WO2022197135A1 - 분할된 서브블록의 적응적 순서를 이용하는 비디오 코딩방법 및 장치 - Google Patents

분할된 서브블록의 적응적 순서를 이용하는 비디오 코딩방법 및 장치 Download PDF

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WO2022197135A1
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전병우
김범윤
박지윤
이지환
허진
박승욱
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
성균관대학교 산학협력단
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Definitions

  • the present disclosure relates to a video coding method and apparatus using an adaptive ordering of divided subblocks.
  • 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.
  • ISP Intra Sub-Partitions
  • the present disclosure provides encoding of subblocks based on at least one of a shape of subblocks, a size of subblocks, a subdivision direction, and a prediction mode when intra prediction of subblocks into which the current block is divided using the ISP mode is performed.
  • An object of the present invention is to provide a video coding method and apparatus for adaptively determining a decoding order.
  • a subblock division direction flag in an intra prediction method of subblocks into which a current block is divided, performed by an image decoding apparatus, a subblock division direction flag from a bitstream, an intra prediction mode of the current block, and the current block decoding the size of , wherein the sub-block division direction flag indicates whether the sub-division direction of the current block is a horizontal direction or a vertical direction;
  • the sub-block division direction flag, the intra prediction mode of the current block, and the size of the current block are input to the orderer, and the default order and reverse order are performed according to the ordering flag generated by the orderer.
  • an entropy decoding unit for decoding a subblock division direction flag, an intra prediction mode of a current block, and a size of the current block from a bitstream, wherein the subblock division direction flag is the current block indicates whether the subdivision direction of is a horizontal direction or a vertical direction; and an orderer, wherein after inputting the subblock division direction flag, the intra prediction mode, and the size of the current block to the orderer, according to the ordering flag generated by the orderer, a default order (default) order) and a reverse order to determine a decoding order of subblocks, wherein the intra prediction unit is configured to: based on the subblock division direction flag and the size of the current block
  • the apparatus for decoding an image characterized in that the sub-blocks are generated by dividing the block, and a predictor of each sub-block is generated by applying the intra prediction mode to the sub-blocks according to the decoding order. do.
  • a subblock division direction flag, an intra prediction mode of the current block, and the current block from a higher step obtaining a size of a block wherein the sub-block division direction flag indicates whether the sub-division direction of the current block is a horizontal direction or a vertical direction;
  • the sub-block division direction flag, the intra prediction mode of the current block, and the size of the current block are input to the orderer, and the default order and reverse order are performed according to the ordering flag generated by the orderer.
  • the present embodiment in performing intra prediction of subblocks into which the current block is divided using the ISP mode, at least one of a shape of subblocks, a size of subblocks, a subdivision direction, and a prediction mode.
  • 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 and 6B are exemplary diagrams illustrating sequential encoding of subblocks.
  • 7A and 7B are other exemplary diagrams illustrating sequential encoding of subblocks.
  • 8A to 8D are exemplary views illustrating a basic order and a reverse order as a decoding order of subblocks according to an embodiment of the present disclosure.
  • 9A and 9B are exemplary diagrams illustrating decoding of subblocks using the reverse order according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of decoding subblocks using an orderer according to an embodiment of the present disclosure.
  • 11A and 11B are exemplary diagrams illustrating decoding of sub-blocks according to an embodiment of the present disclosure.
  • 12A and 12B are exemplary views illustrating reconstruction reference samples.
  • FIG. 13 is an exemplary diagram illustrating reconstruction reference samples according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method of decoding subblocks using an orderer according to another embodiment of the present disclosure.
  • 15 is a flowchart illustrating a method of decoding subblocks using an orderer according to another embodiment of the present disclosure.
  • 16 is an exemplary diagram illustrating a PDPC technology.
  • 17 is an exemplary diagram illustrating decoding of subblocks using the reverse order according to another embodiment of the present disclosure.
  • 18 is an exemplary diagram illustrating decoding of subblocks using the reverse order according to another embodiment of the present disclosure.
  • 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, the 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.
  • This embodiment relates to encoding and decoding of an image (video) as described above.
  • the following embodiments may be applied to the intra prediction unit 122 in the image encoding apparatus. Also, it may be applied to the entropy decoding unit 510 and the intra prediction unit 542 in the image decoding apparatus.
  • the term 'target block' to be encoded/decoded may be used in the same meaning as the current block or coding unit (CU) as described above, or may mean a partial region of the coding unit. may be
  • ISP ISP
  • ISP technology ISP mode
  • ISPs Intra Prediction and Intra Sub-Partitions
  • the intra prediction mode of the luma block has a segmented directional mode (ie, 2 to 66) in addition to the non-directional mode (ie, Planar and DC), as illustrated in FIG. 3A .
  • the intra prediction mode of the luma block has directional modes (-14 to -1 and 67 to 80) according to the wide-angle intra prediction.
  • an intra prediction mode is shared among all subblocks, but a transform can be applied to each subblock.
  • the sub-division of the block may be performed in a horizontal direction or a vertical direction.
  • a large block before being subdivided is referred to as a current block, and each of the subdivided small blocks is expressed as a subblock.
  • the operation of the ISP technology is as follows.
  • the video encoding apparatus signals intra_subpartitions_mode_flag indicating whether to apply ISP and intra_subpartitions_split_flag indicating the subdivision method to the video decoding apparatus.
  • Table 1 shows the sub-division types IntraSubPartitionsSplitType according to intra_subpartitions_mode_flag and intra_subpartitions_split_flag.
  • ISP technology sets the split type IntraSubPartitionsSplitType as follows.
  • IntraSubPartitionsSplitType is set to 0, and subblock division is not performed. That is, ISP is not applied (ISP_NO_SPLIT).
  • IntraSubPartitionsSplitType is 1
  • intra_subpartitions_mode_flag is 1
  • intra_subpartitions_split_flag is 0.
  • intra_subpartitions_mode_flag is expressed as a sub-block division application flag
  • intra_subpartitions_split_flag is expressed as a sub-block division direction flag
  • IntraSubPartitionsSplitType is expressed as a sub-block division type.
  • ISP information information including the sub-block division application flag and the sub-block division direction flag is called ISP information.
  • ISP application may be limited by referring to the size of a subblock obtained after division. That is, when the number of pixels in the divided subblock is 16 or more, subdivision may be applied. For example, when the size of the current block is 4x4, ISP is not applied.
  • a block having a size of 4 ⁇ 8 or 8 ⁇ 4 may be divided into two subblocks having the same shape and size, which is called Half_Split.
  • a block having other sizes may be divided into four subblocks having the same shape and size, which is called Quarter_Split.
  • 6A and 6B are exemplary diagrams illustrating sequential encoding of subblocks.
  • the video encoding apparatus sequentially encodes each subblock from left to right or from top to bottom by sharing the same intra prediction information.
  • the subblocks are encoded in the order from left to right, that is, 1 ⁇ 2 ⁇ 3 ⁇ 4.
  • the image encoding apparatus may use reconstructed samples in a subblock that has been previously encoded as reference samples of the current subblock. That is, when subblock 2 is encoded, the encoding of subblock 1 is already completed. Accordingly, the apparatus for encoding an image may increase prediction efficiency by using newly reconstructed reference samples of subblock (1) as illustrated in FIG.
  • the image encoding apparatus may use reconstructed samples in a subblock that has been previously encoded as reference samples of the current subblock.
  • the image encoding apparatus may perform intra prediction similarly to the sub-blocks divided into quadrants.
  • 7A and 7B are other exemplary diagrams illustrating sequential encoding of subblocks.
  • the prediction mode is No. 66 as shown in FIGS. 7A and 7B .
  • the prediction mode is No. 66
  • reference samples located in the 45 degree direction, that is, the upper right direction are used for intra prediction.
  • the second and subsequent coded subblocks are reconstructed samples in the previously coded subblocks. May not be used as reference samples.
  • FIG. 7B a similar problem may occur when the bi-divided subblocks are encoded in the order of 1 ⁇ 2. That is, when intra prediction is performed for each subblock, the improvement of prediction efficiency by using reference samples at a closer distance, which is the original purpose of the ISP technology, may not be achieved at all.
  • an object of the present invention is to improve image compression rate or image quality by adaptively determining the encoding order of a current block in order to solve the above-mentioned problems, and detailed implementation examples will be described below.
  • the present embodiment will be mainly described based on intra prediction using sub-block division by an image decoding apparatus.
  • Such intra prediction may be performed by the entropy decoding unit 510 and the intra prediction unit 542 in the image decoding apparatus.
  • an image encoding apparatus will be referred to. Nevertheless, most of the embodiments described below may be equally or similarly applied to an image encoding apparatus.
  • the image encoding apparatus determines information related to sub-block division in terms of bit rate distortion optimization. Thereafter, the image encoding apparatus may generate a bitstream by encoding them, and then signal the resulting bitstream to the image decoding apparatus.
  • the term encoding order used in the video encoding apparatus is referred to as a decoding order in the video decoding apparatus.
  • the decoding order is adaptively determined according to the characteristics of the subdivision block and used for intra prediction. According to the present embodiment, by using reference samples in which each sub-block is the closest to each other, it is possible to increase the encoding efficiency or improve the reconstructed image quality.
  • the video encoding apparatus does not explicitly signal the decoding order to the video decoding apparatus, and the video decoding apparatus infers the order by itself referring to information on subblocks. Based on the present embodiment, the disadvantages of the existing technology can be overcome while fully utilizing the advantages provided by the ISP technology, and the decoding order information does not need to be transmitted to the video decoding apparatus.
  • the decoding order is, as in the examples of FIGS. 8A and 8C , from left to right or from top to bottom as the default order. indicates.
  • directions from right to left or from bottom to top are indicated in reverse order.
  • an ordering flag isp_order_flag information indicating an order of decoding subblocks.
  • the value of isp_order_flag when the value of isp_order_flag is 0, the basic order is followed, and when the value of isp_order_flag is 1, the subblocks are decoded according to the reverse order.
  • the value of isp_order_flag since subblocks are always decoded according to a basic order, it may be understood that the value of isp_order_flag is always 0.
  • the value of isp_order_flag since the basic order or the reverse order can be adaptively determined and used for intra prediction according to the characteristics of the subdivision block, the value of isp_order_flag may be set to 0 or 1.
  • the image decoding apparatus may decode the subblocks according to the determined decoding order.
  • the image decoding apparatus uses the upper and right reference samples instead of using the left reference samples as in the example of FIG. 9A in the case of subblocks divided in the vertical direction. can be used up to Also, in the case of the subblocks divided into quadrants in the horizontal direction, the image decoding apparatus may use the lower and left reference samples instead of using the upper reference samples as in the example of FIG. 9B .
  • the image decoding apparatus may use reference samples similarly to the subblocks divided into quadrants. Since the number of reference samples increases according to the use of the reverse order, encoding efficiency may be improved.
  • the image encoding apparatus does not explicitly signal the value of isp_order_flag to the image decoding apparatus, and the image decoding apparatus restores the shape of the subblock, the size of the subblock, the subdivision direction, the prediction mode, and a new reconstruction.
  • the value of isp_order_flag is inferred by itself by referring to at least one or a plurality of data among the number of reference samples and the ratio of newly reconstructed reference samples.
  • the determination of the decoding order of the subblocks is based on the orderer isReverseOrder() function.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of decoding subblocks using an orderer according to an embodiment of the present disclosure.
  • the image decoding apparatus checks the value of the orderer in order to determine the decoding order ( S1000 ).
