), 블러링 아티팩트(blurring artifacts) 등을 줄이기 위해 복원된 픽셀들에 대한 필터링을 수행한다. 필터부(180)는 인루프(in-loop) 필터로서 디블록킹 필터(182), SAO(Sample Adaptive Offset) 필터(184) 및 ALF(Adaptive Loop Filter, 186)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.
디블록킹 필터(182)는 블록 단위의 부호화/복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)을 제거하기 위해 복원된 블록 간의 경계를 필터링하고, SAO 필터(184) 및 alf(186)는 디블록킹 필터링된 영상에 대해 추가적인 필터링을 수행한다. SAO 필터(184) 및 alf(186)는 손실 부호화(lossy coding)로 인해 발생하는 복원된 픽셀과 원본 픽셀 간의 차이를 보상하기 위해 사용되는 필터이다. SAO 필터(184)는 CTU 단위로 오프셋을 적용함으로써 주관적 화질뿐만 아니라 부호화 효율도 향상시킨다. 이에 비하여 ALF(186)는 블록 단위의 필터링을 수행하는데, 해당 블록의 에지 및 변화량의 정도를 구분하여 상이한 필터를 적용하여 왜곡을 보상한다. ALF에 사용될 필터 계수들에 대한 정보는 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다.
디블록킹 필터(182), SAO 필터(184) 및 ALF(186)를 통해 필터링된 복원블록은 메모리(190)에 저장된다. 한 픽처 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽처는 이후에 부호화하고자 하는 픽처 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조픽처로 사용될 수 있다.
도 5는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 블록도이다. 이하에서는 도 5를 참조하여 영상 복호화 장치와 이 장치의 하위 구성들에 대하여 설명하도록 한다.
영상 복호화 장치는 엔트로피 복호화부(510), 재정렬부(515), 역양자화부(520), 역변환부(530), 예측부(540), 가산기(550), 루프 필터부(560) 및 메모리(570)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1의 영상 부호화 장치와 마찬가지로, 영상 복호화 장치의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.
엔트로피 복호화부(510)는 영상 부호화 장치에 의해 생성된 비트스트림을 복호화하여 블록 분할과 관련된 정보를 추출함으로써 복호화하고자 하는 현재블록을 결정하고, 현재블록을 복원하기 위해 필요한 예측정보와 잔차신호에 대한 정보 등을 추출한다.
엔트로피 복호화부(510)는 SPS(Sequence Parameter Set) 또는 PPS(Picture Parameter Set)로부터 CTU size에 대한 정보를 추출하여 CTU의 크기를 결정하고, 픽처를 결정된 크기의 CTU로 분할한다. 그리고, CTU를 트리 구조의 최상위 레이어, 즉, 루트 노드로 결정하고, CTU에 대한 분할정보를 추출함으로써 트리 구조를 이용하여 CTU를 분할한다.
예컨대, QTBTTT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, 먼저 QT의 분할과 관련된 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출하여 각 노드를 하위 레이어의 네 개의 노드로 분할한다. 그리고, QT의 리프 노드에 해당하는 노드에 대해서는 MTT의 분할과 관련된 제2 플래그(MTT_split_flag) 및 분할 방향(vertical / horizontal) 및/또는 분할 타입(binary / ternary) 정보를 추출하여 해당 리프 노드를 MTT 구조로 분할한다. 이에 따라 QT의 리프 노드 이하의 각 노드들을 BT 또는 TT 구조로 반복적으로(recursively) 분할한다.
또 다른 예로서, QTBTTT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, 먼저 CU의 분할 여부를 지시하는 CU 분할 플래그(split_cu_flag)를 추출하고, 해당 블록이 분할된 경우, 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출할 수도 있다. 분할 과정에서 각 노드는 0번 이상의 반복적인 QT 분할 후에 0번 이상의 반복적인 MTT 분할이 발생할 수 있다. 예컨대, CTU는 바로 MTT 분할이 발생하거나, 반대로 다수 번의 QT 분할만 발생할 수도 있다.
다른 예로서, QTBT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, QT의 분할과 관련된 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출하여 각 노드를 하위 레이어의 네 개의 노드로 분할한다. 그리고, QT의 리프 노드에 해당하는 노드에 대해서는 BT로 더 분할되는지 여부를 지시하는 분할 플래그(split_flag) 및 분할 방향 정보를 추출한다.
한편, 엔트로피 복호화부(510)는 트리 구조의 분할을 이용하여 복호화하고자 하는 현재블록을 결정하게 되면, 현재블록이 인트라 예측되었는지 아니면 인터 예측되었는지를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 추출한다. 예측 타입 정보가 인트라 예측을 지시하는 경우, 엔트로피 복호화부(510)는 현재블록의 인트라 예측정보(인트라 예측모드)에 대한 신택스 요소를 추출한다. 예측 타입 정보가 인터 예측을 지시하는 경우, 엔트로피 복호화부(510)는 인터 예측정보에 대한 신택스 요소, 즉, 움직임벡터 및 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽처를 나타내는 정보를 추출한다.
또한, 엔트로피 복호화부(510)는 양자화 관련된 정보, 및 잔차신호에 대한 정보로서 현재블록의 양자화된 변환계수들에 대한 정보를 추출한다.
재정렬부(515)는, 영상 부호화 장치에 의해 수행된 계수 스캐닝 순서의 역순으로, 엔트로피 복호화부(510)에서 엔트로피 복호화된 1차원의 양자화된 변환계수들의 시퀀스를 다시 2차원의 계수 어레이(즉, 블록)로 변경할 수 있다.
