WO2023038315A1 - 서브블록 코딩 순서 변경 및 그에 따른 인트라 예측을 이용하는 비디오 코딩방법 및 장치 - Google Patents

서브블록 코딩 순서 변경 및 그에 따른 인트라 예측을 이용하는 비디오 코딩방법 및 장치 Download PDF

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이민훈
박승욱
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    • H04N19/96—Tree coding, e.g. quad-tree coding

Definitions

  • the present disclosure relates to a video coding method and apparatus using subblock coding order change and intra prediction according thereto.
  • 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 processing for compression.
  • an encoder when video data is stored or transmitted, an encoder is used to compress and store or transmit the video data, and a decoder receives, decompresses, and reproduces the compressed video data.
  • video compression technologies include H.264/AVC, High Efficiency Video Coding (HEVC), and Versatile Video Coding (VVC), which has improved coding efficiency by about 30% or more compared to HEVC.
  • Intra sub-partitions (ISP) technology is a technology that performs intra prediction by additionally dividing a current block into sub-blocks when intra prediction is performed on a current block.
  • the ISP performs division into subblocks by using a flag for determining whether to divide in ISP mode and a flag for determining whether to perform horizontal division or vertical division.
  • two or four subblocks are implicitly determined according to the size of the current block, and the current block is divided into subblocks.
  • the divided subblocks are reconstructed sequentially from top to bottom in the horizontal partitioning mode and from left to right in the vertical partitioning mode using intra prediction, entropy restoration, inverse quantization, and inverse transformation. From the second subblock, intra prediction may be performed using reconstructed samples of previously reconstructed subblocks.
  • the reconstruction order of subblocks may be changed. Therefore, in order to improve coding efficiency and image quality, it is necessary to further improve intra prediction methods of subblocks according to a reconstruction order.
  • An object of the present invention is to provide a video coding method and apparatus for performing.
  • an intra prediction mode of the current block in a method of decoding subblocks from which a current block is divided, performed by a video decoding apparatus, an intra prediction mode of the current block, a division mode of the subblocks, and a coding order from a bitstream decoding a flag
  • the partitioning mode includes a QT (Quadtree) partitioning mode and a VH partitioning mode; dividing the current block into the sub-blocks according to the division mode; determining a coding order of the subblocks based on the coding order flag; and sequentially reconstructing the subblocks according to the coding order using the intra prediction mode.
  • an intra prediction mode of the current block in a method of encoding subblocks from which a current block is divided, performed by an image encoding apparatus, an intra prediction mode of the current block, a division mode of the subblocks, and a coding order flag determining, wherein the partitioning mode includes a QT (Quadtree) partitioning mode and a VH partitioning mode; dividing the current block into the sub-blocks according to the division mode; determining a coding order of the subblocks based on the coding order flag; sequentially encoding the subblocks according to the coding order using the intra prediction mode; and encoding the intra prediction mode of the current block, the division mode of the subblocks, and a coding order flag.
  • the partitioning mode includes a QT (Quadtree) partitioning mode and a VH partitioning mode
  • a computer-readable recording medium storing a bitstream generated by an image encoding method, wherein the image encoding method, in encoding subblocks from which a current block is divided, of the current block determining an intra prediction mode, a partitioning mode of the subblocks, and a coding order flag, wherein the partitioning mode includes a Quadtree (QT) partitioning mode and a VH partitioning mode; dividing the current block into the sub-blocks according to the division mode; determining a coding order of the subblocks based on the coding order flag; sequentially encoding the subblocks according to the coding order using the intra prediction mode; and encoding the intra prediction mode of the current block, the division mode of the subblocks, and a coding order flag.
  • the partitioning mode includes a Quadtree (QT) partitioning mode and a VH partitioning mode
  • a video coding method for efficiently providing reference samples and performing intra prediction using the reference samples when the coding order of subblocks is changed. And by providing the device, there is an effect that it is possible to improve video encoding efficiency and improve video quality.
  • FIG. 1 is an exemplary block diagram of an image encoding apparatus capable of implementing the techniques of this 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 neighboring blocks of a current block.
  • FIG. 5 is an exemplary block diagram of a video decoding apparatus capable of implementing the techniques of this disclosure.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating an image decoding apparatus for decoding subblocks according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is an exemplary diagram illustrating division modes of subblocks according to an embodiment of the present disclosure.
  • 8A and 8B are exemplary diagrams illustrating a coding sequence according to an embodiment of the present disclosure.
  • 9A and 9B are exemplary diagrams illustrating a restoration order and reference samples according to a QT division mode according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating an image decoding apparatus for decoding subblocks according to another embodiment of the present disclosure.
  • 11A and 11B are exemplary diagrams illustrating a restoration sequence according to a QT division mode according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a video decoding apparatus for decoding subblocks according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is an exemplary diagram illustrating reference samples used for bilinear interpolation according to an embodiment of the present disclosure.