  • the video decoding apparatus selects the reverse order if the output value of the orderer is 1 (ie, Yes) (S1002), and selects the default order if it is 0 (ie, No) (S1004).
  • the direction of the subdivision may be required. This is determined according to the sub-block division direction flag intra_subpartitions_split_flag as described above according to Table 1. That is, when the subblock division direction flag is false, the current block is subdivided in the horizontal direction, and when the subblock division direction flag is true, the current block is subdivided in the vertical direction.
  • a prediction direction of a current block including subblocks is determined according to the intra prediction mode predModeIntra.
  • an intra prediction mode is defined as follows. That is, No. 2 to No. 17 are left-down prediction modes, No. 18 is a left-hand prediction mode, No. 19 to No. 49 are up-left prediction modes, No. 50 is an up-prediction mode, and No. 51 to No. 66 is a right-up prediction mode. defined as
  • data of the subblock may be provided as an input to the orderer.
  • the present embodiment can be implemented in more various ways according to data of a subblock referenced by the orderer, that is, an input provided to the orderer.
  • Realization Example 1 specific implementations of Realization Example 1 will be described.
  • the image decoding apparatus may parse the data of the sub-block from the bitstream or calculate it using other undulated data.
  • the image encoding apparatus may set the data of the sub-block in an upper step to optimize bit rate distortion. Accordingly, the lower stage of the image encoding apparatus may obtain the subblock data from the upper stage or calculate it using other data obtained in advance. Also, the image encoding apparatus may encode the subblock data to generate a bitstream, and then transmit it to the image decoding apparatus.
  • the image decoding apparatus sets the intra prediction mode and the sub-block division direction flag. see That is, the intra prediction mode and the subblock division direction flag are provided as inputs to the orderer.
  • the modeOffset value may be preset as ..., -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, ....
  • a separate modeOffset value may be set in each case of determining more upwardly and more downwardly.
  • the operation of the orderer isReverseOrder() function may be described while it is considered that modeOffset is set to 0 for convenience.
  • the operation of the isReverseOrder(intra_subpartitions_split_flag, predModeIntra) function is as follows.
  • (Condition 1) indicates horizontal division
  • (Condition 2) indicates that the prediction mode is included in the down-left prediction modes in which modeOffset is considered.
  • (Condition 3) indicates vertical partitioning
  • (Condition 4) indicates that the prediction mode is included in the upward-upward prediction modes in which modeOffset is considered.
  • 11A and 11B are exemplary diagrams illustrating decoding of sub-blocks according to an embodiment of the present disclosure.
  • each subblock may use reconstructed pixels in a previously decoded subblock as reference samples.
  • the data of the sub-block includes the number of newly reconstructed reference samples
  • the intra Prediction is performed.
  • 12A and 12B are exemplary views illustrating reconstruction reference samples.
  • some of the left reference samples may be added to the left of the upper reference samples.
  • some of the upper reference samples may be added to the upper portion of the left reference samples.
  • the number of reconstructed reference samples depends on a prediction mode, a width (Width: W) and a height (Height: H) of the current block. For example, as in the example of FIG. 12A , when the height of the current block is 16, when the prediction mode is 34, the number of reconstructed reference samples is 15, if it is 40, it is 7, and if it is 44, it is 3. In addition, as in the example of FIG. 12B , when the width of the current block is 16, the number of reconstructed reference samples is 14 when the prediction mode is 33, 7 in the case of 28, and 3 in the case of 24.
  • the image decoding apparatus in order to determine the value of isp_order_flag, refers to the intra prediction mode, the subblock division direction flag, and the sizes (W and H) of the current block. That is, the intra prediction mode, the sub-block division direction flag, and the sizes (W and H) of the current block are provided to the orderer as inputs. As described above, the number of reconstructed reference samples may be determined based on the size of the current block and the prediction mode.
  • numNew means the number of reference samples reconstructed in each subblock when the decoding order is changed, and may be calculated as in the examples of FIGS. 12A, 12B, and 13 .
  • numNew_THD is a preset threshold and may be set as 1, 2, 3, 4, .... modeOffset has the same role as in Realization Example 1-1.
  • the reconstructed reference samples are some of the reference samples on the right side of each sub-block, as illustrated in FIG. 13, when the prediction mode is right-up with modeOffset taken into account, and the reference samples at the top of each sub-block. can be added to the right of them. Also, when the prediction mode is a downlink prediction mode in which modeOffset is considered, the reconstructed reference samples are some of the reference samples at the bottom of each subblock, and may be added to the bottom of the reference samples on the right side of each subblock.
  • the data of the sub-block includes the ratio of newly restored reference samples
  • the reconstructed reference samples are considered as in the embodiment 1-2, but the ratio with the number of reconstructed reference samples is considered, not the absolute number.
  • the ratio of the reconstructed reference samples is greater than or equal to the preset threshold newRatio_THD, the reverse order may be determined as the decoding order of the subblocks.
  • newRatio_THD may be ⁇ ..., 1/64, 2/64, 3/64, ..., 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, ... ⁇ . .
  • the video decoding apparatus performs an intra prediction mode, a subblock division direction flag, sizes of current blocks (W and H), and sizes of subblocks (ie, subW and subH). ).
  • the number of reconstructed reference samples may be determined based on the size of the current block and the prediction mode.
  • subW and subH information are explicitly provided as inputs to the orderer in this embodiment, how the current block is subdivided can be determined in consideration of the size of the current block and the direction of subblock division according to the ISP technology. have. Accordingly, as another embodiment, information of subW and subH may not be explicitly provided as an input of the orderer.
  • the operation of the isReverseOrder(intra_subpartitions_split_flag, predModeIntra, Width, Height, subW, subH) function implementing this realization example is as follows.
  • newRatio indicating the ratio of the newly restored reference samples can be obtained as follows.
  • the intra prediction mode is number 60, and accordingly numNew is 7
  • the image decoding apparatus may decode the subblocks using the reverse order.
  • the video encoding apparatus does not signal isp_order_flag in the case of situation 1. This is because the video decoding apparatus can find out which of the reverse order and the basic order is more advantageous by itself. In this case, the image decoding apparatus infers the isp_order_flag value by itself using the methods previously described in Realization Example 1, and decodes the subblocks according to the value. On the other hand, in the case of situation 2, since it is not always clear which of the reverse order and the default order is more advantageous, the image encoding apparatus may determine an advantageous order in terms of bit rate distortion optimization.
  • Situation 1 and Situation 2 may be determined in consideration of at least one of channel information, a chroma format, an encoding type, an intra prediction mode, a subdivision direction, a position of a current block, and block sizes.
  • the image encoding apparatus may refer to channel information. For example, if the currently encoded channel is a luma (Y) channel, situation 2 may be determined, and if it is a chroma (Cb/Cr) channel, situation 1 may be determined. In other embodiments, the reverse is also possible.
  • Y luma
  • Cb/Cr chroma
  • the image encoding apparatus may refer to a coding type. For example, if the encoding type of the slice (or block) to be currently encoded is intra (ie, intra slice), situation 2 is determined, and if the encoding type of the slice (or block) is inter (ie, inter slice), situation 1 is determined can In other embodiments, the reverse is also possible.
  • the image encoding apparatus may refer to the chroma format.
  • the chroma format is a value indicating the relative resolution of the chroma channel compared to the luma channel, and may be displayed in the bitstream using sps_chroma_format_idc.
  • a chroma format according to sps_chroma_format_idc may be defined as shown in Table 2.
  • the image encoding apparatus may refer to the intra prediction mode.
  • the directions indicated by the intra prediction mode point to the upward and downward directions, situation 1 is determined, and the direction indicated by the intra prediction mode indicates a direction slightly deviating from the upward direction or slightly deviating from the left direction.
  • Situation 2 can be determined. In other embodiments, the reverse is also possible.
  • the image encoding apparatus may refer to the intra prediction mode and the subblock division direction flag together.
  • situation 1 is determined when the direction indicated by the intra prediction mode indicates an upward direction, a downward downward direction, and a left upward direction, and when the direction indicated by the intra prediction mode indicates an upward direction exactly upward or a direction slightly deviating from the leftward direction, the sub
  • situation 1 or situation 2 may be determined. In other embodiments, the reverse is also possible.
  • the image encoding apparatus may refer to the position of the current block.
  • situation 1 may be determined when the current block is located at the boundary of a picture, CTU, tile, or slice, and situation 2 may be determined otherwise.
  • the reverse is also possible.
  • the existence and nonexistence of reference pixels to be used for prediction are determined in advance according to which side of the boundary the current block is located on. Therefore, which of the basic order and the reverse order is advantageous can be determined unambiguously. Accordingly, this case may be determined as situation 1.
  • the video decoding apparatus determines the decoding order by using the parsed isp_order_flag without inferring the decoding order of the subblocks. That is, the image encoding apparatus may always transmit isp_order_flag to the image decoding apparatus, and the image decoding apparatus may determine the decoding order of subblocks by using the transmitted isp_order_flag.
  • a signal at a higher level than a CU such as a slice or a picture, for example, information of sps_isp_order_signaling_idx, is used to determine the decoding order of the subblocks.
  • a signal at a higher level than a CU such as a slice or a picture
  • information of sps_isp_order_signaling_idx is used to determine the decoding order of the subblocks.
  • One may be indicated.
  • the decoding order of subblocks according to sps_isp_order_signaling_idx may be determined as shown in Table 4.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method of decoding subblocks using an orderer according to another embodiment of the present disclosure.
  • the image decoding apparatus checks whether a preset case is applicable (S1400).
  • the image decoding apparatus always decodes the sub-blocks according to the basic order if it corresponds to a preset case (S1402). On the other hand, if it does not correspond to the preset case, the image decoding apparatus may apply the above-described realization examples (S1404). At least one of a current block position, a chroma format, channel information, and a coding type (a picture, slice, tile, or CU coding type) may be considered when determining whether the preset case is present.
  • the case where the current block is at the boundary of the picture may be determined as a preset case, and since it is expected that the improvement in encoding efficiency will be negligible when subblocks are encoded using the reverse order, the default order may be determined as the encoding order. have.
  • the decoding order of subblocks is determined in the reverse order according to Embodiment 1
  • the decoding is performed by weighted combining the two methods using the weight A and the weight B. That is, when it is determined that decoding is performed in the reverse order according to Realization Example 1, the final predictor predSamples[x][y] is determined as in Equation 1.
  • predISP[x][y] represents a predictor reconstructed using the basic order
  • predRevISP[x][y] represents a predictor reconstructed using the reverse order according to Realization Example 1.
  • 15 is a flowchart illustrating a method of decoding subblocks using an orderer according to another embodiment of the present disclosure.
  • the image decoding apparatus generates predictors of subblocks using a basic order. (S1500).
  • the image decoding apparatus checks the value of the orderer for the subblocks (S1502).
  • the image decoding apparatus When the value of the orderer is 1, the image decoding apparatus generates predictors of subblocks using the reverse order (S1504).
  • the image decoding apparatus weight-combines the predictors generated according to the basic order and the predictors generated according to the reverse order (S1506).
  • a final predictor is generated by performing weighted combining as shown in Equation 1 using preset weights.
  • the weight may be determined in advance as shown in Table 5.
  • the image encoding apparatus may determine an index of the weight and then signal the determined index to the image decoding apparatus.
  • the larger the value of numNew the larger the value of the weight B is set.
  • the weights A and B are set to (1/2, 1/2), and when the value is 8, it may be set to (1/4, 3/4).