역양자화부(520)는 양자화된 변환계수들을 역양자화하고, 양자화 파라미터를 이용하여 양자화된 변환계수들을 역양자화한다. 역양자화부(520)는 2차원으로 배열된 양자화된 변환계수들에 대해 서로 다른 양자화 계수(스케일링 값)을 적용할 수도 있다. 역양자화부(520)는 영상 부호화 장치로부터 양자화 계수(스케일링 값)들의 행렬을 양자화된 변환계수들의 2차원 어레이에 적용하여 역양자화를 수행할 수 있다.
역변환부(530)는 역양자화된 변환계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 역변환하여 잔차신호들을 복원함으로써 현재블록에 대한 잔차블록을 생성한다.
또한, 역변환부(530)는 변환블록의 일부 영역(서브블록)만 역변환하는 경우, 변환블록의 서브블록만을 변환하였음을 지시하는 플래그(cu_sbt_flag), 서브블록의 방향성(vertical/horizontal) 정보(cu_sbt_horizontal_flag) 및/또는 서브블록의 위치 정보(cu_sbt_pos_flag)를 추출하여, 해당 서브블록의 변환계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 역변환함으로써 잔차신호들을 복원하고, 역변환되지 않은 영역에 대해서는 잔차신호로 “0”값을 채움으로써 현재블록에 대한 최종 잔차블록을 생성한다.
또한, MTS가 적용된 경우, 역변환부(530)는 영상 부호화 장치로부터 시그널링된 MTS 정보(mts_idx)를 이용하여 가로 및 세로 방향으로 각각 적용할 변환 함수 또는 변환 행렬을 결정하고, 결정된 변환 함수를 이용하여 가로 및 세로 방향으로 변환블록 내의 변환계수들에 대해 역변환을 수행한다.
예측부(540)는 인트라 예측부(542) 및 인터 예측부(544)를 포함할 수 있다. 인트라 예측부(542)는 현재블록의 예측 타입이 인트라 예측일 때 활성화되고, 인터 예측부(544)는 현재블록의 예측 타입이 인터 예측일 때 활성화된다.
인트라 예측부(542)는 엔트로피 복호화부(510)로부터 추출된 인트라 예측모드에 대한 신택스 요소로부터 복수의 인트라 예측모드 중 현재블록의 인트라 예측모드를 결정하고, 인트라 예측모드에 따라 현재블록 주변의 참조 픽셀들을 이용하여 현재블록을 예측한다.
인터 예측부(544)는 엔트로피 복호화부(510)로부터 추출된 인터 예측모드에 대한 신택스 요소를 이용하여 현재블록의 움직임벡터와 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽처를 결정하고, 움직임벡터와 참조픽처를 이용하여 현재블록을 예측한다.
가산기(550)는 역변환부로부터 출력되는 잔차블록과 인터 예측부 또는 인트라 예측부로부터 출력되는 예측블록을 가산하여 현재블록을 복원한다. 복원된 현재블록 내의 픽셀들은 이후에 복호화할 블록을 인트라 예측할 때의 참조픽셀로서 활용된다.
루프 필터부(560)는 인루프 필터로서 디블록킹 필터(562), SAO 필터(564) 및 ALF(566)를 포함할 수 있다. 디블록킹 필터(562)는 블록 단위의 복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)을 제거하기 위해, 복원된 블록 간의 경계를 디블록킹 필터링한다. SAO 필터(564) 및 ALF(566)는 손실 부호화(lossy coding)으로 인해 발생하는 복원된 픽셀과 원본 픽셀 간의 차이를 보상하기 위해, 디블록킹 필터링 이후의 복원된 블록에 대해 추가적인 필터링을 수행한다. ALF의 필터 계수는 비스트림으로부터 복호한 필터 계수에 대한 정보를 이용하여 결정된다.
디블록킹 필터(562), SAO 필터(564) 및 ALF(566)를 통해 필터링된 복원블록은 메모리(570)에 저장된다. 한 픽처 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽처는 이후에 부호화하고자 하는 픽처 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조픽처로 사용된다.
이하의 개시는 전술한 영상 부호화 및 복호화 장치에 의해 구현되는 부호화 및 복호화 툴(Tool)에 관한 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 종래의 비디오 부호화/복호화 기술은 블록 단위의 영상 부호화/복호화 방식을 채용하고 있고, 블록은 정사각형 또는 직사각형 모양으로 제한된다. 그러나, 하나의 픽처 내에는 사선 또는 곡선과 같은 다양한 에지(edge)들이 존재하므로, 부호화의 단위를 정사각형 또는 직사각형 모양으로 제한하는 것은 부호화 효율을 저하시키는 요인이 된다. 다른 한편으로, 사선 또는 곡선에 의해 블록을 다양한 형태로 분할하는 경우, 블록 경계를 나타내기 위해 많은 양의 데이터가 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달되어야 하고 이 또한 부호화 효율을 저하시킬 수 있다. 따라서, 정사각형 또는 직사각형 모양의 블록 분할 이외에 다양한 모양의 블록 분할을 위해서는, 분할 정보를 효율적으로 부호화할 수 있는 방법이 요구된다.
이하에서 설명하는 본 개시는 임의 형태의 블록 분할, 다시 말해, 기하학적(geometric) 블록 분할을 이용하여 다양한 방향의 에지들을 포함하는 픽처들을 효율적으로 부호화하는 방법을 제공한다.
도 6a는 본 개시에 따라 영상 부호화 장치가 블록을 예측하는 방법을 나타내는 개략적인 순서도이다.