  • 14A and 14B are exemplary diagrams illustrating reference samples used for bilinear interpolation according to another embodiment of the present disclosure.
  • 15A and 15B are exemplary diagrams illustrating reference samples used for linear interpolation according to an embodiment of the present disclosure.
  • 16 is an exemplary diagram illustrating reference samples of subblocks partitioned in a VH partitioning mode according to an embodiment of the present disclosure.
  • 17A and 17B are exemplary diagrams illustrating reference samples used for bilinear interpolation according to another embodiment of the present disclosure.
  • 18A and 18B are exemplary diagrams illustrating reference samples used for linear interpolation according to another embodiment of the present disclosure.
  • 19A and 19B are exemplary diagrams illustrating reference samples used for DC prediction according to an embodiment of the present disclosure.
  • 20 is an exemplary diagram illustrating reference samples used for DC prediction according to another embodiment of the present disclosure.
  • 21A and 21B are exemplary diagrams illustrating reference samples used for DC prediction according to another embodiment of the present disclosure.
  • 22 is an exemplary diagram illustrating reference samples used for DC prediction according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 23 is an exemplary diagram illustrating reference samples used for DC prediction according to another embodiment of the present disclosure.
  • 24 is a block diagram illustrating an image decoding apparatus for decoding subblocks according to another embodiment of the present disclosure.
  • 25 is an exemplary diagram illustrating reference samples used for matrix-based prediction according to an embodiment of the present disclosure.
  • 26 is an exemplary diagram illustrating reference samples used for matrix-based prediction according to another embodiment of the present disclosure.
  • 27 is an exemplary diagram illustrating reference samples used for matrix-based prediction according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 28 is an exemplary diagram illustrating matrix-based prediction according to an embodiment of the present disclosure.
  • 29A and 29B are exemplary diagrams illustrating interpolation during matrix-based prediction according to an embodiment of the present disclosure.
  • 30A and 30B are exemplary diagrams illustrating interpolation during matrix-based prediction according to another embodiment of the present disclosure.
  • 31 is an exemplary diagram illustrating inversion of prediction samples according to an embodiment of the present disclosure.
  • 32A and 32B are exemplary diagrams illustrating generation of prediction samples based on a PDPC mode according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 33 is a block diagram illustrating a video decoding apparatus for decoding subblocks according to another embodiment of the present disclosure.
  • 34 is an exemplary diagram illustrating directional modes according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is an exemplary block diagram of an image encoding apparatus capable of implementing the techniques of this disclosure.
  • an image encoding device and sub-components of the device will be described.
  • 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 rearrangement unit 150, an entropy encoding unit 155, and an inverse quantization unit. 160, an inverse transform unit 165, an adder 170, a loop filter unit 180, and a memory 190.
  • Each component of the image encoding device may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software. Also, the function of each component may be implemented as software, and the microprocessor may be implemented to execute the software function 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 areas and encoding is performed for each area.
  • one picture is divided into one or more tiles or/and 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 coded as a CU syntax, and information commonly applied to CUs included in one CTU is coded as a CTU syntax.
  • information commonly applied to all blocks in one slice is coded as syntax of a slice header
  • information applied to all blocks constituting one or more pictures is a picture parameter set (PPS) or picture coded in the header.
  • PPS picture parameter set
  • information commonly referred to by a plurality of pictures is coded into 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 syntax of a tile or tile group header. Syntax 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 SPS or PPS syntax and transmitted to the video decoding apparatus.
  • the picture division unit 110 divides each picture constituting an image into a plurality of Coding Tree Units (CTUs) having a predetermined size, and then iteratively divides the CTUs using a tree structure. Divide (recursively). A leaf node in the tree structure becomes a coding unit (CU), which is a basic unit of encoding.
  • CTUs Coding Tree Units
  • a quad tree in which a parent node (or parent node) is divided into four subnodes (or child nodes) of the same size
  • a binary tree in which a parent node is divided into two subnodes , BT
  • a TernaryTree in which a parent node is split into three subnodes at a ratio of 1:2:1, or a structure in which two or more of these QT structures, BT structures, and TT structures are mixed.
  • QuadTree plus BinaryTree (QTBT) structure may be used, or a QuadTree plus BinaryTree TernaryTree (QTBTTT) structure may be used.
  • QTBTTT QuadTree plus BinaryTree TernaryTree
  • BTTT may be combined to be referred to as MTT (Multiple-Type Tree).
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a method of dividing a block using a QTBTTT structure.
  • the CTU may first be divided into QT structures. Quadtree splitting can be repeated until the size of the splitting block reaches the minimum block size (MinQTSize) of leaf nodes allowed by 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 video decoding device. If the leaf node of QT is not larger than the maximum block size (MaxBTSize) of the root node allowed in BT, it may be further divided into either a BT structure or a TT structure. A plurality of division directions may exist in the BT structure and/or the TT structure.