  • the larger the value of newRatio the larger the value of the weight B is set.
  • the weights A and B are set to (1/2, 1/2), and when the newRatio value is 0.875, they are set to (1/8, 7/8).
  • discontinuity may be noticeable at the boundary of the other side. For example, when the direction of the intra prediction mode is upward, a predictor is generated using the reference samples at the top, but the reference samples at the left are not involved in generating the predictor, so discontinuity may be noticeable at the left boundary.
  • the PDPC Portion Dependent Prediction Combination
  • 16 is an exemplary diagram illustrating a PDPC technology.
  • the PDPC corrects the intra predictor by weighting the filtered and unfiltered reference samples.
  • the PDPC includes a predictor (ie, predSamples[x][y]) obtained from a filtered reference sample (ie, a reference sample referenced by a current pixel according to a prediction mode) and an unfiltered reference sample.
  • the aforementioned discontinuity is reduced by weighted summing reference samples (ie, reference samples in the opposite direction of the prediction mode, refL[x][y]). In this case, as the current pixel moves away from the unfiltered reference sample, the weight of the unfiltered reference sample decreases.
  • PDPC is applied when all of the conditions shown in Table 6 are satisfied.
  • Width and Height indicate the width and height of the current block, respectively, refIdx indicates a reference line index, and predModeIntra indicates an intra prediction mode.
  • refIdx indicates a reference line index
  • predModeIntra indicates an intra prediction mode.
  • refIdx is always 0, and BDPCM is not used.
  • PDPC is applied to sub-blocks other than the current block.
  • Width and Height the width and height of each sub-block are applied. For example, if the width of the current block is 8 and the height is 8 and an ISP of horizontal division is applied, the width of each sub-block is 8, but the height is 2 and the PDPC application condition 1 is not satisfied, so PDPC is not applied. .
  • the prediction mode may not satisfy (Condition 4) even if the size of each subblock satisfies the PDPC application condition.
  • the conventional PDPC technique does not correct the subblock predictors, so the prediction efficiency increases due to the use of the reverse order. can be insignificant.
  • 18 is an exemplary diagram illustrating decoding of subblocks using the reverse order according to another embodiment of the present disclosure.
  • the present embodiment relates to a method of generating a predictor of a subblock when the subblocks are decoded in the reverse order, in order to further improve prediction efficiency using pixels in a previously decoded subblock. As illustrated in FIG. 18 , the present embodiment can be applied to subblocks decoded later, except for the subblock decoded first.
  • refL[x][y] illustrated in FIG. 16 is refB[x][y], refT[x][y] as illustrated in FIG. 18 .
  • refR[x][y] and refL[x][y] respectively.
  • a predictor of each subblock may be generated by weighting predSamples and refX(X ⁇ B,T,R,L ⁇ ).
  • refX indicates a reference sample in the opposite direction to the prediction mode.
  • predSamples and refX may be weighted based on the distance between the position of the predictor and the positions of the reference samples. For example, as in the first example of FIG. 18 , when the distance ratio between the positions of the reference samples is d Main : d Sub , predSamples may be generated as in Equation (2).
  • d Main represents the distance from the current pixel to the reference pixel indicated by the prediction mode
  • d Sub represents the distance from the current pixel to the reference pixel in the opposite direction to the prediction mode.
  • 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

Abstract

분할된 서브블록의 적응적 순서를 이용하는 비디오 코딩방법 및 장치에 관한 개시로서, 본 실시예는, ISP 모드를 사용하여 현재블록이 분할된 서브블록들의 인트라 예측을 수행함에 있어서, 서브블록들의 모양, 서브블록들의 크기, 서브분할 방향 및 예측모드 중 적어도 하나에 기초하여 서브블록들의 부호화/복호화 순서를 적응적으로 결정하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공한다.

Description

분할된 서브블록의 적응적 순서를 이용하는 비디오 코딩방법 및 장치
본 개시는 분할된 서브블록의 적응적 순서를 이용하는 비디오 코딩방법 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.
영상(비디오) 부호화에서, 영상을 CU(Coding Unit) 단위로 분할하고, CU 단위로 부호화할 때, 부호화 대상 블록 내의 모든 화소는 하나의 예측모드를 이용하여 인트라 예측된다. 따라서, 참조픽셀과의 거리가 멀어질 수 있어, 부호화될 잔차신호에 아직 에너지가 많이 존재할 수 있다. 잔차신호에 에너지 존재하는 문제는, 예측할 픽셀과 참조픽셀과의 거리가 먼 가로로(또는 세로로) 긴 직사각형 블록이거나 블록의 크기가 큰 경우, 더욱 심각할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 블록을 더욱 작게 세분하면 되지만, 각 세분된 블록마다 인트라 예측모드를 전송하기 위한 오버헤드가 증가한다는 문제가 있다.
한편, 오버헤드가 증가하는 문제를 해결하기 위한 기술도 존재한다. 인트라 예측 효율을 높이면서도 오버 헤드를 감소시키기 위해, 부호화할 블록을 균등하게 작은 블록들로 한 번 더 나누어 예측을 수행하되, 서브분할하기 전의 원래 블록단위로 하나의 예측모드만을 전송하고, 하나의 예측모드가 서브분할된 작은 블록들에 공통으로 사용될 수 있다. 이러한 종래 기술을 ISP(Intra Sub-Partitions) 기술 또는 ISP 모드라 부른다.
종래의 ISP 기술은, 현재블록에 대해 하나의 인트라 예측모드를 신호함으로써, 모드 전송에 따른 오버헤드는 감소시킴에도, 서브분할된 블록 각각에 대해 인트라 예측을 수행하여, ISP를 사용하지 않는 경우에 비하여 좀더 가까운 참조화소들을 사용하여 예측할 수 있다는 장점을 갖는다. 그러나, 예측방향과 서브분할된 블록의 모양에 따라 좀더 가까운 참조화소들이 존재함에도 불구하고, 이들을 제대로 사용할 수 없는 경우가 존재한다. 이러한 문제가 발생하는 근본 원인은 서브분할된 블록을 항상 좌측에서 우측, 또는 상단에서 하단 방향으로 부호화하도록 부호화 순서가 사전에 설정되어 있기 때문이다. 즉, 현재 서브블록에 대해 좀더 가까운 참조화소들이 부호화 순서상 이전에 부호화된 방향에 위치하지 않는 경우, 이들이 제대로 이용될 수 없다. 따라서, 화질 개선 측면에서 이와 같은 문제를 효과적으로 극복할 수 있는 ISP 기술의 적용 방법이 고려될 필요가 있다.
본 개시는, ISP 모드를 사용하여 현재블록이 분할된 서브블록들의 인트라 예측을 수행함에 있어서, 서브블록들의 모양, 서브블록들의 크기, 서브분할 방향 및 예측모드 중 적어도 하나에 기초하여 서브블록들의 부호화/복호화 순서를 적응적으로 결정하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 영상 복호화 장치가 수행하는, 현재블록이 분할된 서브블록들의 인트라 예측방법에 있어서, 비트스트림으로부터 서브블록 분할방향 플래그, 상기 현재블록의 인트라 예측모드, 및 상기 현재블록의 크기를 복호화하는 단계, 여기서, 상기 서브블록 분할방향 플래그는 상기 현재블록의 서브분할 방향이 수평 방향 또는 수직 방향인지를 지시함; 순서결정기에 서브블록 분할방향 플래그, 상기 현재블록의 인트라 예측모드, 및 상기 현재블록의 크기를 입력하고, 상기 순서결정기가 생성하는 순서결정 플래그에 따라, 기본 순서(default order) 및 반대 순서(reverse order) 중 하나를 선택하여 상기 서브블록들의 복호화 순서를 결정하는 단계; 상기 서브블록 분할방향 플래그 및 상기 현재블록의 크기에 기초하여 상기 현재블록을 분할함으로써 상기 서브블록들을 생성하는 단계; 및 상기 복호화 순서에 따라 상기 서브블록들에 상기 인트라 예측모드를 적용하여 각 서브블록의 예측자(predictor)를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법을 제공한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 비트스트림으로부터 서브블록 분할방향 플래그, 현재블록의 인트라 예측모드, 및 상기 현재블록의 크기를 복호화하는 엔트로피 복호화부, 여기서, 상기 서브블록 분할방향 플래그는 상기 현재블록의 서브분할 방향이 수평 방향 또는 수직 방향인지를 지시함; 및 순서결정기를 포함하고, 상기 순서결정기에 상기 서브블록 분할방향 플래그, 상기 인트라 예측모드, 및 상기 현재블록의 크기를 입력한 후, 상기 순서결정기가 생성하는 순서결정 플래그에 따라, 기본 순서(default order) 및 반대 순서(reverse order) 중 하나를 선택하여 서브블록들의 복호화 순서를 결정하는 인트라 예측부를 포함하되, 상기 인트라 예측부는, 상기 서브블록 분할방향 플래그 및 상기 현재블록의 크기에 기초하여 상기 현재블록을 분할함으로써 상기 서브블록들을 생성하고, 상기 복호화 순서에 따라 상기 서브블록들에 상기 인트라 예측모드를 적용하여 각 서브블록의 예측자(predictor)를 생성하는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 장치를 제공한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 영상 부호화 장치가 수행하는, 현재블록이 분할된 서브블록들의 인트라 예측방법에 있어서, 상위 단계로부터 서브블록 분할방향 플래그, 상기 현재블록의 인트라 예측모드, 및 상기 현재블록의 크기를 획득하는 단계, 여기서, 상기 서브블록 분할방향 플래그는 상기 현재블록의 서브분할 방향이 수평 방향 또는 수직 방향인지를 지시함; 순서결정기에 서브블록 분할방향 플래그, 상기 현재블록의 인트라 예측모드, 및 상기 현재블록의 크기를 입력하고, 상기 순서결정기가 생성하는 순서결정 플래그에 따라, 기본 순서(default order) 및 반대 순서(reverse order) 중 하나를 선택하여 상기 서브블록들의 부호화 순서를 결정하는 단계; 상기 서브블록 분할방향 플래그 및 상기 현재블록의 크기에 기초하여 상기 현재블록을 분할함으로써 상기 서브블록들을 생성하는 단계; 및 상기 부호화 순서에 따라 상기 서브블록들에 상기 인트라 예측모드를 적용하여 각 서브블록의 예측자(predictor)를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, ISP 모드를 사용하여 현재블록이 분할된 서브블록들의 인트라 예측을 수행함에 있어서, 서브블록들의 모양, 서브블록들의 크기, 서브분할 방향 및 예측모드 중 적어도 하나에 기초하여 서브블록들의 부호화/복호화 순서를 적응적으로 결정하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공함으로써 부호화 효율을 향상시키고 화질을 개선하는 것이 가능해지는 효과가 있다.
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 6a 및 도 6b는 서브블록들의 순차적 부호화를 나타내는 예시도이다.
도 7a 및 도 7b는 서브블록들의 순차적 부호화를 나타내는 다른 예시도이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 개시의 일 실시예에 따른, 서브블록들의 복호화 순서로서 기본 순서 및 반대 순서를 나타내는 예시도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 반대 순서를 이용하는 서브블록들의 복호화를 나타내는 예시도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른, 순서결정기를 이용하는 서브블록들의 복호화 방법을 나타내는 순서도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 개시의 일 실시예에 따른 서브블록들의 복호화를 나타내는 예시도이다.
도 12a 및 도 12b는 재구성 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 재구성 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
도 14는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 순서결정기를 이용하는 서브블록들의 복호화 방법을 나타내는 순서도이다.