영상 부호화 장치는 부호화하고자 하는 대상블록의 분할 구조를 결정한다(S602). 여기서, 대상블록은 코딩트리블록(CTU)로부터 트리 구조로 분할된 코딩단위(CU)일 수 있고, 분할 구조는 수직선 또는 수평선을 이용한 직사각형 또는 직사각형 분할 이외에 곡선 또는 사선에 의한 분할 등을 포함하는 다양한 형태의 분할을 의미한다. 분할 구조에 따라 대상블록으로부터 분할되는 파티션들 각각에 대해, 영상 부호화 장치는 움직임 정보를 결정하고 그 움직임 정보를 이용하여 대상블록의 크기와 동일한 크기를 가지는 예측블록들을 생성한다(S604). 움직임 정보는 참조픽처와 움직임벡터를 지시 또는 유도하기 위한 정보이다. 이후, 영상 부호화 장치는 각 파티션들에 대응하는 예측블록들을 가중 평균하여 대상블록의 예측블록을 생성한다(S606). 분할 구조를 나타내는 분할 정보와 파트션들에 대한 움직임 정보는 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다(S608).
도 6b는 본 개시에 따라 영상 복호화 장치가 블록을 예측하는 방법을 나타내는 개략적인 순서도이다.
영상 복호화 장치는 영상 부호화 장치로부터 수신한 분할 정보를 복호화하여 대상블록의 분할 구조를 결정한다(S612). 그리고, 결정된 분할 구조에 따라 대상블록으로부터 분할된 파티션들에 대한 움직임 정보를 복원하고, 각 파티션들에 대응하는 예측블록들을 생성한다(S614). 영상 복호화 장치는 파티션들에 대응하는 예측블록들을 가중 평균함으로써, 대상블록의 예측블록을 생성한다(S616).
이하에서는, 본 개시에 따른 블록 예측 방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
1. 분할 구조 결정
본 개시의 일부 실시예에서, 영상 부호화 장치는 수직 분할, 수평 분할, 사선 분할, 곡선 분할 등을 포함하는 다양한 형태의 기정의된 복수의 분할 구조들 중 하나를 선택하여 대상블록의 분할 구조를 결정할 수 있다. 그리고, 복수의 분할 구조들 중 선택된 분할 구조를 지시하는 인덱스를, 분할 정보로서, 부호화할 수 있다. 또는, 대상블록을 분할하는 경계선인 직선 또는 곡선을 정의하기 위한 변수들을, 분할 정보로서, 부호화할 수도 있다.
본 개시의 다른 실시예에서, 영상 부호화 장치는, 기부호화 및 기복호화된 참조픽처 내의 참조블록을 이용하여 대상블록을 분할 구조를 결정할 수 있다. 영상 부호화 장치는 참조블록의 분할 구조를 결정하고 참조블록의 분할 구조를 대상블록의 분할 구조로 설정한다. 그리고, 그 참조블록의 위치를 나타내는 움직임 정보(이하, '초기 움직임정보')를, 분할 정보로서, 부호화한다. 초기 움직임정보는 대상블록을 분할 구조를 결정하기 위해 참조할 참조블록을 포함하는 참조픽처에 대한 정보, 및 그 참조픽처 내에서 참조블록의 위치를 나타내는 초기 움직임벡터에 대한 정보를 포함한다. 참조픽처에 대한 정보와 초기 움직임벡터에 대한 정보는 대상블록 레벨, 예컨대, 코딩단위 레벨에서 시그널링될 수 있다. 대안적으로, 초기 움직임벡터에 대한 정보는 대상블록 레벨에서 시그널링되고 참조픽처에 대한 정보는 대상블록보다 상위 레벨, 예컨대, 슬라이스 또는 픽처 레벨에서 시그널링될 수도 있다. 이 경우, 슬라이스 또는 픽처 내의 모든 대상블록들은 동일한 참조픽처를 공유한다. 영상 복호화 장치는, 영상 부호화 장치로부터 수신한 초기 움직임 정보를 이용하여 참조블록을 결정한다. 그리고, 영상 부호화 장치와 동일한 방식으로 참조블록의 분할 구조를 결정하고, 참조블록의 분할 구조를 대상블록의 분할 구조로 설정한다.
하나의 예시로서, 참조블록의 분할 구조는, 참조블록 내의 픽셀 값들을 분석하여 대상블록의 분할 경계를 결정함으로써, 결정될 수 있다. 예컨대, 참조블록 내에서 객체를 인식하고 객체 경계를 분할 경계로 설정할 수 있다.
다른 예시로서, 참조블록의 분할 구조는, 참조블록을 포함하는 참조픽처와 관련하여 기저장되어 있는 분할 정보를 토대로, 결정될 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 픽처는 CTU로 분할되고, CTU는 트리 구조를 이용하여 CU들로 분할된다. 또한, CU는 본 개시에서 제시하는 분할 방법에 따라 다양한 모양으로 추가로 분할될 수 있다. 참조픽처의 분할과 관련된 이러한 정보들을 이용하여 참조픽처 내의 참조블록이 어떻게 분할되었는지를 확인할 수 있다. 도 7의 예시를 참조하면, 트리 구조 분할에 따라 참조픽처는 코딩단위 1(CU 1), 코딩단위 2(CU 2), 코딩단위(CU 3) 및 코딩단위(CU 4)를 포함한다. 코딩단위 2(CU 2)는 본 개시에 따른 방법에 따라 두 개의 파티션으로 분할되어 있다. 초기 움직임정보가 지시하는 참조블록은 코딩단위 2 내지 4 내의 픽셀들을 포함하고 있으며, 코딩단위 2의 두 파티션 내의 픽셀들을 포함한다. 따라서, 초기 움직임벡터에 의해 지시되는 참조블록은 총 4개의 영역을 포함하는 것을 확인할 수 있다. 참조블록은, 4개의 영역들 간의 경계를 분할 경계로 사용하여, 4개의 파티션으로 분할되는 분할 구조를 갖는다.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 영상 부호화 장치는, 기정의된 복수의 분할 구조들 중에서 대상블록의 분할 구조를 선택한다. 그리고, 전술한 방식에 따라 초기 움직임정보와 관련된 참조블록의 분할 구조를 기정의된 복수의 분할 구조들 중에서 선택한다. 영상 부호화 장치는, 대상블록의 분할 구조에 대응하는 인덱스와 참조블록의 분할 구조에 대응하는 인덱스 간의 차이와 함께 초기 움직임정보를 포함하는 분할 정보를 부호화한다. 영상 복호화 장치는, 분할 정보에 포함된 초기 움직임정보를 이용하여 참조블록의 분할 구조를 기정의된 복수의 분할 구조들 중에서 선택하고, 선택된 분할 구조에 대응하는 인덱스와 영상 부호화 장치로부터 수신한 인덱스 차이를 가산하여 대상블록의 분할 구조에 대응하는 인덱스를 연산한다.