  • a second flag indicating whether nodes are split, and if split, a flag indicating additional split direction (vertical or horizontal) and/or split type (Binary or Ternary) is encoded by the entropy encoding unit 155 and signaled to the video decoding apparatus.
  • a CU split flag (split_cu_flag) indicating whether the node is split is coded. It could be.
  • the value of the CU split flag 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 encoding.
  • the value of the CU split flag indicates splitting, the video encoding apparatus starts encoding from the first flag in the above-described manner.
  • the block of the corresponding node is divided into two blocks of the same size horizontally (i.e., symmetric horizontal splitting) and the type that splits vertically (i.e., symmetric vertical splitting).
  • Branches may exist.
  • a split flag (split_flag) indicating whether each node of the BT structure is split into blocks of a lower layer and split type information indicating a split type are encoded by the entropy encoder 155 and transmitted to the video decoding device.
  • split_flag split flag
  • a type in which a block of a corresponding node is divided into two blocks having an asymmetric shape may additionally exist.
  • 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 may be included.
  • a CU can 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 rectangular as well as square.
  • the prediction unit 120 predicts a current block and generates a prediction block.
  • the prediction unit 120 includes an intra prediction unit 122 and an inter prediction unit 124 .
  • each current block in a picture can be coded predictively.
  • prediction of a current block uses an intra-prediction technique (using data from a picture containing the current block) or an 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 predictor 122 predicts pixels in the current block 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 the 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.
  • the neighboring pixels to be used and the arithmetic expression are defined differently.
  • directional modes For efficient directional prediction of the rectangular current block, directional modes (numbers 67 to 80 and -1 to -14 intra prediction modes) indicated by dotted arrows in FIG. 3B may be additionally used. These may be referred to as “wide angle intra-prediction modes”.
  • arrows indicate corresponding reference samples used for prediction and do not indicate prediction directions. The prediction direction is opposite to the direction the arrow is pointing.
  • Wide-angle intra prediction modes are modes that perform prediction in the opposite direction of a specific directional mode without additional bit transmission when the current block is rectangular. At this time, among the wide-angle intra prediction modes, some wide-angle intra prediction modes usable for the current block may be determined by the ratio of the width and height of the rectangular current block.
  • wide-angle intra prediction modes (67 to 80 intra prediction modes) having an angle smaller than 45 degrees are usable when the current block has a rectangular shape with a height smaller than a width, and a wide angle having an angle greater than -135 degrees.
  • Intra prediction modes (-1 to -14 intra prediction modes) are available when the current block has a rectangular shape where the width is greater than the 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 be used from the tested modes.
  • the intra predictor 122 calculates rate-distortion values using rate-distortion analysis for several tested intra-prediction modes, and has the best rate-distortion characteristics among the tested modes. Intra prediction mode can also be selected.
  • the intra prediction unit 122 selects one intra prediction mode from among a plurality of intra prediction modes, and predicts a current block using neighboring pixels (reference pixels) 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 video decoding apparatus.
  • the inter prediction unit 124 generates a prediction block for a current block using a motion compensation process.
  • the inter-prediction unit 124 searches for a block most similar to the current block in the encoded and decoded reference picture prior to the current picture, and generates a prediction block for the current block using the searched block. Then, a motion vector (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 on a luma component, and a motion vector calculated based on the luma component is used for both the luma component and the chroma component.
  • Motion information including reference picture information and motion vector information used to predict the current block is encoded by the entropy encoding unit 155 and transmitted to the video 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 can be expressed with precision of decimal units instead of integer sample units.
  • 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, tile, CTU, or CU.
  • AMVR adaptive motion vector resolution
  • information on motion vector resolution to be applied to each target region must be signaled for each target region. For example, when the target region is a CU, information on motion vector resolution applied to each CU is signaled.
  • Information on the motion vector resolution may be information indicating the precision of differential motion vectors, which will be described later.
  • the inter prediction unit 124 may perform inter prediction using bi-prediction.
  • bi-directional prediction two reference pictures and two motion vectors representing positions of blocks most similar to the current block within each reference picture are used.
  • the inter prediction unit 124 selects a first reference picture and a second reference picture from reference picture list 0 (RefPicList0) and reference picture list 1 (RefPicList1), respectively, and searches for a block similar to the current block within each reference picture.
  • a first reference block and a second reference block are generated.
  • a prediction block for the current block is generated by averaging or weighted averaging the first reference block and the second reference block.
  • reference picture list 0 may include pictures prior to the current picture in display order among restored pictures
  • reference picture list 1 may include pictures after the current picture in display order among restored pictures.