도 15는 본 개시의 또다른 실시예에 따른, 순서결정기를 이용하는 서브블록들의 복호화 방법을 나타내는 순서도이다.
도 16은 PDPC 기술을 나타내기 위한 예시도이다.
도 17은 본 개시의 다른 실시예에 따른, 반대 순서를 이용하는 서브블록들의 복호화를 나타내는 예시도이다.
도 18은 본 개시의 또다른 실시예에 따른, 반대 순서를 이용하는 서브블록들의 복호화를 나타내는 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.
본 실시예는 이상에서 설명한 바와 같은 영상(비디오)의 부호화 및 복호화에 관한 것이다. 보다 자세하게는, ISP 모드를 사용하여 현재블록이 분할된 서브블록들의 인트라 예측을 수행함에 있어서, 서브블록들의 모양, 서브블록들의 크기, 서브분할 방향 및 예측모드 중 적어도 하나에 기초하여 서브블록들의 부호화/복호화 순서를 적응적으로 결정하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공한다.
이하의 실시예들은 영상 부호화 장치 내 인트라 예측부(122)에 적용될 수 있다. 또한, 영상 복호화 장치 내 엔트로피 복호화부(510) 및 인트라 예측부(542)에 적용될 수 있다.
이하의 설명에서, 부호화/복호화하고자 하는 '대상블록(target block)'이라는 용어는 전술한 바와 같은 현재블록 또는 코딩 유닛(CU)과 동일한 의미로 사용될 수 있고, 또는 코딩 유닛의 일부 영역을 의미할 수도 있다.
이하, 특정 플래그가 참이라는 것은 해당되는 플래그의 값이 1임을 나타내고, 특정 플래그가 거짓이라는 것은 해당되는 플래그의 값이 0임을 나타낸다.
이하, ISP, ISP 기술 및 ISP 모드는 호환적으로 사용된다.
I. 인트라 예측 및 ISP(Intra Sub-Partitions)
VVC 기술에 있어서, 루마 블록의 인트라 예측모드는, 도 3a에 예시된 바와 같이, 비방향성 모드(즉, Planar 및 DC) 외에, 세분화된 방향성 모드(즉, 2 내지 66)를 갖는다. 또한, 도 3b의 예시에 추가된 바와 같이, 루마 블록의 인트라 예측모드는 광각 인트라 예측에 따른 방향성 모드(-14 내지 -1 및 67 내지 80)를 갖는다.
현재블록의 루마 블록의 예측모드에 기초하여, 인트라 예측의 부호화 효율 향상을 위한 여러 기술들이 존재한다. ISP 기술은, 현재블록을 동일한 크기의 작은 블록들로 서브분할한 후, 서브블록들 전체에 인트라 예측모드를 공유시키지만, 서브블록 각각에 변환을 적용할 수 있다. 이때, 블록의 서브분할은 수평 방향 또는 수직 방향으로 수행될 수 있다.
이하의 설명에서, 서브분할되기 전의 큰 블록을 현재블록이라 하고, 서브분할된 작은 블록들 각각을 서브블록으로 표현한다.
ISP 기술의 동작은 다음과 같다.
영상 부호화 장치는 ISP 적용 여부를 지시하는 intra_subpartitions_mode_flag 및 서브분할 방법을 지시하는 intra_subpartitions_split_flag를 영상 복호화 장치에게 신호한다. intra_subpartitions_mode_flag와 intra_subpartitions_split_flag에 따른 서브분할 형태 IntraSubPartitionsSplitType은 표 1에 나타낸 바와 같다.
Figure PCTKR2022003783-appb-img-000001
ISP 기술은 다음과 같이 분할 형태 IntraSubPartitionsSplitType를 설정한다.
intra_subpartitions_mode_flag가 0인 경우, IntraSubPartitionsSplitType은 0으로 설정되고, 서브블록 분할이 수행되지 않는다. 즉, ISP가 적용되지 않는다(ISP_NO_SPLIT).
intra_subpartitions_mode_flag가 0이 아닌 경우, ISP가 적용된다. 이때, IntraSubPartitionsSplitType은 1　+　intra_subpartitions_split_flag의 값으로 설정되고, 분할 형태에 따라 서브블록 분할이 수행된다. IntraSubPartitionsSplitType=1이면 가로 방향으로 서브블록 분할(ISP_HOR_SPLIT)을 수행하고, IntraSubPartitionsSplitType=2이면 세로 방향으로 서브블록 분할(ISP_VER_SPLIT)을 수행한다. 즉, intra_subpartitions_split_flag는 서브블록 분할 방향을 지시할 수 있다.
예를 들어, 수평 방향으로 서브분할되는 ISP 모드가 현재블록에 적용되는 경우, IntraSubPartitionsSplitType은 1이고, intra_subpartitions_mode_flag는 1이며, intra_subpartitions_split_flag는 0이다.
이하의 설명에서, intra_subpartitions_mode_flag를 서브블록 분할적용 플래그로 표현하고, intra_subpartitions_split_flag를 서브블록 분할방향 플래그로 표현하며, IntraSubPartitionsSplitType를 서브블록 분할형태로 표현한다. 또한, 서브블록 분할적용 플래그 및 서브블록 분할방향 플래그를 포함하는 정보를 ISP 정보로 명칭한다.
전술한 바와 같이, 현재블록을 수평 방향 또는 수직 방향으로 서브분할함에 있어서, 현재블록의 크기가 너무 작은 경우, 분할된 서브블록들에 대해 오히려 부호화 효율이 저하되거나, 변환을 위한 최소 단위보다도 서브블록들의 크기가 작아져서 변환 자체가 불가능할 수 있다. 이러한 경우가 발생하지 않도록, 분할 후 획득되는 서브블록의 크기를 참조하여 ISP 적용이 제한될 수 있다. 즉, 분할된 서브블록의 픽셀의 개수가 16 이상인 경우에, 서브분할이 적용될 수 있다. 예컨대, 현재블록의 크기가 4×4인 경우, ISP는 적용되지 않는다. 4×8 또는 8×4 크기를 갖는 블록은 동일한 모양과 크기를 갖는 2 개의 서브블록들로 분할될 수 있는데, 이를 Half_Split이라 한다. 그리고 그 외의 크기를 갖는 블록은 동일한 모양과 크기를 갖는 4 개의 서브블록들로 분할될 수 있는데, 이를 Quarter_Split이라 한다.
도 6a 및 도 6b는 서브블록들의 순차적 부호화를 나타내는 예시도이다.
영상 부호화 장치는 동일한 인트라 예측 정보를 공유하여 각각의 서브블록을 좌측에서 우측, 또는 상단에서 하단 방향으로 순차적으로 부호화한다. 수직 방향으로 사분할된 서브블록들의 경우, 도 6a에 예시된 바와 같이, 좌측에서 우측, 즉 ① → ② → ③ → ④의 순서대로 서브블록들이 부호화된다. 이때, 각각의 서브블록들의 부호화를 위한 인트라 예측에 있어서, 영상 부호화 장치는 먼저 부호화가 완료된 서브블록 내의 복원된 샘플들을 현재 서브블록의 참조샘플들로 이용할 수 있다. 즉, ②번 서브블록을 부호화 할 때, 이미 ①번 서브블록이 부호화가 완료된 상태이다. 따라서, 영상 부호화 장치는 기복원된 인접 CU 블록들의 참조샘플들을 사용할 필요 없이, 도 6a에 예시된 바와 같이, ①번 서브블록의 새로 복원된 참조샘플들을 이용함으로써, 예측효율을 높일 수 있다. 동일하게, 수평 방향으로 사분할된 서브블록들의 경우, 도 6b에 예시된 바와 같이, 상단에서 하단, 즉 ① → ② → ③ → ④의 순서대로 서브블록들이 부호화된다. 이때도, 각각의 서브블록들의 부호화를 위한 인트라 예측에 있어서, 영상 부호화 장치는 먼저 부호화가 완료된 서브블록 내의 복원된 샘플들을 현재 서브블록의 참조샘플들로 이용할 수 있다. 한편, 수직 방향 또는 수평 방향으로 이분할된 서브블록들의 경우, 영상 부호화 장치는 사분할된 서브블록들과 유사하게 인트라 예측을 수행할 수 있다.
하지만, 서브블록들이 하나의 예측모드를 공유하는 현재의 ISP 기술은 비효율적인 측면이 있다. 이러한 비효율적인 측면은 특히, 인트라 예측모드가 지시하는 방향과 부호화 방향이 유사할 때 발생한다.
도 7a 및 도 7b는 서브블록들의 순차적 부호화를 나타내는 다른 예시도이다.
예를 들어, 도 7a 및 도 7b와 같이 현재블록이 수직 방향으로 서브분할되고 예측모드가 66번인 경우를 고려한다. 예측모드가 66번의 경우, 도 7a에 예시된 바와 같이, 인트라 예측에는 45도 방향, 즉, 우측 상단 방향에 위치한 참조샘플들이 사용된다. 이러한 경우, 도 7a에 예시된 바와 같이, 사분할된 서브블록을 ① → ② → ③ → ④ 순서대로 부호화함에 있어서, 두 번째 이후 부호화되는 서브블록은 이전에 부호화가 완료된 서브블록 내의 복원된 샘플들을 참조샘플들로 사용하지 못할 수 있다. 또한, 도 7b에 예시된 바와 같이, 이분할된 서브블록을 ① → ② 순서대로 부호화함에 있어서, 유사한 문제가 발생할 수 있다. 즉, 서브블록별로 인트라 예측을 수행할 때, ISP 기술의 당초 사용 목적인 더욱 근접된 거리에 있는 참조샘플들을 이용에 의한 예측 효율의 향상이 전혀 달성되지 못할 수 있다.
한편, 이러한 문제가 발생하는 근본 원인은, 전술한 바와 같이, 서브블록들을 항상 좌측에서 우측, 또는 상단에서 하단으로 부호화하도록 부호화 순서가 사전에 설정되어 있기 때문이다. 따라서, 본 발명은 전술한 문제점들을 해결하기 위해 현재블록의 부호화 순서를 적응적으로 결정함으로써, 영상의 압축률을 향상시키거나, 화질을 개선하는 것을 목적으로 하며, 이하 구체적인 실현예들을 기술한다.
이하, 본 실시예는 영상 복호화 장치에 의한 서브블록 분할을 이용하는 인트라 예측을 중심으로 기술한다. 이러한 인트라 예측은 영상 복호화 장치 내 엔트로피 복호화부(510) 및 인트라 예측부(542)에 의해 수행될 수 있다. 한편, 설명의 편의상 필요한 경우, 영상 부호화 장치를 언급한다. 그럼에도, 이하에 기술된 대부분의 실시예들은 영상 부호화 장치에도 동일하거나 유사하게 적용될 수 있다. 한편, 영상 부호화 장치는 비트율 왜곡 최적화 측면에서 서브블록 분할과 관련된 정보를 결정한다. 이후, 영상 부호화 장치는 이들을 부호화하여 비트스트림을 생성한 후, 영상 복호화 장치로 시그널링할 수 있다.
이하, 영상 부호화 장치에서 사용하는 부호화 순서라는 용어는, 영상 복호화 장치에서 복호화 순서로 명칭된다.