한편, 참조블록의 분할 구조를 결정할 때, 제약 사항들이 존재할 수 있다. 예컨대, 임계값 미만의 픽셀 개수를 포함하는 파티션은 허용되지 않을 수 있다. 다른 예시로서, 참조블록으로부터 분할되는 파티션들의 개수는 임계값 이하로 제한될 수 있다.
영상 부호화 장치는 이상에서 설명한 참조블록의 분할 구조를 이용하여 대상블록의 분할 구조를 결정하는 방식을 적용할지 여부를 나타내는 플래그를 영상 복호화 장치로 시그널링할 수 있다. 플래그는 대상블록의 크기에 따라 선택적으로 시그널링될 수 있다. 예컨대, 대상블록의 폭과 높이가 각각 기정의된 제1 임계값보다 작으면 플래그는 시그널링되지 않으며, 참조블록의 분할 구조를 이용하여 대상블록의 분할 구조를 결정하는 방식은 대상블록에 적용되지 않는다. 다른 예시로서, 대상블록의 폭과 높이가 기정의된 제2 임계값보다 크면 플래그는 시그널링되지 않으며, 참조블록의 분할 구조를 이용하여 대상블록의 분할 구조를 결정하는 방식은 적용되지 않는다
한편, 분할 정보는 대상블록으로부터 분할되는 파티션들의 개수에 대한 정보를 추가로 더 포함할 수 있다. 참조블록은 그 정보에 의해 지시되는 개수만큼의 파티션들로 분할되는 분할 구조를 갖는다. 대상블록으로부터 분할되는 파티션들의 개수가 K개 이하로 제한될 때, 파티션들의 개수에 대한 정보는 하나 이상의 플래그들로 표현될 수 있다. 예컨대, K=4일 때, 먼저 파티션의 개수가 2인지 여부를 나타내는 제1플래그(seg_2_flag)가 부호화된다. 제1 플래그가 1이면 파티션의 개수는 2로 설정된다. 제1플래그가 0이면 파티션의 개수가 3인지 여부를 나타내는 제2플래그(seg_3_flag)가 부호화된다. 제2플래그가 1이면 파티션의 개수는 3으로, 그렇지 않으면 파티션의 개수는 4로 설정된다.
2. 각 파티션에 대응하는 예측블록 생성
대상블록이 복수의 파티션들로 분할되는 분할 구조가 결정된 이후에, 각 파티션들과 관련된 움직임 정보가 결정된다. 영상 부호화 장치는 각 파티션에 대응하는 움직임 정보를 결정 및 부호화하여 영상 복호화 장치로 전달하고, 영상 복호화 장치는 수신한 정보를 복호화하여 각 파티션에 대응하는 움직임 정보를 복원한다. 영상 복호화 장치는 복원된 움직임 정보를 이용하여 각 파티션에 대응하는 예측블록을 생성한다. 각 파티션에 대응하는 예측블록의 크기는 대상블록의 크기와 동일할 수 있다. 다시 말해, 영상 복호화 장치는 각 파티션에 대응하는 움직임벡터를 이용하여 대상블록의 크기의 예측블록을 생성한다.
본 개시의 일부 실시예에서, 각 파티션에 대응하는 움직임 벡터는 초기 움직임벡터와의 차분값으로 표현될 수 있다. 대상블록이 두 개의 파티션으로 분할되는 도 8a를 참조하면, 영상 부호화 장치는 각 파티션의 움직임벡터와 초기 움직임벡터 간의 차분 움직임벡터(MVD1, MVD2)를 연산하고 각 파티션의 차분 움직임벡터에 대한 정보를 부호화한다. 영상 복호화 장치는 차분 움직임벡터(MVD1, MVD2)와 초기 움직임벡터를 가산하여 각 파티션에 대응하는 움직임벡터를 생성한다. 그리고, 각 파티션에 대응하는 움직임벡터를 이용하여, 초기 움직임벡터에 의해 지시되는 참조블록을 포함하는 참조픽처로부터 각 파티션에 대응하는 예측블록을 유도한다.
본 실시예에서, 영상 부호화 장치는 차분 움직임벡터의 x 성분과 y 성분 각각의 값 자체를 차분 움직임벡터(MVD1, MVD2)에 대한 정보로서 부호화할 수 있다. 대안적으로, 영상 부호화 장치는 기정의된 복수의 방향 및 거리 중에서 차분 움직임벡터의 방향과 거리를 각각 나타내는 인덱스들을 차분 움직임벡터에 대한 정보로서 부호화할 수도 있다.