  • ups and downs pictures subsequent to the current picture may be additionally included in reference picture list 0, and conversely, ups and downs pictures prior to the current picture may be additionally included in reference picture list 1. may also be included.
  • the motion information of the current block can be delivered to the video decoding apparatus by encoding information capable of 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.
  • Neighboring blocks for deriving merge candidates include a left block (A0), a lower left block (A1), an upper block (B0), and an upper right block (B1) adjacent to the current block in the current picture, as shown in FIG. ), 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 a 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 additionally used as a merge candidate. If the number of merge candidates selected by the method described above is less 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 using these neighboring blocks. Among the merge candidates included in the merge list, a merge candidate to be used as motion information of the current block is selected, 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 video decoding apparatus.
  • Merge skip mode is a special case of merge mode. After performing quantization, when all transform coefficients for entropy encoding are close to zero, only neighboring block selection information is transmitted without transmitting a residual signal. By using the merge skip mode, it is possible to achieve a relatively high encoding efficiency in low-motion images, still images, screen content images, and the like.
  • merge mode and merge skip mode are collectively referred to as merge/skip mode.
  • AMVP Advanced Motion Vector Prediction
  • the inter prediction unit 124 derives predictive motion vector candidates for the motion vector of the current block using neighboring blocks of the current block.
  • Neighboring blocks used to derive predictive motion vector candidates include a left block A0, a lower left block A1, an upper block B0, and an upper right block 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 where the current block is located will be used as a neighboring block used to derive motion vector candidates.
  • a collocated block co-located with the current block within the reference picture or blocks adjacent to the collocated block may be used. If the number of motion vector candidates is smaller than the preset number according to the method described above, a 0 vector is added to the motion vector candidates.
  • the inter-prediction unit 124 derives predicted motion vector candidates using the motion vectors of the neighboring blocks, and determines a predicted motion vector for the motion vector of the current block using the predicted 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 predicted motion vector may be obtained by applying a predefined function (eg, median value, average value operation, etc.) to predicted motion vector candidates.
  • a predefined function eg, median value, average value operation, etc.
  • the video decoding apparatus also knows the predefined function.
  • the video decoding apparatus since a neighboring block used to derive a predicted motion vector candidate is a block that has already been encoded and decoded, the video decoding apparatus also knows the motion vector of the neighboring block. Therefore, the video encoding apparatus does not need to encode information for identifying a predictive motion vector candidate. Therefore, in this case, information on differential motion vectors and information on reference pictures used to predict the current block are encoded.
  • the predicted motion vector may be determined by selecting one of the predicted motion vector candidates.
  • information for identifying the selected predictive motion vector candidate is additionally encoded.
  • the subtractor 130 subtracts the prediction block generated by the intra prediction unit 122 or the inter prediction unit 124 from the current block to generate a residual 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 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 subblocks and use the subblocks as a transform unit to perform transformation. You may.
  • the residual signals may be divided into two subblocks, a transform region and a non-transform region, and transform the residual signals using only the transform region subblock as a transform unit.
  • the transformation region subblock may be one of two rectangular blocks having a size ratio of 1:1 based on a horizontal axis (or a vertical axis).
  • a flag (cu_sbt_flag) indicating that only subblocks have been transformed, directional (vertical/horizontal) information (cu_sbt_horizontal_flag), and/or location information (cu_sbt_pos_flag) are encoded by the entropy encoding unit 155 and signaled to the video decoding device.
  • the size of the transform region subblock may have a size ratio of 1:3 based on the horizontal axis (or vertical axis), and in this case, a flag (cu_sbt_quad_flag) for distinguishing the corresponding division is additionally encoded by the entropy encoder 155 to obtain an image It is signaled to the decryption device.
  • the transform unit 140 may individually transform the residual block in the horizontal direction and the vertical direction.
  • various types of transformation functions or transformation matrices may be used.
  • a pair of transformation 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 highest transform efficiency among the MTS and transform the residual blocks in the horizontal and vertical directions, respectively.
  • Information (mts_idx) on a pair of transform functions selected from the MTS is encoded by the entropy encoding unit 155 and signaled to the video decoding device.
  • the quantization unit 145 quantizes 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 without transformation for a certain block or frame.
  • the quantization unit 145 may apply different quantization coefficients (scaling values) according to positions of transform coefficients in the transform block.
  • a quantization matrix applied to the two-dimensionally arranged quantized transform coefficients may be coded and signaled to the video decoding apparatus.
  • the rearrangement unit 150 may rearrange the coefficient values of the quantized residual values.
  • the reordering unit 150 may change a 2D coefficient array into a 1D coefficient sequence using coefficient scanning. For example, the reordering unit 150 may output a one-dimensional coefficient sequence by scanning DC coefficients to coefficients in a high frequency region using a zig-zag scan or a diagonal scan. .