II. 서브블록의 부호화/복호화 순서의 적응적 결정
<실현예 1> 서브블록의 정보들을 이용하여 서브블록의 복호화 순서를 적응적으로 결정하는 방법
본 실현예는 서브분할 블록의 특징에 맞게 복호화 순서를 적응적으로 결정하여 인트라 예측에 사용한다. 본 실현예는 각 서브블록이 가장 근접된 거리에 있는 참조샘플들을 이용함으로써, 부호화 효율을 증가시키거나 복원 화질을 향상시킬 수 있도록 한다.
본 실현예에서는, 복호화 순서를 영상 부호화 장치가 영상 복호화 장치로 명시적으로(explicitly) 신호하지 않고, 영상 복호화 장치가 서브블록들의 정보를 참조하여 스스로 그 순서를 유추한다. 본 실현예에 기반하여, ISP 기술이 제공하는 장점은 충분히 활용하면서도 기존 기술의 단점이 극복될 수 있으며, 복호화 순서 정보가 영상 복호화 장치로에 전송하지 않아도 된다.
이하의 설명에서, 서브블록들의 복호화 순서와 관련된 설명의 편의를 위해, 복호화 순서가 도 8a 및 도 8c의 예시와 같이, 좌측에서 우측, 또는 상단에서 하단으로의 방향을 기본 순서(default order)로 나타낸다. 또한, 도 8b 및 도 8d의 예시와 같이, 우측에서 좌측, 또는 하단에서 상단으로의 방향을 반대 순서(reverse order)로 나타낸다.
또한, 서브블록들을 복호화하는 순서를 지시하는 정보를 순서결정 플래그 isp_order_flag라 한다. 이때, isp_order_flag의 값이 0인 경우, 기본 순서에 따르고, isp_order_flag의 값이 1인 경우는 반대 순서에 따라 서브블록들이 복호화된다. 기존 ISP 기술의 경우, 항상 기본 순서에 따라 서브블록들이 복호화되므로, isp_order_flag의 값은 항상 0인 것으로 이해될 수 있다. 한편, 본 실시예에 있어서, 서브분할 블록의 특징에 맞게 기본 순서 또는 반대 순서가 적응적으로 결정된 채로 인트라 예측에 사용될 수 있으므로, isp_order_flag의 값은 0 또는 1로 설정될 수 있다.
또한, 영상 복호화 장치는 결정된 복호화 순서에 따라, 서브블록들을 복호화할 수 있다. 이때, 기본 순서가 아닌 반대 순서로 복호화를 진행 시, 영상 복호화 장치는, 수직 방향으로 사분할된 서브블록들의 경우 도 9a의 예시와 같이, 좌측의 참조샘플들을 이용하는 대신 상단과 우측의 참조샘플들까지 이용할 수 있다. 또한, 영상 복호화 장치는, 수평 방향으로 사분할된 서브블록들의 경우 도 9b의 예시와 같이, 상단의 참조샘플들을 이용하는 대신 하단과 좌측의 참조샘플들까지 이용할 수 있다. 한편, 수직 방향 또는 수평 방향으로 이분할된 서브블록들의 경우, 영상 복호화 장치는 사분할된 서브블록들과 유사하게 참조샘플들을 이용할 수 있다. 이러한 반대 순서의 이용에 따라 참조샘플들의 개수가 증가하기 때문에, 부호화 효율이 향상될 수 있다.
기본 순서와 반대 순서 중 어느 것을 선택하는 것이 좋은지를 결정하기 위해, 즉, isp_order_flag의 값을 결정하기 위해, 어떤 순서대로 서브블록들을 복호화하는 것이, 더 가까운 거리에 있는 참조샘플들을 이용할 수 있는지가 고려되어야 한다.
본 실시예에서는, isp_order_flag의 값을 영상 부호화 장치가 영상 복호화 장치로 명시적으로 신호(signaling)하지 않고, 영상 복호화 장치가 서브블록의 모양, 서브블록의 크기, 서브분할 방향, 예측모드, 새로 복원된 참조샘플의 개수, 및 새로 복원된 참조샘플의 비율 중 적어도 하나 또는 복수의 데이터를 참조하여, isp_order_flag의 값을 스스로 유추한다.
이하, 서브블록들의 복호화 순서의 결정은 순서결정기 isReverseOrder() 함수에 기초한다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른, 순서결정기를 이용하는 서브블록들의 복호화 방법을 나타내는 순서도이다.
영상 복호화 장치는, 복호화 순서를 결정하기 위해, 순서결정기의 값을 확인한다(S1000).
영상 복호화 장치는, 순서결정기의 출력 값이 1이면(즉, Yes이면) 반대 순서를 선택하고(S1002), 0이면(즉, No이면) 기본 순서를 선택한다(S1004).
순서결정기 isReverseOrder() 함수의 동작에서, 서브분할의 방향이 필요할 수 있다. 이는 표 1에 따라 전술한 바와 같이 서브블록 분할방향 플래그intra_subpartitions_split_flag에 따라 결정된다. 즉, 서브블록 분할방향 플래그가 거짓인 경우 현재블록이 수평 방향으로 서브분할된 것이고, 서브블록 분할방향 플래그가 참이면, 현재블록이 수직 방향으로 서브분할된 것이다. 또한, 서브블록들을 포함하는 현재블록은 인트라 예측모드 predModeIntra에 따라 예측 방향을 결정한다.
이하의 설명에서, 도 3a의 예시에 따라, 인트라 예측모드를 다음과 같이 정의한다. 즉, 2번 내지 17번을 좌하향 예측모드들, 18번을 좌향 예측모드, 19번 내지 49번을 좌상향 예측모드들, 50번을 상향 예측모드, 그리고 51번 내지 66번을 우상향 예측모드들로 정의한다.
isp_order_flag의 값을 결정하기 위해, 서브블록의 데이터가 순서결정기에 입력으로 제공될 수 있다. 본 실현예는 isp_order_flag의 값을 결정하기 위하여, 순서결정기가 참조하는 서브블록의 데이터, 즉 순서결정기에 제공되는 입력에 따라 더욱 다양하게 구현할 수 있다. 이하, 실현예 1의 구체적인 구현예들을 기술한다.
한편, 영상 복호화 장치는 이러한 서브블록의 데이터를 비트스트림으로부터 파싱하거나, 기복화된 다른 데이터를 이용하여 산정할 수 있다. 영상 부호화 장치는 비트율 왜곡 최적화를 위해 상위 단계에서 서브블록의 데이터를 설정할 수 있다. 따라서, 영상 부호화 장치의 하위 단계는 이러한 서브블록 데이터를 상위 단계로부터 획득하거나 기획득된 다른 데이터를 이용하여 산정할 수 있다. 또한, 영상 부호화 장치는 서브블록 데이터를 부호화하여 비트스트림을 생성한 후, 영상 복호화 장치로 전송할 수 있다.
<실현예 1-1> 서브블록의 데이터가 인트라 예측모드 및 분할 방향인 경우
본 실현예에서, isp_order_flag의 값을 결정하기 위해, 영상 복호화 장치는 인트라 예측모드와 서브블록 분할방향 플래그를 참조한다. 즉, 순서결정기에 인트라 예측모드와 서브블록 분할방향 플래그가 입력으로 제공된다.
예컨대, 수직 방향 분할이고 예측모드가 우상향인 경우(즉, 50번보다 큰 예측모드인 경우), 영상 복호화 장치는, 복호화 순서를 반대 순서로 결정할 수 있다(즉, isp_order_flag=1). 또한, 수평 방향 분할이고 예측모드가 좌하향인 경우(즉, 18번보다 작은 예측모드인 경우), 영상 복호화 장치는, 복호화 순서를 반대 순서로 결정할 수 있다(즉, isp_order_flag=1). 그리고, 그 이외의 경우, 기본 순서가 결정될 수 있다(즉, isp_order_flag=0).
전술한 설명에서 예측모드가 좀더 우상향인 경우, 또는 좀더 좌하향인 경우를 실제 구현하기 위해, 예측모드의 오프셋 modeOffset의 값이 사전에 설정될 수 있다. 즉, 상향 방향을 지시하는 predModeIntra = 50번을 기준으로 modeOffset 값만큼 좀더 우측으로 기울어진 방향이 좀더 우상향으로 설정될 수 있다. 예컨대, modeOffset = 0이라면, 50번보다 더 큰 예측모드가 좀더 우상향으로 결정되고, modeOffset = 3이라면, 53번보다 더 큰 예측모드가 좀더 우상향으로 결정될 수 있다. 마찬가지로, 좌하향인 경우도, 상하 치우침 없이 정확히 좌향을 가리키는 predModeIntra = 18번을 기준으로 modeOffset 값만큼 더 작은 값의 예측모드가 좀더 좌하향으로 설정될 수 있다. 예를 들어, modeOffset = 3의 경우를 가정할 때, (18 - modeOffset)의 값이 15이므로, 15번보다 작은 예측모드가 좀더 좌하향으로 결정될 수 있다.
한편, modeOffset 값은 ..., -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, ...과 같이 사전에 설정될 수 있다. 다른 실시예로서, 좀더 우상향 및 좀더 좌하향을 결정하는 각각의 경우에 별도의 modeOffset 값이 설정될 수 있다. 이하, 편의상 modeOffset은 0으로 설정된 것으로 간주한 채로, 순서결정기 isReverseOrder() 함수의 동작이 기술될 수 있다.
실현예 1-1에 대해, isReverseOrder(intra_subpartitions_split_flag, predModeIntra) 함수의 동작은 다음과 같다.
Figure PCTKR2022003783-appb-img-000002
여기서, (조건 1)은 수평 방향 분할임을 나타내고, (조건 2)는 예측모드가 modeOffset이 고려된 좌하향 예측모드들에 포함됨을 나타낸다. 또한, (조건 3)은 수직 방향 분할임을 나타내고, (조건 4)는 예측모드가 modeOffset이 고려된 우상향 예측모드들에 포함됨을 나타낸다.
도 11a 및 도 11b는 본 개시의 일 실시예에 따른 서브블록들의 복호화를 나타내는 예시도이다.
예컨대, 수직 방향 분할이고, 인트라 예측모드가 66번인 경우를 가정한다. 본 실현예에 따르면, intra_subpartitions_split_flag=1 이고 predModeIntra는 66번인 경우 (조건 3)과 (조건 4)를 만족하므로, 순서결정기는 isp_order_flag를 1로 결정한다. 이러한 설정이 부호화 효율 측면에서 바람직함을 이해하기 위하여 도 11a 및 도 11b의 예시가 참조될 수 있다. 도 11a의 예시와 비교하여, isp_order_flag=1인 경우, 도 11b의 예시과 같이, 각 서브블록이 앞서 복호화된 서브블록 내의 복원된 화소들을 참조샘플들로 사용할 수 있다.
즉, 본 실현예에 따라, 도 11b의 예시와 같이 각 서브블록이 이전 서브블록 내의 복원된 화소들을 참조샘플들로 사용할 수 있도록, 영상 복호화 장치는 영상 부호화 장치로부터 별도의 신호 없이도, isp_order_flag=1로 결정할 수 있다. 마찬가지로, 영상 부호화 장치도 전술한 과정에 따라 isp_order_flag=1로 결정하여 부호화를 진행할 수 있다.
<실현예 1-2> 서브블록의 데이터가 새로 복원된 참조샘플들의 개수를 포함
인트라 예측 시 인접한 블록의 좌측 및 상단 모두에서 참조샘플들을 사용하는 경우(즉, 도 3a에서 예측모드가 좌상향으로서, 18보다 크고 50번보다 작은 경우), 참조샘플들을 1차원으로 만든 후, 인트라 예측이 수행된다.