도 9는 차분 움직임벡터와 관련된 기정의된 복수의 방향과 거리를 각각 나타내는 테이블들의 예시이다. 도 9의 예시에서, 방향 테이블은 총 8개의 방향을 포함하고 거리 테이블은 총 4개의 거리를 포함한다. 영상 부호화 장치는 기정의된 복수의 방향 중 차분 움직임벡터의 방향을 나타내는 인덱스(dirindex) 및, 복수의 거리 중 차분 움직임벡터의 거리를 나타내는 인덱스(disindex)를 부호화한다. 영상 복호화 장치는 방향 인덱스(dirindex)와 거리 인덱스(disindex)를 이용하여 차분 움직임벡터를 연산하고 차분 움직임벡터와 초기 움직임벡터를 가산하여 각 파티션에 대한 움직임벡터를 유도한다. 예컨대, 파티션 1의 움직임벡터가 mvsection1 = (mvXsection1, mvYsection1), 파티션 2의 움직임벡터가 mvsection2 = (mvXsection2, mvYsection2)일 때, 파티션 1 및 2의 움직임벡터는 다음의 수학식을 통해 연산될 수 있다.
Figure PCTKR2022002472-appb-M000001
여기서, (mvXinitial, mvYinitial)은 초기 움직임벡터를, dirindex_1 및 disindex_1는 각각 파티션 1에 대응하는 차분 움직임벡터의 방향 및 거리를 나타내는 인덱스들, dirindex_2 및 disindex_2는 각각 파티션 2에 대응하는 차분 움직임벡터의 방향 및 거리를 나타내는 인덱스들을 의미한다.
본 개시의 다른 일부 실시예에서, 영상 부호화 장치는, 도 8b에서 보는 바와 같이, 대상블록으로부터 분할된 복수의 파티션들 중 하나의 움직임벡터를 초기 움직임벡터로 설정할 수 있다. 즉, 영상 부호화 장치는 초기 움직임벡터에 의해 지시되는 참조픽처 내의 참조블록을 이용하여 그 하나의 파티션에 대응하는 예측블록을 생성한다. 따라서, 영상 부호화 장치는, 나머지 파티션들에 대해서만, 움직임벡터와 참조픽처를 결정하기 위한 움직임 정보를 결정하고 부호화한다. 영상 복호화 장치는, 영상 부호화 장치와 마찬가지로, 복수의 파티션들 중 하나의 움직임벡터를 초기 움직임벡터 설정한다. 그리고, 초기 움직임벡터가 움직임벡터로 설정되는 파티션에 대해서는, 초기 움직임벡터에 의해 지시되는 참조픽처 내의 참조블록을 이용하여 예측블록을 생성한다. 나머지 파티션들에 대해서는 영상 부호화 장치로부터 수신한 움직임 정보를 이용하여 해당 파티션에 대한 참조픽처와 움직임벡터를 결정한다.
하나의 예시로서, 나머지 파티션들에 대응하는 움직임 정보는 전술한 머지 모드를 이용하여 부호화될 수 있다. 즉, 영상 부호화 장치는 대상블록의 주변블록으로부터 머지 후보 리스트를 구성하고, 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보들 중 어느 하나를 선택하기 위한 머지 인덱스를 부호화할 수 있다. 영상 복호화 장치는 영상 부호화 장치와 동일하게 머지 후보 리스트를 구성한 이후에, 머지 인덱스에 의해 지시되는 머지 후보의 참조픽처와 움직임벡터를 해당 파티션의 참조픽처와 움직임벡터로 설정한다. 이후, 해당 파티션에 대해 설정된 참조픽처와 움직임벡터를 이용하여 해당 파티션에 대응하는 예측블록을 생성한다.
본 실시예에서, 복수의 파티션들 중 초기 움직임벡터에 대응하는 파티션은 기 정의된 규칙을 통해 선택될 수 있다. 예컨대, 분할된 파티션들 중에서 대상블록 내에서 최좌상단에 위치하는 파티션 또는 픽셀들의 개수가 가장 많은 파티션 또는 객체를 포함하는 파티션을 초기 움직임벡터에 대응하는 파티션으로 설정할 수 있다.
본 개시의 또 다른 일부 실시예에서, 영상 부호화 장치는, 도 8c에서 보는 바와 같이, 대상블록으로부터 분할된 파티션들 각각에 대해 움직임 정보를 부호화할 수 있다. 각 파티션에 대해, 영상 부호화 장치는 움직임 정보와 관련된 참조픽처와 움직임벡터를 이용하여 해당 파티션에 대응하는 예측블록을 생성한다. 영상 복호화 장치는 영상 복호화 장치로부터 수신한 각 파티션에 대한 움직임 정보를 복호화하고 복호화된 움직임 정보에 의해 지시 또는 유도되는 참조픽처와 움직임벡터를 이용하여 해당 파티션에 대응하는 예측블록을 생성한다. 움직임 정보는 전술한 바와 같은 머지 모드를 이용하여 부호화될 수 있다.
3. 가중 평균을 이용한 대상블록의 예측블록 생성
각 파티션들에 대응하는 예측블록들이 생성되고 나면, 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치는 각 파티션들에 대응하는 예측블록들을 가중 합 또는 가중 평균하여 대상블록에 대한 예측블록을 생성한다.
가중 평균을 위한 가중치는 파티션에 대응하는 예측블록 내의 픽셀 위치에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예컨대, 대상블록이 두 개의 파티션으로 분할되는 경우, 파티션 1에 대응하는 예측블록 내의 픽셀에 대한 가중치는 픽셀이 파티션 1 내에 위치하는지 여부, 파티션 1과 2 간의 분할 경계로부터의 거리 등에 따라 가변적으로 결정된다. 다시 말해, 파티션 1에 대응하는 예측블록 내의 픽셀에 대한 가중치는, 파티션 1과 2 간의 분할 경계에 상대적인 픽셀 위치에 기초하여 결정된다. 도 10은 파티션에 대응하는 예측블록 내의 픽셀 위치에 따른 가중치 설정을 설명하기 위한 도면이다. 도 10(A)에서 보는 바와 같이 대상블록이 두 개의 파티션으로 분할되는 경우(도 10(A)), 파티션 1에 대한 예측블록은 도 10(B)에서 보는 바와 같이 대상블록의 크기를 가진다. 파티션 1의 예측블록 내의 픽셀들에 대한 가중치는 다음과 같은 원칙으로 할당된다.