  • zig-zag scan vertical scan that scans a 2D coefficient array in a column direction and horizontal scan that scans 2D block-shaped coefficients in a row direction may be used. That is, a scan method to be used among zig-zag scan, diagonal scan, vertical scan, and 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 schemes such as CABAC (Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code) and Exponential Golomb to convert the one-dimensional quantized transform coefficients output from the reordering unit 150 to each other.
  • CABAC Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code
  • Exponential Golomb Exponential Golomb to convert the one-dimensional quantized transform coefficients output from the reordering unit 150 to each other.
  • a bitstream is created by encoding the sequence.
  • the entropy encoding unit 155 encodes information such as CTU size, CU splitting flag, QT splitting flag, MTT splitting type, and MTT splitting direction related to block splitting so that the video decoding apparatus can divide the block in the same way as the video encoding apparatus. make it possible to divide
  • the entropy encoding unit 155 encodes information about a prediction type indicating whether the current block is encoded by intra prediction or inter prediction, and encodes intra prediction information (ie, intra prediction) according to the prediction type. mode) or inter prediction information (motion information encoding mode (merge mode or AMVP mode), merge index in case of merge mode, reference picture index and differential motion vector information in case of AMVP mode) are encoded.
  • the entropy encoding unit 155 encodes information related to quantization, that is, information about quantization parameters and information about quantization matrices.
  • the inverse quantization unit 160 inversely quantizes the quantized transform coefficients output from the quantization unit 145 to generate transform coefficients.
  • the inverse transform unit 165 transforms transform coefficients output from the inverse quantization unit 160 from a frequency domain to a spatial domain to restore a residual block.
  • the adder 170 restores the current block by adding the restored residual block and the predicted block generated by the predictor 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 in order to reduce blocking artifacts, ringing artifacts, blurring artifacts, etc. caused by block-based prediction and transformation/quantization. perform filtering on The filter unit 180 is an in-loop filter and may include all or part of a deblocking filter 182, a sample adaptive offset (SAO) filter 184, and an adaptive loop filter (ALF) 186. .
  • a deblocking filter 182 a sample adaptive offset (SAO) filter 184
  • ALF adaptive loop filter
  • the deblocking filter 182 filters the boundary between reconstructed blocks to remove blocking artifacts caused by block-by-block encoding/decoding, and the SAO filter 184 and alf 186 perform deblocking filtering. Additional filtering is performed on the image.
  • the SAO filter 184 and the alf 186 are filters used to compensate for a difference between a reconstructed pixel and an original pixel caused by lossy coding.
  • the SAO filter 184 improves not only subjective picture quality but also coding efficiency by applying an offset in units of CTUs.
  • the ALF 186 performs block-by-block filtering. Distortion is compensated for by applying different filters by distinguishing the edge of the corresponding block and the degree of change.
  • Information on filter coefficients to be used for ALF may be coded and signaled to the video decoding apparatus.
  • the reconstruction block filtered through the deblocking filter 182, the SAO filter 184, and the ALF 186 is stored in the memory 190.
  • the reconstructed picture can be used as a reference picture for inter-prediction of blocks in the picture to be encoded later.
  • FIG. 5 is an exemplary block diagram of a video decoding apparatus capable of implementing the techniques of this disclosure.
  • a video decoding device and sub-elements of the device will be described.
  • the image decoding apparatus includes an entropy decoding unit 510, a rearrangement 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 configured.
  • each component of the image decoding device 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 software function corresponding to each component.
  • the entropy decoding unit 510 determines a current block to be decoded by extracting information related to block division by decoding the bitstream generated by the video encoding apparatus, and provides prediction information and residual signals necessary for restoring the current block. extract information, etc.
  • the entropy decoding unit 510 determines the size of the CTU by extracting information about the CTU size from a sequence parameter set (SPS) or a picture parameter set (PPS), and divides the picture into CTUs of the determined size. Then, the CTU is divided using the tree structure by determining the CTU as the top layer of the tree structure, that is, the root node, and extracting division information for the CTU.
  • SPS sequence parameter set
  • PPS picture parameter set
  • a first flag (QT_split_flag) related to splitting of QT is first extracted and each node is split into four nodes of a lower layer.
  • QT_split_flag a second flag related to splitting of MTT and split direction (vertical / horizontal) and / or split type (binary / ternary) information are extracted and the corresponding leaf node is MTT split into structures Accordingly, each node below the leaf node of QT is recursively divided into a BT or TT structure.
  • a CU split flag (split_cu_flag) indicating whether the CU is split is first extracted, and when the corresponding block is split, a first flag (QT_split_flag) is extracted.
  • each node may have zero or more iterative MTT splits after zero or more repetitive QT splits.
  • the CTU may immediately undergo MTT splitting, or conversely, only QT splitting may occur multiple times.
  • 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 BTs and split direction information are extracted.