도 12a 및 도 12b는 재구성 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
예컨대, 도 12a의 예시와 같이, 예측모드가 34보다 크거나 같고 50보다 작은 경우, 좌측의 참조샘플들 중 일부가 상단의 참조샘플들의 좌측에 추가될 수 있다. 또한, 도 12b의 예시와 같이, 예측모드가 18보다 크고 34보다 작다면 상단의 참조샘플들 중 일부가 좌측의 참조 샘플들의 상단에 추가될 수 있다.
이하의 설명에서, 이러한 추가되는 참조 샘플들을 '재구성된(rearranged) 참조샘플들'로 명칭한다. 재구성된 참조샘플의 개수는 현재블록의 예측모드, 너비(Width: W) 및 높이(Height: H)에 의존한다. 예를 들어, 도 12a의 예시와 같이, 현재블록의 높이가 16일 때, 예측모드가 34번인 경우 재구성된 참조샘플들의 개수는 15 개이고, 40번이면 7 개이며, 44번이면 3 개이다. 또한, 도 12b의 예시와 같이, 현재블록의 너비가 16일 때, 예측모드가 33번인 경우 재구성된 참조샘플들의 개수는 14 개이고, 28번이면 7 개이며, 24번이면 3 개가 된다.
한편, 재구성된 참조샘플들을 많이 사용할수록 더욱 가까운 거리에 있는 참조샘플들의 사용량이 증가하므로 부호화 효율이 향상될 수 있다.
실현예 1-2에서, isp_order_flag의 값을 결정하기 위해, 영상 복호화 장치는 인트라 예측모드, 서브블록 분할방향 플래그, 및 현재블록의 크기(W와 H)를 참조한다. 즉, 순서결정기에 인트라 예측모드, 서브블록 분할방향 플래그, 및 현재블록의 크기(W와 H)가 입력으로 제공된다. 전술한 바와 같이, 재구성된 참조샘플들의 개수는 현재블록의 크기와 예측모드에 기초하여 결정될 수 있다.
실현예 1-2에 대해, isReverseOrder(intra_subpartitions_split_flag, predModeIntra, Width, Height) 함수의 동작은 다음과 같다
Figure PCTKR2022003783-appb-img-000003
여기서, numNew는, 복호화 순서를 변경하였을 때, 각 서브블록에서의 재구성된 참조샘플들의 개수를 의미하며, 도 12a, 도 12b 및 도 13의 예시와 같이 산정될 수 있다. 한편, numNew_THD는 기설정된 임계치로서, 1, 2, 3, 4, ...과 같이 설정될 수 있다. modeOffset은 실현예 1-1에서와 역할이 동일하다.
본 실현예에서, 재구성된 참조샘플들은, 예측모드가 modeOffset이 고려된 우상향인 경우, 도 13에 예시된 바와 같이, 각 서브블록의 우측의 참조샘플들의 일부로서, 각 서브블록의 상단의 참조샘플들의 우측에 추가될 수 있다. 또한, 예측모드가 modeOffset이 고려된 좌하향 예측모드인 경우, 재구성된 참조샘플들은 각 서브블록의 하단의 참조샘플들의 일부로서, 각 서브블록의 우측의 참조샘플들의 하단에 추가될 수 있다.
예를 들어, intra_subpartitions_split_flag = 1, predModeIntra = 60, Width = 16, Height = 16이고, numNew_THD의 값이 4로 설정된 경우를 가정한다. 이때, numNew 값은 도 13의 예시와 같이 7로 유도된다. 따라서, 본 실현예에 따라 순서결정기의 출력값이 1, 즉 isp_order_flag의 값이 1로 결정된다. 이후, 영상 복호화 장치는 반대 순서를 사용하여 서브블록들을 복호화할 수 있다. 마찬가지로, 영상 부호화 장치도 전술한 과정에 따라 isp_order_flag=1로 결정하여 부호화를 진행할 수 있다.
<실현예 1-3> 서브블록의 데이터가 새로 복원된 참조샘플들의 비율을 포함
본 실현예에서는, 실현예 1-2에서와 마찬가지로 재구성된 참조샘플들을 고려하나, 절대적인 개수가 아닌 기복원된 참조샘플들의 개수와의 비율이 고려된다. 재구성된 참조샘플들의 비율이 기설정된 임계치 newRatio_THD보다 크거나 같은 경우, 서브블록들의 복호화 순서로서 반대 순서가 결정될 수 있다. 이때, newRatio_THD은 {..., 1/64, 2/64, 3/64, ..., 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, ...} 등이 될 수 있다.
실현예 1-3에서, isp_order_flag의 값을 결정하기 위해, 영상 복호화 장치는 인트라 예측모드, 서브블록 분할방향 플래그, 현재블록의 크기(W와 H), 및 서브블록의 크기(즉, subW와 subH)를 참조한다. 전술한 바와 같이, 재구성된 참조샘플들의 개수는 현재블록의 크기와 예측모드에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, 본 실현예에서는 subW와 subH의 정보를 명시적으로 순서결정기의 입력으로 제공하나, ISP 기술에 따라 현재블록의 크기와 서브블록 분할 방향을 고려하여 현재블록이 어떻게 서브분할 되는지가 확정될 수 있다. 따라서, 다른 실시예로서 subW와 subH의 정보가 명시적으로 순서결정기의 입력으로 제공되지 않을 수 있다. 실현예 1-3에 대해, 본 실현예를 구현하는 isReverseOrder(intra_subpartitions_split_flag, predModeIntra, Width, Height, subW, subH) 함수의 동작은 다음과 같다.
Figure PCTKR2022003783-appb-img-000004
여기서, 새로 복원된 참조샘플들의 비율을 나타내는 newRatio는 아래와 같이 구할 수 있다.
Figure PCTKR2022003783-appb-img-000005
예를 들어, 도 13의 예시와 같이, 너비 16, 높이 16인 현재블록이 수직 분할되어 서브블록의 너비가 4, 높이가 16이고, 인트라 예측모드가 60번이며, 이에 따른 numNew가 7인 경우를 가정하자. 위의 방법에 따라 산정한 newRatio는 7/4 = 1.75 이다. 이때 newRatio_THD의 값이 1로 기설정되었다면, 본 실현예에 따라 순서결정기의 출력값이 1, 즉 isp_order_flag의 값이 1로 결정된다. 이후, 영상 복호화 장치는 반대 순서를 사용하여 서브블록들을 복호화할 수 있다. 마찬가지로, 영상 부호화 장치도 전술한 과정에 따라 isp_order_flag=1로 결정하여 부호화를 진행할 수 있다.
<실현예 2> 복호화 순서를 선택적으로 신호하는 방법.
한편, 반대 순서로 복호화를 수행하는 것이, 기본 순서로 복호화를 수행하는 것에 비해 부호화 효율이 더 좋을 것이라는 사실이 항상 자명하지 않을 수 있다. 반대 순서 또는 기본 순서를 사용하는 것이 부호화 효율 측면에서 유리한 것이 자명한 경우를 상황1이라 하고, 반대 순서 및 기본 순서 중 어느 것을 사용하는 것이 자명하지 않은 경우를 상황2라고 하자.
본 실현예에 따르면, 영상 부호화 장치는 상황1의 경우에 isp_order_flag를 신호하지 않는다. 이는 반대 순서 및 기본 순서 중 어느 것이 더 유리한 지를 영상 복호화 장치가 스스로 자명하게 알아낼 수 있기 때문이다. 이러한 경우 영상 복호화 장치는 실현예 1에서 기설명된 방법들을 사용하여 스스로 isp_order_flag 값을 유추하고 그 값에 따라 서브블록들의 복호화를 수행한다. 반면, 상황2의 경우, 반대 순서 및 기본 순서 중 어느 것을 사용하는 것이 더 유리한 지가 항상 자명하지 않으므로, 영상 부호화 장치는 비트율 왜곡 최적화 측면에서 유리한 순서를 결정할 수 있다. 기본 순서가 유리한 경우 isp_order_flag = 0으로, 반대 순서가 유리한 경우 isp_order_flag = 1로 설정한 후, 영상 부호화 장치는 isp_order_flag 값을 영상 복호화 장치로 신호한다. 한편, 영상 복호화 장치는, 상황2의 경우 isp_order_flag 값을 비트스트림에서 파싱한 후, 이를 이용하여 서브블록들을 복호화할 수 있다.
본 실현예에서는, 현재블록이 상황1과 상황2의 어느 경우에 해당하는지를 판별하는 것이 매우 중요하다. 예컨대, 채널 정보, 크로마 포맷(chroma format), 부호화 타입, 인트라 예측모드, 서브분할 방향, 현재블록의 위치 및 블록 크기들 중의 적어도 하나를 고려하여 상황1과 상황2가 판별될 수 있다.
일 실시예로서, 영상 부호화 장치는 채널 정보를 참조할 수 있다. 예컨대, 현재 부호화하는 채널이 루마(Y)채널이면, 상황2가 결정되고, 크로마(Cb/Cr)채널이면, 상황1이 결정될 수 있다. 다른 실시예로서, 그 반대의 경우도 가능하다.
다른 실시예로서, 영상 부호화 장치는 부호화 타입(coding type)을 참조할 수 있다. 예컨대, 현재 부호화하는 슬라이스(또는 블록)의 부호화 타입이 인트라(즉, 인트라 슬라이스)이면, 상황2가 결정되고, 슬라이스(또는 블록)의 부호화 타입이 인터(즉, 인터 슬라이스)이면 상황1이 결정될 수 있다. 다른 실시예로서, 그 반대의 경우도 가능하다.
또다른 실시예로서, 영상 부호화 장치는 크로마 포맷을 참조할 수 있다. 예컨대, 현재블록의 크로마 포맷이 4:4:4이면 상황2가 결정되고, 그렇지 않는 경우 상황1이 결정될 수 있다. 다른 실시예로서, 현재블록의 크로마 포맷이 4:4:4 또는 4:2:2이면 상황2가 결정되고, 그렇지 않는 경우 상황1이 결정될 수 있다. 다른 실시예로서, 그 반대의 경우도 가능하다. 여기서, 크로마 포맷은 루마 채널 대비하여 크로마 채널의 상대적 해상도를 표시하는 값으로서, 통상 sps_chroma_format_idc를 이용하여 비트스트림에 표시될 수 있다. sps_chroma_format_idc에 따른 크로마 포맷은 표 2와 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2022003783-appb-img-000006
또다른 실시예로서, 영상 부호화 장치는 인트라 예측모드를 참조할 수 있다. 예컨대, 인트라 예측모드가 지시하는 방향이 우상향 방향과 좌하향 방향을 가리키는 경우 상황1이 결정되고, 인트라 예측모드가 지시하는 방향이 정확히 상향에서 약간 벗어난 방향 또는 정확히 좌향 방향에서 약간 벗어난 방향을 가리키는 경우에는 상황2가 결정될 수 있다. 다른 실시예로서, 그 반대의 경우도 가능하다.
또다른 실시예로서, 영상 부호화 장치는 표 3에 나타낸 바와 같이, 인트라 예측모드와 서브블록 분할방향 플래그를 같이 참조할 수 있다.
Figure PCTKR2022003783-appb-img-000007
예컨대, 인트라 예측모드가 지시하는 방향이 우상향 방향, 좌하향 방향 및 좌상향 방향을 가리키는 경우 상황1이 결정되고, 인트라 예측모드가 지시하는 방향이 정확히 상향 또는 정확히 좌향에서 약간 벗어난 방향을 가리키는 경우 서브 분할 방향을 추가로 참조하여, 상황1 또는 상황2가 결정될 수 있다. 다른 실시예로서, 그 반대의 경우도 가능하다.