(1) 파티션 1 내에 존재하는 픽셀에 파티션 2 내에 존재하는 픽셀보다 더 높은 가중치가 할당된다.
(2) 파티션 1 내의 픽셀들은 분할 경계로부터 멀수록 큰 가중치가 할당된다.
(3) 파티션 2 내의 픽셀들은 분할 경계로부터 멀수록 작은 가중치가 할당된다.
한편, 파티션 2에 대응하는 예측블록 내의 픽셀에 대한 가중치는 특정 값으로부터 파티션 1에 대응하는 예측블록 내의 동일위치 픽셀에 대한 가중치를 뺀 값과 동일하게 설정된다. 예컨대, 도 10의 예시에서, 파티션 1 내의 픽셀 위치 (i, j)에 해당하는 가중치가 w1(i, j)인 경우, 파티션 2 내의 동일위치 픽셀에 대한 가중치 w2(i, j)는 8 - w1(i, j)와 동일하게 설정될 수 있다.
이러한 가중치 할당 방식을 통해, 파티션 1의 움직임벡터에 의해 생성한 예측블록에 대해서는 그 예측블록 내의 픽셀들 중 파티션 1의 영역에 존재하는 픽셀들에 더 큰 가중치를 할당하고, 파티션 2의 움직임벡터에 의해 생성한 예측블록에 대해서는 그 예측블록 내의 픽셀들 중 파티션 2의 영역에 존재하는 픽셀들에 더 큰 가중치를 할당할 수 있다. 또한, 전술한 가중치 할당 방식은 분할 경계에서 발생할 수 있는 아티팩트(artifact)를 제거하는 효과를 얻을 수 있다.
그러나, 파티션들의 분할 경계는 실제 객체 간의 경계(또는 에지)일 수 있다. 이 경우 분할 경계 부근을 스무딩(smoothing)하기 보다는 실제 에지를 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 본 개시의 또 다른 측면은 경계 부근의 픽셀들을 이용하여 분할 경계의 타입을 결정하고 결정된 타입에 따라 가중치를 적응적으로 부여하는 방법을 제시한다.
영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치는 파티션 1에 대해 생성된 예측블록 내에서 분할 경계에 인접한 픽셀 값들을 이용하여 제1 변수를 생성하고, 파티션 2에 대해 생성된 예측블록 내에서 분할 경계에 인접한 픽셀 값들을 이용하여 제2 변수를 생성한다. 그리고 제1 변수와 제2 변수의 차이에 따라 분할 경계의 타입을 결정한다. 제1 변수를 유도하기 위해 사용되는 픽셀들은 분할 경계에 인접한 픽셀들 중 파티션 1 내의 위치하는 픽셀들로 제한될 수 있다. 마찬가지로, 제2 변수를 유도하기 위해 사용되는 픽셀들은 분할 경계에 인접한 픽셀들 중 파티션 2 내에 위치하는 픽셀들로 제한될 수 있다.
도 11은 파티션들 간의 분할 경계 타입을 결정하기 위한 변수들을 유도하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치는 MxN 크기의 윈도우(M과 N은 2 이상의 정수)를 이용하여 대상블록을 스캔한다. 예컨대, 2x2 크기의 윈도우가 사용될 수 있다. 2x2 크기의 윈도우가 파티션 1 내의 픽셀과 파티션 2 내의 픽셀을 모두 포함하면 2x2 크기의 윈도우 내에서 파티션 1에 속하는 픽셀들에 1을 할당한다. 다른 픽셀들에는 0을 할당한다. 이러한 방식으로, 파티션 1에 대한 분할 경계 맵(bound_sec1(i, j))을 유도한다. 유사한 방식으로, 파티션 2에 대한 분할 경계 맵(bound_sec2(i, j))이 유도될 수 있다. 즉, 2x2 크기의 윈도우가 파티션 1 내의 픽셀과 파티션 2 내의 픽셀을 모두 포함하면, 2x2 크기의 윈도우 내에서 파티션 1에 속하는 픽셀들에 1을 할당한다. 그 외의 픽셀들에는 0을 할당한다.
이후, 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치는 파티션 1에 대응하는 제1 예측블록(pred_sec1(i, j))과 분할 경계 맵(bound_sec1(i, j))를 곱하여 제1 변수(A)를 연산하고, 파티션 2에 대응하는 제2 예측블록(pred_sec2(i, j))과 분할 경계 맵(bound_sec2(i, j))를 곱하여 제2 변수(B)를 연산한다. 제1 변수(A)와 제2 변수(B)는 수학식 2를 통해 연산될 수 있다.
Figure PCTKR2022002472-appb-M000002
수학식 2에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 변수(A)는 파티션 1에 대응하는 제1 예측블록 내에서 분할 경계에 인접한 셀 값들을 평균하여 유도되고, 제2 변수(B)는 파티션 2에 대응하는 제2 예측블록 내에서 분할 경계에 인접한 픽셀 값들을 이용하여 유도된다.
영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치는 A-B의 절대값과 임계값(thrmin 및 thrmax)를 비교하여 분할 경계의 타입을 결정한다. 예컨대, |A-B|가 thrmin 이하이면 분할 경계의 타입을 타입 1(smooth edge)로, |A-B|가 thrmin 보다 크고 thrmax 이하이면 타입 2(normal edge)로, |A-B|가 thrmin 이하이면 타입 3(sharp edge)으로 분류한다.