  • the entropy decoding unit 510 determines a current block to be decoded by using tree structure partitioning, it extracts information about a prediction type indicating whether the current block is intra-predicted or inter-predicted.
  • the prediction type information indicates intra prediction
  • the entropy decoding unit 510 extracts syntax elements for intra prediction information (intra prediction mode) of the current block.
  • the prediction type information indicates inter prediction
  • the entropy decoding unit 510 extracts syntax elements for the inter prediction information, that is, information indicating a motion vector and a reference picture to which the motion vector refers.
  • the entropy decoding unit 510 extracts quantization-related information and information about quantized transform coefficients of the current block as information about the residual signal.
  • the reordering unit 515 converts the sequence of 1-dimensional quantized transform coefficients entropy-decoded in the entropy decoding unit 510 into a 2-dimensional coefficient array (ie, in the reverse order of the coefficient scanning performed by the image encoding apparatus). block) can be changed.
  • the inverse quantization unit 520 inverse quantizes the quantized transform coefficients and inverse quantizes the quantized transform coefficients using a quantization parameter.
  • the inverse quantization unit 520 may apply different quantization coefficients (scaling values) to the two-dimensionally arranged quantized transform coefficients.
  • the inverse quantization unit 520 may perform inverse quantization by applying a matrix of quantization coefficients (scaling values) from the image encoding device to a 2D array of quantized transformation coefficients.
  • the inverse transform unit 530 inversely transforms the inverse quantized transform coefficients from the frequency domain to the spatial domain to restore residual signals, thereby generating a residual block for the current block.
  • the inverse transform unit 530 inverse transforms only a partial region (subblock) of a transform block, a flag (cu_sbt_flag) indicating that only a subblock of the transform block has been transformed, and direction information (vertical/horizontal) information (cu_sbt_horizontal_flag) of the transform block ) and/or the location information (cu_sbt_pos_flag) of the subblock, and inversely transforms the transform coefficients of the corresponding subblock from the frequency domain to the spatial domain to restore the residual signals. By filling , the final residual block for the current block is created.
  • the inverse transform unit 530 determines transform functions or transform matrices to be applied in the horizontal and vertical directions, respectively, using MTS information (mts_idx) signaled from the video encoding device, and uses the determined transform functions. Inverse transform is performed on the transform coefficients in the transform block in the horizontal and vertical directions.
  • the prediction unit 540 may include an intra prediction unit 542 and an inter prediction unit 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 among a plurality of intra prediction modes from the syntax element for the intra prediction mode extracted from the entropy decoding unit 510, and references the current block according to the intra prediction mode.
  • the current block is predicted using pixels.
  • the inter prediction unit 544 determines the motion vector of the current block and the reference picture referred to by the motion vector by using the syntax element for the inter prediction mode extracted from the entropy decoding unit 510, and converts the motion vector and the reference picture. to predict the current block.
  • the adder 550 restores the current block by adding the residual block output from the inverse transform unit and the prediction block output from the inter prediction unit or 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 in-loop filters.
  • the deblocking filter 562 performs deblocking filtering on boundaries between reconstructed blocks in order to remove blocking artifacts generated by block-by-block decoding.
  • the SAO filter 564 and the ALF 566 perform additional filtering on the reconstructed block after deblocking filtering to compensate for the difference between the reconstructed pixel and the original pixel caused by lossy coding.
  • ALF filter coefficients are determined using information on filter coefficients decoded from the non-stream.
  • the reconstruction 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 the picture to be encoded later.
  • This embodiment relates to encoding and decoding of images (video) as described above. More specifically, in performing intra prediction on subblocks of a current block, when changing the encoding order of subblocks, a video coding method and apparatus for efficiently providing reference samples and performing intra prediction using the reference samples are provided.
  • the following embodiments may be performed by the intra prediction unit 122 in a video encoding device and the intra prediction unit 542 in a video decoding device.
  • the video encoding apparatus may generate signaling information related to the present embodiment in terms of bit rate distortion optimization in intra prediction of the current block.
  • the image encoding device may encode the image using the entropy encoding unit 155 and transmit it to the image decoding device.
  • the video decoding apparatus may decode signaling information related to intra prediction of the current block from a bitstream using the entropy decoding unit 510 .
  • the term 'target block' may be used in the same meaning as the current block or coding unit (CU, Coding Unit) as described above, or may mean a partial region of the coding unit. .
  • a value of one flag being true indicates a case in which the flag is set to 1.
  • a false value of one flag indicates a case in which the flag is set to 0.
  • intra prediction is a method of predicting a current block by referring to samples existing around a block to be currently encoded.
  • intra prediction modes of a luma block have subdivided directional modes (ie, 2 to 66) in addition to non-directional modes (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 wide-angle intra prediction (WAIP).