또다른 실시예로서, 영상 부호화 장치는 현재블록의 위치를 참조할 수 있다. 예컨대, 현재블록이 픽처, CTU, 타일, 또는 슬라이스의 경계에 위치하는 경우 상황1이 결정되고, 그렇지 않은 경우는 상황2가 결정될 수 있다. 다른 실시예로서, 그 반대의 경우도 가능하다. 현재블록이 픽처, CTU, 타일, 또는 슬라이스의 경계에 존재하는 경우, 현재블록이 경계의 어느 쪽에 위치하는지 여부에 따라 예측에 사용할 참조픽셀들이 존재하는 경우와 존재하지 않는 경우가 사전에 자명하게 결정되므로, 기본 순서 및 반대 순서 중 어느 것이 유리한 지가 자명하게 결정될 수 있다. 따라서, 이러한 경우는 상황1로 결정될 수 있다.
<실현예 3> 복호화 순서를 신호하는 방법
본 실현예에서는, 영상 복호화 장치가 서브블록들의 복호화 순서를 유추하지 않고, 파싱된 isp_order_flag를 이용하여 복호화 순서를 결정한다. 즉, 영상 부호화 장치는 영상 복호화 장치에게 항상 isp_order_flag를 전송하고, 영상 복호화 장치는 전송된 isp_order_flag를 이용하여 서브블록들의 복호화 순서를 결정할 수 있다.
<실현예 4> 실현예 1, 2, 3의 방법들 중 하나를 신호하는 방법
본 실현예에서는, 서브블록들의 복호화 순서를 결정하기 위해, 슬라이스 또는 픽처와 같은, CU보다 상위 레벨에서의 신호, 예를 들어, sps_isp_order_signaling_idx의 정보를 이용하여 실현예 1 내지 실현예 3의 방법들 중 하나가 지시될 수 있다. sps_isp_order_signaling_idx에 따른 서브블록들의 복호화 순서는 표 4에 나타낸 바와 결정될 수 있다.
Figure PCTKR2022003783-appb-img-000008
표 4에 따르면, sps_isp_order_signaling_idx = 0의 경우, 항상 기본 순서를 사용하여 서브블록들이 복호화된다. sps_isp_order_signaling_idx = 1인 경우, 실현예 1이 사용된다. 즉, isp_order_flag가 영상 부호화 장치로부터 영상 복호화 장치로 신호되지 않는다. sps_isp_order_signaling_idx = 2인 경우, 상황1에서는 isp_order_flag가 신호되지 않고, 상황2에서는 isp_order_flag가 영상 부호화 장치로부터 영상 복호화 장치로 신호된다. sps_isp_order_signaling_idx = 3인 경우, 항상 isp_order_flag가 영상 부호화 장치로부터 영상 복호화 장치로 신호된다.
<실현예 5> 실현예 1, 2, 3의 적용 가능 여부를 사전에 판단하는 방법
반대 순서를 이용하여 서브블록들을 복호화하는 경우 부호화 효율의 향상이 미미할 것으로 예상되거나, 영상 부호화 장치 또는 영상 복호화 장치의 복잡도 감소가 요구되는 경우, 전술한 실현예들을 적용하지 않는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 본 실현예에서는 도 14의 예시와 같이, 반대 순서를 이용하여 서브 블록들을 복호화하는 방법의 적용 여부가 사전에 판단된다.
도 14는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 순서결정기를 이용하는 서브블록들의 복호화 방법을 나타내는 순서도이다.
영상 복호화 장치는, 반대 순서를 이용하여 서브 블록들을 복호화하는 방법의 적용 여부를 사전에 판단하기 위해, 기설정된 경우에 해당되는지를 확인한다(S1400).
영상 복호화 장치는, 기설정된 경우에 해당되면 항상 기본 순서에 따라 서브블록들을 복호화한다(S1402). 반면, 기설정된 경우에 해당되지 않으면, 영상 복호화 장치는 전술한 실현예들을 적용할 수 있다(S1404). 기설정된 경우의 여부를 판단 시, 현재 블록의 위치, 크로마 포맷, 채널 정보 및 부호화 형태(픽처, 슬라이스, 타일 또는 CU의 부호화 형태) 중 적어도 하나가 고려될 수 있다.
예를 들어, 현재블록의 위치와 관련하여, 현재블록이 픽처의 경계에 있는 경우 참조샘플들이 존재하지 않는다. 따라서, 현재블록이 픽처의 경계에 있는 경우가 기설정된 경우로 판단될 수 있으며, 이는 반대 순서를 이용하여 서브블록들을 부호화 시, 부호화 효율의 향상이 미미할 것으로 예상되므로 기본 순서가 부호화 순서로 결정될 수 있다.
<실현예 6> 기본 순서에 따라 생성된 예측자와 반대 순서에 따라 생성된 예측자를 가중 결합하는 방법
본 실현예에서는, 실현예 1의 방법과 종래의 ISP 기술을 모두를 사용하여 예측을 수행함으로써, 각 방법에서의 비효율적인 측면이 서로 상쇄될 수 있다. 본 실현예에서는, 실현예 1에 따라 서브블록들의 복호화 순서가 반대 순서로 결정된 경우, 가중치 A와 가중치 B를 이용하여 두 방법을 가중 결합하여 복호화가 수행된다. 즉, 실현예 1에 따라 반대 순서로 복호화가 진행되기로 결정된 경우, 최종 예측자 predSamples[x][y]는 수학식 1과 같이 결정된다.
Figure PCTKR2022003783-appb-img-000009
여기서, x, y는 픽처 내에서 픽셀의 위치를 나타낸다. predISP[x][y]는 기본 순서를 이용하여 복원한 예측자를, predRevISP[x][y]는 실현예 1에 따라 반대 순서를 이용하여 복원한 예측자를 나타낸다.
도 15는 본 개시의 또다른 실시예에 따른, 순서결정기를 이용하는 서브블록들의 복호화 방법을 나타내는 순서도이다.
영상 복호화 장치는 기본 순서를 이용하여 서브블록들의 예측자를 생성한다. (S1500).
영상 복호화 장치는 서브블록들에 대해 순서결정기의 값을 확인한다(S1502).
순서결정기의 값이 0인 경우, 서브블록들의 예측과정이 종료된다.
순서결정기의 값이 1인 경우, 영상 복호화 장치는 반대 순서를 이용하여 서브블록들의 예측자를 생성한다(S1504).
영상 복호화 장치는, 수학식 1에 나타낸 바와 같이, 기본 순서에 따라 생성된 예측자와 반대 순서에 따라 생성된 예측자를 가중 결합한다(S1506).
한편, 가중치 A와 B를 결정하는 다양한 실현예들은 다음과 같다.
<실현예 6-1> 기설정된 가중치를 사용하는 방법
본 실현예에서는, 기설정된 가중치를 이용하여 수학식 1에 나타낸 바에 따라 가중 결합을 수행하여 최종 예측자가 생성된다. 이때 가중치는 표 5에 나타낸 바와 같이 사전에 결정될 수 있다. 한편, 다수의 가중치 중 하나를 사용할 경우, 영상 부호화 장치는 가중치의 인덱스를 결정한 후, 결정된 인덱스를 영상 복호화 장치로 신호할 수 있다.
Figure PCTKR2022003783-appb-img-000010
<실현예 6-2> 새로 복원된 참조샘플들의 개수에 따라 가중치를 결정하는 방법
실현예 1-2에 기술된 바와 같이, 재구성된 참조샘플들의 개수가 증가할수록 반대 순서의 부호화 복호화 효율이 향상된다. 따라서, 본 실현예에서는, numNew의 값이 커질수록 가중치 B의 값이 더 크게 설정된다. 예를 들어, numNew의 값이 4인 경우 가중치 A와 B가 (1/2, 1/2)로 설정되고, 8인 경우 (1/4, 3/4)로 설정될 수 있다.
<실현예 6-3> 새로 복원된 참조샘플들의 비율에 따라 가중치를 결정하는 방법
실현예 1-3에 기술된 바와 같이, 기복원된 참조샘플들의 개수에 대해 재구성된 참조샘플들의 비율이 클수록 반대 순서의 부호화 효율이 향상된다. 따라서, 본 실현예에서는, newRatio의 값이 커질수록 가중치 B의 값이 더 크게 설정된다. 예를 들어 newRatio 값이 0.5인 경우 가중치 A와 B가 (1/2, 1/2)로 설정되고, 0.875인 경우 (1/8, 7/8)로 설정된다.
<실현예 7> 복호화 순서에 따라 예측자를 보정하는 방법
현재블록의 예측자를 생성할 때, 한쪽의 참조 샘플만을 사용한다면 다른 쪽의 경계에서 불연속성이 두드러질 수가 있다. 예를 들어, 인트라 예측모드의 방향이 우상향일 경우, 상단에 있는 참조샘플들로 예측자를 생성하지만 좌측에 있는 참조샘플들은 예측자를 생성하는데 관여하지 않으므로, 좌측 경계에서 불연속성이 두드러질 수 있다. 이러한 불연속성을 감소시키기 위한 기술로서, 인트라 예측 수행 시 블록의 경계에서 나타나는 불연속성을 제거하는데 높은 성능을 보이는 기술로 알려진 것은 PDPC(Position Dependent Prediction Combination) 기술이다.
도 16은 PDPC 기술을 나타내기 위한 예시도이다.
PDPC는 필터링된 참조샘플과 필터링되지 않은 참조샘플을 가중합하여 인트라 예측자를 보정한다. PDPC는, 도 16에 예시된 바와 같이, 필터링된 참조샘플(즉, 예측모드에 따라 현재 화소가 참조하는 참조샘플)로부터 획득된 예측자(즉, predSamples[x][y])와 필터링되지 않은 참조샘플(즉, 예측모드의 반대 방향에 있는 참조샘플, refL[x][y])을 가중합하여 전술한 불연속성을 감소시킨다. 이때, 현재 화소가 필터링되지 않은 참조샘플과 멀어질수록, 필터링되지 않은 참조샘플에 대한 가중치가 감소한다.
VVC 기술에서, PDPC는 표 6에 나타낸 조건들을 모두 만족하는 경우 적용된다.
Figure PCTKR2022003783-appb-img-000011
여기서, Width와 Height는 각각 현재블록의 너비와 높이를 나타내고, refIdx는 참조라인 인덱스를 나타내며, predModeIntra는 인트라 예측모드를 나타낸다. ISP가 적용되는 경우, refIdx은 항상 0이고, BDPCM은 사용되지 않는다. 또한, ISP 기술이 적용되는 경우, PDPC는 현재블록이 아닌 서브블록들에 적용되는데, (조건 1)에서 Width와 Height로서, 각각 서브블록의 너비와 높이가 적용된다. 예를 들어, 현재블록의 너비가 8, 높이가 8이고 수평 방향 분할의 ISP가 적용된 경우, 각 서브블록의 너비는 8이지만, 높이는 2가 되어 PDPC 적용 조건 1를 만족하지 않으므로 PDPC가 적용되지 않는다. 또다른 예로, 현재블록의 너비가 16, 높이가 16이고, 수직 방향 분할의 ISP가 적용되는 경우, 각 서브블록의 너비는 4, 높이는 16이 되어 (조건 1)을 만족한다. 그럼에도, 예측모드가 35번인 경우 (조건 4)를 만족하지 않으므로 PDPC가 적용되지 않는다.