타입 1에서 타입 2, 타입 3로 갈수록 분할 경계에 인접한 서로 다른 영역 간의 가중치 차이가 더 크도록, 가중치들이 할당된다. 도 12는 분할 경계의 타입에 따라 가중치를 할당한 예시를 나타내는 도면이다. normal edge의 경우, 분할 경계에서 가중치가 점진적으로 변화한다. 도 12(A)를 참조하면, 분할 경계에서의 가중치 4로부터 시작하여 파티션 1 방향(도 12(A)의 왼쪽 방향)으로 갈수록 가중치가 점진적으로 증가하고, 파티션 2 방향(도 12(A)의 오른쪽 방향)으로 갈수록 가중치가 점진적으로 감소한다. sharp edge의 경우 분할 경계에서 가중치가 급격히 변한다. 도 12(B)를 참조하면, 파티션 1 전체 영역에 대해 가중치 8이, 파티션 2 전체 영역에 가중치 0이 할당된다.
분할 경계의 타입에 따라 가중치들이 결정되면, 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치는, 결정된 가중치를 이용하여 파티션들에 대응하는 예측블록들을 가중 평균함으로써, 대상블록의 예측블록을 생성한다. 예컨대, 수학식 3이 이용될 수 있다.
Figure PCTKR2022002472-appb-M000003
여기서, weight(i, j)는 파티션 1에 대응하는 예측블록 내의 (i, j) 위치의 픽셀(pred_sec1(i, j))에 할당된 가중치를 의미한다. “>>” 우측 시프트(shift) 연산을 나타낸다. “>>3”은 가중치의 합인 8에 의한 나눗셈 연산과 동등하다.
도 13은 본 개시에 따른 가중치를 결정하는 다른 실시예를 설명하기 위한 예시도이다.
본 실시예에서 파티션에 대응하는 예측블록에 대한 가중치들은 서브블록 단위로 결정할 수 있다. 각 서브블록은 인접한 서브블록과 부분적으로 오버랩되도록 설정될 수 있다. 서브블록의 크기와 오버랩 영역의 크기는 대상블록의 크기에 따라 변경될 수 있다. 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치는, 각 서브블록들 별로, 전술한 방법과 동일한 방법으로 가중치들을 결정할 수 있다. 오버랩 영역에 대한 가중치는, 그 오버랩 영역을 형성하는 서브블록들에 대해 결정된 가중치들을 평균함으로써, 생성될 수 있다.
이상의 설명은 대상블록이 주로 두 개의 파티션으로 분할되는 경우를 가정한다. 그러나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, 대상블록은 두 개 이상의 파티션들로 분할될 수 있다.
도 14는 대상블록이 3개 이상의 파티션으로 분할된 경우에 가중치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 14에서, bound_sec_1_2_1은 파티션 1과 2 간의 경계를 기준으로 한 파티션 1의 예측블록에 대한 분할 경계 맵을, bound_sec_1_2_2는 파티션 1과 2 간의 경계를 기준으로 한 파티션 2의 예측블록에 대한 분할 경계 맵을 나타낸다.
도 14에서 보는 바와 같이, 각 파티션은 복수의 파티션들과 분할 경계에 의해 구분될 수 있다. 예컨대, 파티션 1은 파티션 2 및 파티션 3와 각각 분할 경계를 형성한다. 파티션 1의 예측블록에 대한 분할 경계 맵은 파티션 1과 2 간의 경계에 대해 생성된 bound_sec_1_2_1 및 파티션 1과 3간의 경계에 대해 생성된 bound_sec_1_3_1이다. 따라서, 전술한 방식에 따라 각각의 분할 경계 맵을 이용하여 가중치를 구하면, 파티션 1의 예측블록 내의 픽셀 위치들에 두 개 이상의 가중치가 부여될 수 있다. 하나의 픽셀에 두 개 이상의 가중치가 부여된 경우, 해당 픽셀에 대한 최종 가중치는 그 두 개 이상의 가중치들의 평균 또는 가중 평균을 통해 결정될 수 있다.
이상의 설명에서 예시적인 실시예들은 많은 다른 방식으로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 하나 이상의 예시들에서 설명된 기능들 혹은 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 기능적 컴포넌트들은 그들의 구현 독립성을 특히 더 강조하기 위해 "...부(unit)" 로 라벨링되었음을 이해해야 한다.
한편, 본 실시예에서 설명된 다양한 기능들 혹은 방법들은 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있는 비일시적 기록매체에 저장된 명령어들로 구현될 수도 있다. 비일시적 기록매체는, 예를 들어, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독가능한 형태로 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 예를 들어, 비일시적 기록매체는 EPROM(erasable programmable read only memory), 플래시 드라이브, 광학 드라이브, 자기 하드 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)와 같은 저장매체를 포함한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
본 특허출원은, 본 명세서에 그 전체가 참고로서 포함되는, 2021년 2월 18일에 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2021-0021932호, 및 2022년 2월 18일에 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2022-0021410호에 대해 우선권을 주장한다.