  • WAIP wide-angle intra prediction
  • intra prediction is prediction such as multiple reference line intra prediction (MRLP), position dependent intra prediction combination (PDPC), intra sub-partitions (ISP), matrix-based intra prediction (MIP), and most probable mode (MPM). technology can be used.
  • MRLP multiple reference line intra prediction
  • PDPC position dependent intra prediction combination
  • ISP intra sub-partitions
  • MIP matrix-based intra prediction
  • MPM most probable mode
  • an image encoding/decoding apparatus may use more reference lines by using multiple reference lines (MRL).
  • MRL multiple reference lines
  • the video encoding/decoding apparatus may perform intra prediction on the current block using samples of two lines added to the top and left sides of the current block in addition to the original reference line.
  • an index (mrl_idx) indicating a reference line may be signaled to the video decoding apparatus.
  • one of the rule-based prediction methods is Position Dependent Intra Prediction Combination (PDPC). That is, a predictor may be generated based on a predefined operation using encoding information of a target block on which intra prediction is performed and neighboring pixels spatially adjacent to the target block.
  • PDPC Position Dependent Intra Prediction Combination
  • the PDPC modifies prediction samples generated according to a specific intra prediction mode to generate an intra predictor of the current block.
  • the specific intra prediction mode is planar, DC, horizontal (prediction mode No. 18), vertical (prediction mode No. 50), and downward diagonal directional mode (prediction mode No. 2) among the prediction modes illustrated in FIG. 3A. and 15 directional modes close to it, and an upward diagonal directional mode (prediction mode 66) and 15 directional modes close to it.
  • prediction samples may be generated by adjusting pixel-by-pixel values using predefined weights and location information of neighboring pixels.
  • an intra prediction mode is shared across all subblocks, but a transform may be applied to each subblock. At this time, subdivision of blocks 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 referred to as a subblock.
  • ISP application may be limited by referring to the size of a subblock obtained after division. That is, when the number of pixels of a 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 can be split into two subblocks having the same shape and size, which is called Half_Split. Blocks having other sizes may be divided into 4 subblocks having the same shape and size, which is called Quarter_Split.
  • a predictor may be generated based on a predefined matrix operation using pixels adjacent to the current block for which intra prediction is performed and encoding information of the current block. This rule-based prediction method is called MIP.
  • MIP generates all or part of intra predictors using predefined matrix operations. When some of the predictors are generated, MIP may generate final intra prediction samples equal to the size of the current block by additionally performing upsampling or interpolation for upscaling using some of the predictors.
  • MIP may selectively select some of the pixels from among pixels spatially adjacent to the current block and use them as neighboring pixels of the current block.
  • the MIP may use values derived according to an operation based on a subsampling, downscaling, or the like method for matrix operation.
  • the most probable mode (MPM) technique uses intra prediction modes of neighboring blocks when intra prediction of a current block is performed.
  • the video encoding apparatus can improve the encoding efficiency of the intra prediction mode by transmitting the index of the MPM list instead of the index of the prediction mode.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating an image decoding apparatus for decoding subblocks according to an embodiment of the present disclosure.
  • the video decoding apparatus may divide the current block into a plurality of subblocks and sequentially decode the current block.
  • the video decoding apparatus includes a subblock divider 610, a subblock coding order determiner 620, and a subblock restorer 630.
  • the prediction mode of the subblocks may be the same as the decoded prediction mode of the current block.
  • the image decoding apparatus generates reconstructed pixel values by performing entropy decoding, inverse quantization, and inverse transformation on the parsed residual signals for each subblock, and then summing them with the predicted signals. Then, the reconstructed pixel values may be used as reference samples for sequential prediction of the next subblock.
  • FIG. 7 is an exemplary diagram illustrating division modes of subblocks according to an embodiment of the present disclosure.
  • the subblock divider 610 determines whether to divide into subblocks and how to divide them.
  • the subblock divider 610 may determine whether to divide the subblock by parsing the subblock partition flag SB_flag from the bitstream.
  • the subblock partitioning unit 610 may determine a partitioning method of subblocks by parsing the partitioning mode.
  • For the current block as illustrated in FIG. 7 , Quadtree (QT) partitioning mode or VH (vertical/horizontal) partitioning mode may be applied.
  • the VH split mode represents N subblock splits (Hor split and Ver split) in horizontal/vertical directions. In the example of FIG. 7 , W represents the width of the current block, and H represents the height of the current block.
  • the division ratio M1:M2 When divided into two subblocks, the division ratio M1:M2 may be 1:1, 3:1, 1:3, and the like. A ratio preset by an agreement between the video encoding apparatus and the video decoding apparatus may be used as the division ratio. Alternatively, the splitting ratio may be determined based on an intra prediction mode or based on a parsed splitting mode.