한편, 서브블록들의 복호화 순서가 반대 순서로 결정된 경우, 각 서브블록의 크기가 PDPC 적용 조건을 만족하더라도 예측모드가 (조건 4)을 만족하지 못할 수 있다. 이러한 경우에, 도 17의 예시와 같이, PDPC를 이용하여 각 서브블록의 예측자를 보정할 수 있음에도, 종래의 PDPC 기술은 서브블록 예측자를 보정하지 않기 때문에 반대 순서의 이용에 따른 예측 효율의 상승이 미미할 수 있다.
도 18은 본 개시의 또다른 실시예에 따른, 반대 순서를 이용하는 서브블록들의 복호화를 나타내는 예시도이다.
본 실현예는, 이전에 복호화된 서브블록 내의 화소를 사용하여 예측 효율을 더욱 향상시기키 위해, 서브블록들이 반대 순서로 복호화되는 경우 서브블록의 예측자를 생성하는 방법에 관한 것이다. 본 실현예는, 도 18에 예시된 바와 같이, 첫 번째로 복호화되는 서브블록을 제외하고 이후 복호화되는 서브블록들에 적용될 수 있다.
즉, ISP의 서브 분할 방향과 인트라 예측모드에 따라, 도 16에 예시된 refL[x][y]는, 도 18에 예시된 바와 같은 refB[x][y], refT[x][y], refR[x][y] 및 refL[x][y]로 각각 대체될 수 있다. 각 서브블록의 예측자는 predSamples와 refX(X∈{B,T,R,L})를 가중합하여 생성될 수 있다. 여기서, refX는 예측모드와 반대 방향에 있는 참조샘플을 나타낸다.
가중합 방법은 종래의 PDPC 방법을 따를 수 있다. 또는, 예측자의 위치와 참조샘플들의 위치 간의 거리에 기초하여 predSamples와 refX이 가중합될 수 있다. 예를 들어, 도 18의 첫 번째 예시에서와 같이, 참조샘플들의 위치와의 거리비가 dMain:dSub인 경우, predSamples는 수학식 2와 같이 생성될 수 있다.
Figure PCTKR2022003783-appb-img-000012
여기서, dMain은 현재 화소로부터 예측모드가 지시하는 참조 화소까지의 거리를 나타내고, dSub은 현재 화소로부터 예측모드의 반대 방향에 있는 참조 화소까지의 거리를 나타낸다.
본 명세서의 흐름도/타이밍도에서는 각 과정들을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 개시의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 개시의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 흐름도/타이밍도에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정들 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 흐름도/타이밍도는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
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.
(부호의 설명)
122: 인트라 예측부
510: 엔트로피 복호화부
542: 인트라 예측부
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
본 특허출원은 2021년 3월 19일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2021-0035972 호, 2021년 12월 01일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2021-0170419 호, 및 2022년 3월 16일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2022-0032822 호에 대해 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.

Claims (17)

  1. 영상 복호화 장치가 수행하는, 현재블록이 분할된 서브블록들의 인트라 예측방법에 있어서,
    비트스트림으로부터 서브블록 분할방향 플래그, 상기 현재블록의 인트라 예측모드, 및 상기 현재블록의 크기를 복호화하는 단계, 여기서, 상기 서브블록 분할방향 플래그는 상기 현재블록의 서브분할 방향이 수평 방향 또는 수직 방향인지를 지시함;
    순서결정기에 서브블록 분할방향 플래그, 상기 현재블록의 인트라 예측모드, 및 상기 현재블록의 크기를 입력하고, 상기 순서결정기가 생성하는 순서결정 플래그에 따라, 기본 순서(default order) 및 반대 순서(reverse order) 중 하나를 선택하여 상기 서브블록들의 복호화 순서를 결정하는 단계;
    상기 서브블록 분할방향 플래그 및 상기 현재블록의 크기에 기초하여 상기 현재블록을 분할함으로써 상기 서브블록들을 생성하는 단계; 및
    상기 복호화 순서에 따라 상기 서브블록들에 상기 인트라 예측모드를 적용하여 각 서브블록의 예측자(predictor)를 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기본 순서는,
    상기 수직 방향으로 분할된 서브블록들의 경우, 좌측에서 우측으로 상기 서브블록들을 복호화하는 순서를 나타내고, 상기 수평 방향으로 분할된 서브블록들의 경우, 상단에서 하단으로 상기 서브블록들을 복호화하는 순서를 나타내며,
    상기 반대 순서는,
    상기 수직 방향으로 분할된 서브블록들의 경우, 우측에서 좌측으로 상기 서브블록들을 복호화하는 순서를 나타내고, 상기 수평 방향으로 분할된 서브블록들의 경우, 하단에서 상단으로 상기 서브블록들을 복호화하는 순서를 나타내는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복호화 순서를 결정하는 단계는,
    상기 순서결정 플래그가 1인 경우, 상기 반대 순서를 상기 복호화 순서로 결정하고, 상기 순서결정 플래그가 0인 경우, 상기 기본 순서를 상기 복호화 순서로 결정하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 순서결정기는,
    상기 현재블록의 크기 및 상기 인트라 예측모드에 기초하여, 상기 반대 순서를 상기 복호화 순서로 이용 시, 상기 서브블록들이 추가적으로 참조 가능한 재구성 참조샘플들의 개수를 산정하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 재구성 참조샘플들은,
    상기 인트라 예측모드가 기설정된 제1 모드오프셋을 고려한 좌하향인 경우, 상기 각 서브블록의 하단의 참조샘플들의 일부이고, 상기 각 서브블록의 우측의 참조샘플들의 하단에 추가되며, 상기 인트라 예측모드가 기설정된 제2 모드오프셋을 고려한 우상향인 경우, 상기 각 서브블록의 우측의 참조샘플들의 일부이고, 상기 각 서브블록의 상단의 참조샘플들의 우측에 추가되는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 순서결정기는,
    상기 수평 방향으로 분할된 서브블록에 대해, 상기 인트라 예측모드가 기설정된 제1 모드오프셋을 고려한 좌하향이고, 상기 재구성 참조샘플들의 개수가 기설정된 임계치 이상인 경우, 상기 순서결정 플래그를 1로 결정하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 순서결정기는,
    상기 수직 방향으로 분할된 서브블록에 대해, 상기 인트라 예측모드가 기설정된 제2 모드오프셋을 고려한 우상향이고, 상기 재구성 참조샘플들의 개수가 기설정된 임계치 이상인 경우, 상기 순서결정 플래그를 1로 결정하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 순서결정기는,
    상기 서브블록들의 크기 및 상기 인트라 예측모드에 기초하여, 상기 반대 순서를 상기 복호화 순서로 이용 시, 상기 서브블록들이 추가적으로 참조 가능한 재구성 참조샘플들의 비율을 산정하되, 상기 서브블록들의 크기는 상기 현재블록의 크기 및 상기 서브블록 분할방향 플래그를 이용하여 산정되는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 재구성 참조샘플들의 비율은,
    상기 수직 방향으로 분할된 서브블록들의 경우, 상기 재구성 참조샘플들의 개수를 상기 서브블록들의 너비에 해당하는 샘플들의 개수로 나눈 값이고, 상기 수평 방향으로 분할된 서브블록들의 경우, 상기 재구성 참조샘플들의 개수를 상기 서브블록들의 높이에 해당하는 샘플들의 개수로 나눈 값인 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 순서결정기는,
    상기 수평 방향으로 분할된 서브블록에 대해, 상기 인트라 예측모드가 기설정된 제1 모드오프셋을 고려한 좌하향이고, 상기 재구성 참조샘플들의 비율이 기설정된 임계비율 이상인 경우, 상기 순서결정 플래그를 1로 결정하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 순서결정기는,
    상기 수직 방향으로 분할된 서브블록에 대해, 상기 인트라 예측모드가 기설정된 제2 모드오프셋을 고려한 우상향이고, 상기 재구성 참조샘플들의 비율이 기설정된 임계비율 이상인 경우, 상기 순서결정 플래그를 1로 결정하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
  12. 비트스트림으로부터 서브블록 분할방향 플래그, 현재블록의 인트라 예측모드, 및 상기 현재블록의 크기를 복호화하는 엔트로피 복호화부, 여기서, 상기 서브블록 분할방향 플래그는 상기 현재블록의 서브분할 방향이 수평 방향 또는 수직 방향인지를 지시함; 및
    순서결정기를 포함하고, 상기 순서결정기에 상기 서브블록 분할방향 플래그, 상기 인트라 예측모드, 및 상기 현재블록의 크기를 입력한 후, 상기 순서결정기가 생성하는 순서결정 플래그에 따라, 기본 순서(default order) 및 반대 순서(reverse order) 중 하나를 선택하여 서브블록들의 복호화 순서를 결정하는 인트라 예측부를
    포함하되,
    상기 인트라 예측부는,
    상기 서브블록 분할방향 플래그 및 상기 현재블록의 크기에 기초하여 상기 현재블록을 분할함으로써 상기 서브블록들을 생성하고, 상기 복호화 순서에 따라 상기 서브블록들에 상기 인트라 예측모드를 적용하여 각 서브블록의 예측자(predictor)를 생성하는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 반대 순서는,
    상기 수직 방향으로 분할된 서브블록들의 경우, 우측에서 좌측으로 상기 서브블록들을 복호화하는 순서를 나타내고, 상기 수평 방향으로 분할된 서브블록들의 경우, 하단에서 상단으로 상기 서브블록들을 복호화하는 순서를 나타내는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 인트라 예측부는,
    상기 순서결정 플래그가 1인 경우, 상기 반대 순서를 상기 복호화 순서로 결정하고, 상기 순서결정 플래그가 0인 경우, 상기 기본 순서를 상기 복호화 순서로 결정하는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 장치.
  15. 영상 부호화 장치가 수행하는, 현재블록이 분할된 서브블록들의 인트라 예측방법에 있어서,
    상위 단계로부터 서브블록 분할방향 플래그, 상기 현재블록의 인트라 예측모드, 및 상기 현재블록의 크기를 획득하는 단계, 여기서, 상기 서브블록 분할방향 플래그는 상기 현재블록의 서브분할 방향이 수평 방향 또는 수직 방향인지를 지시함;
    순서결정기에 서브블록 분할방향 플래그, 상기 현재블록의 인트라 예측모드, 및 상기 현재블록의 크기를 입력하고, 상기 순서결정기가 생성하는 순서결정 플래그에 따라, 기본 순서(default order) 및 반대 순서(reverse order) 중 하나를 선택하여 상기 서브블록들의 부호화 순서를 결정하는 단계;
    상기 서브블록 분할방향 플래그 및 상기 현재블록의 크기에 기초하여 상기 현재블록을 분할함으로써 상기 서브블록들을 생성하는 단계; 및
    상기 부호화 순서에 따라 상기 서브블록들에 상기 인트라 예측모드를 적용하여 각 서브블록의 예측자(predictor)를 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 반대 순서는,
    상기 수직 방향으로 분할된 서브블록들의 경우, 우측에서 좌측으로 상기 서브블록들을 부호화하는 순서를 나타내고, 상기 수평 방향으로 분할된 서브블록들의 경우, 하단에서 상단으로 상기 서브블록들을 부호화하는 순서를 나타내는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 부호화 순서를 결정하는 단계는,
    상기 순서결정 플래그가 1인 경우, 상기 반대 순서를 상기 부호화 순서로 결정하고, 상기 순서결정 플래그가 0인 경우, 상기 기본 순서를 상기 부호화 순서로 결정하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
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