Claims (15)

  1. 인터 예측을 이용한 비디오 복호화 방법에 있어서,
    대상블록의 분할을 위해 사용할 분할 정보를 복호화하는 단계, 상기 분할 정보는 상기 대상블록의 분할 구조를 결정하기 위해 참조할 참조블록의 위치를 나타내는 초기 움직임벡터를 포함함;
    상기 초기 움직임벡터에 의해 지시되는 상기 참조블록의 분할 구조를 결정하고 상기 참조블록의 분할 구조를 이용하여 상기 대상블록의 분할 구조를 결정하는 단계;
    상기 대상블록의 분할 구조에 의해 상기 대상블록으로부터 분할된 복수의 파티션들 각각에 대응하는 움직임벡터들을 복원하고, 상기 움직임벡터들을 이용하여 상기 파티션들에 대응하는 예측블록들을 생성하는 단계, 상기 예측블록들은 상기 대상블록과 동일한 크기를 가짐; 및
    상기 파티션들에 대응하는 예측블록들을 가중 평균하여 상기 대상블록의 예측블록을 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 참조블록의 분할 구조는, 상기 참조블록 내의 픽셀들의 픽셀값들 분석함으로써, 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 참조블록의 분할 구조는, 상기 참조블록을 포함하는 기복원된 참조픽처와 관련하여 기저장되어 있는 분할 정보를 이용하여, 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분할 정보는 상기 대상블록으로부터 분할되는 파티션들의 개수에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 파티션들 각각에 대응하는 움직임벡터들을 복원하는 것은,
    상기 파티션들 각각에 대한 차분 움직임벡터를 복원하는 단계; 및
    상기 초기 움직임벡터와 상기 차분 움직임벡터를 가산하여 상기 파티션들 각각에 대응하는 움직임벡터들을 복원하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 대상블록의 예측블록을 생성하는 단계는,
    상기 대상블록으로부터 분할된 제1 파티션에 대응하는 예측블록에 대해, 상기 제1 파티션과 제2 파티션 간의 경계에 상대적인 픽셀 위치에 기초하여 상기 제1 파티션에 대응하는 예측블록 내의 픽셀들에 대한 가중치들을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 파티션에 대응하는 예측블록 내의 픽셀들에 대한 상기 가중치들을 결정하는 단계는,
    상기 제1 파티션에 대응하는 예측블록 내의 픽셀들 중 상기 경계에 인접한 픽셀들을 이용하여 제1 변수를 생성하는 단계;
    상기 제2 파티션에 대응하는 예측블록 내의 픽셀들 중 상기 경계에 인접한 픽셀들을 이용하여 제2 변수를 생성하는 단계;
    상기 제1 변수와 상기 제2 변수 간의 차이를 이용하여 복수의 경계 타입들 중에서 상기 경계의 경계 타입을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 경계 타입에 따라 상기 가중치들을 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
  8. 인터 예측을 이용한 비디오 부호화 방법에 있어서,
    참조픽처 내의 참조블록의 분할 구조를 결정하고 상기 참조블록의 분할 구조를 이용하여 대상블록의 분할 구조를 설정하는 단계;
    상기 대상블록의 분할 구조에 의해 상기 대상블록으로부터 분할된 복수의 파티션들 각각에 대응하는 움직임벡터들을 결정하고, 상기 움직임벡터들을 이용하여 상기 파트션들 각각에 대응하는 예측블록들을 생성하는 단계;
    상기 파티션들에 대응하는 예측블록들을 가중 평균하여 상기 대상블록의 예측블록을 생성하는 단계; 및
    상기 대상블록의 분할 구조를 결정하기 위해 사용된 상기 참조블록의 위치를 나타내기 위한 초기 움직임벡터를 포함하는 분할 정보를 부호화하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 참조블록의 분할 구조는, 상기 참조블록 내의 픽셀들의 픽셀값들 분석함으로써, 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 참조블록의 분할 구조는, 상기 참조블록을 포함하는 기복원된 참조픽처와 관련하여 기저장되어 있는 분할 정보를 이용하여, 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 분할 정보는 상기 대상블록으로부터 분할되는 파티션들의 개수에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 파티션들에 대응하는 움직임벡터에 대한 정보를 부호화하는 단계를 더 포함하되,
    상기 움직임벡터에 대한 정보는 상기 파티션들에 대응하는 움직임벡터들과 상기 초기 움직임벡터 간의 차분값으로 정의되는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 대상블록의 예측블록을 생성하는 단계는,
    상기 대상블록으로부터 분할된 제1 파티션에 대응하는 예측블록에 대해, 상기 제1 파티션과 제2 파티션 간의 경계에 상대적인 픽셀 위치에 기초하여 상기 제1 파티션에 대응하는 예측블록 내의 픽셀들에 대한 가중치들을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 파티션에 대응하는 예측블록 내의 픽셀들에 대한 상기 가중치들을 결정하는 단계는,
    상기 제1 파티션에 대응하는 예측블록 내의 픽셀들 중 상기 경계에 인접한 픽셀들을 이용하여 제1 변수를 생성하는 단계;
    상기 제2 파티션에 대응하는 예측블록 내의 픽셀들 중 상기 경계에 인접한 픽셀들을 이용하여 제2 변수를 생성하는 단계;
    상기 제1 변수와 상기 제2 변수 간의 차이를 이용하여 복수의 경계 타입들 중에서 상기 경계의 경계 타입을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 경계 타입에 따라 상기 가중치들을 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법.
  15. 인터 예측 기반의 비디오 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 디코더에 의해 판독 가능한 기록매체에 있어서,
    상기 비트스트림은,
    참조픽처 내의 참조블록의 분할 구조를 결정하고 상기 참조블록의 분할 구조를 이용하여 대상블록의 분할 구조를 설정하는 단계;
    상기 대상블록의 분할 구조에 의해 상기 대상블록으로부터 분할된 복수의 파티션들 각각에 대응하는 움직임벡터들을 결정하고, 상기 움직임벡터들을 이용하여 상기 파트션들 각각에 대응하는 예측블록들을 생성하는 단계;
    상기 파티션들에 대응하는 예측블록들을 가중 평균하여 상기 대상블록의 예측블록을 생성하는 단계; 및
    상기 대상블록의 분할 구조를 결정하기 위해 사용된 상기 참조블록의 위치를 나타내기 위한 초기 움직임벡터를 포함하는 분할 정보를 부호화하는 단계를 포함하는 방법에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는, 비트스트림을 저장하는 기록매체.
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