  • the subblock partitioning unit 610 may determine vertical or horizontal partitioning by parsing a flag (ver_flag) indicating a partitioning direction. Also, the number N of subblocks may be implicitly determined based on the size (W and/or H) of the current block.
  • the division method may be a division mode. Also, when the division mode is the VH division mode, a division direction may be included.
  • the subblock coding order determining unit 620 may determine the coding order of subblocks by parsing a coding order flag (SB_order_flag). Examples of coding order according to SB_order_flag are as shown in FIGS. 8A and 8B.
  • 9A and 9B are exemplary diagrams illustrating a restoration order and reference samples according to a QT division mode according to an embodiment of the present disclosure.
  • the subblock restoration unit 630 may sequentially restore the subblocks in the coding order illustrated in FIG. 9A or 9B. there is.
  • Such a coding order may be determined according to an agreement between the video encoding apparatus and the video decoding apparatus.
  • the subblock restoration unit 630 sequentially performs reconstruction in units of subblocks.
  • the subblock reconstruction unit 630 may use reconstructed samples of previous subblocks as reference samples for intra prediction of the current subblock to reconstruct the current subblock.
  • the subblock reconstruction unit 630 may use the upper and left reconstruction samples of the current block for the lower right subblock as reference samples.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating an image decoding apparatus for decoding subblocks according to another embodiment of the present disclosure.
  • the video decoding apparatus may implicitly determine a coding order of QT division according to an intra prediction mode.
  • the video decoding apparatus may further include a prediction mode determining unit 1010.
  • the subblock coding order determination unit 620 implicitly determines the reconstruction order according to the intra prediction mode M of the current block parsed by the prediction mode determination unit 1010. can decide In addition, the subblock coding order determination unit 620 may derive a reconstruction order using a prediction mode according to WAIP.
  • subblocks may be reconstructed in the order illustrated in FIG. 11A.
  • the order of restoration is 1-2-3-4.
  • subblocks may be reconstructed in the order of 1-3-2-4 according to embodiments.
  • subblocks may be reconstructed in the order illustrated in FIG. 11B.
  • the order of restoration is 1-2-3-4.
  • subblocks may be reconstructed in the order of 1-3-2-4 according to embodiments.
  • the subblock restoration unit 630 sequentially restores each subblock according to the division method and coding order determined by the subblock division unit 610 and the subblock coding order determination unit 620.
  • the subblock restoration unit 630 restores sample values of the subblock by restoring the residual signals according to a transform unit (TU) in the subblock and adding them to predicted values.
  • TU transform unit
  • the reconstruction of the residual signals is sequentially performed in the order of entropy decoding, inverse quantization, and inverse transformation.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a video decoding apparatus for decoding subblocks according to another embodiment of the present disclosure.
  • the subblock restoration unit 630 may include a subblock prediction mode determination unit 1210 and a reference sample selection unit 1220.
  • the subblock prediction mode determining unit 1210 may determine an intra prediction mode of the current subblock based on a division method of the subblocks and a position of the current subblock.
  • the reference sample selector 1220 generates reference samples to be used for intra prediction of the current subblock according to the prediction mode.
  • the subblock restoration unit 630 performs intra prediction on the current subblock based on reference samples to generate prediction samples, and then restores sample values of the current subblock by adding the prediction samples and the reconstructed residual signals. can do.
  • the video decoding apparatus may perform a method of sequentially decoding a current block by dividing it into a plurality of subblocks. Also, this method may be included as a part of a method of encoding a current block performed by an image encoding apparatus.
  • the video decoding apparatus may perform intra prediction using the reference samples illustrated in FIG. 9A or 9B for each subblock.
  • the lower right subblock d may be predicted in a specific prediction mode according to an agreement between the video encoding apparatus and the video decoding apparatus.
  • the specific prediction mode may be, for example, DC, planar, or IBC mode.
  • coded_block_flag of the lower right subblock may be implicitly induced to be 1.
  • coded_block_flag is set to 1 when non-zero quantized coefficients exist in a block, and set to 0 when all quantized coefficients are 0.
  • transform and inverse transform may be performed using a kernel promised between the video encoding apparatus and the video decoding apparatus according to the positions of the QT-divided subblocks.
  • each subblock divided by QT may be intra-predicted using bilinear interpolation-based prediction.
  • reference samples used for subblocks a and d are as illustrated in FIG. 13 .
  • right reference samples can be created by copying TR samples and bottom reference samples can be created by copying BL samples.
  • Prediction based on bilinear interpolation may be performed using the following reference samples for subblocks b and c following the reconstruction order of QT partitioned subblocks.
  • right reference samples may be generated by copying a sample value that is closer between TR and BR.
  • the right reference samples may be generated by linearly interpolating BR' and TR copied from the BR value.
  • upper reference samples may be generated by copying a sample value that is closer between TL and TR.
  • upper reference samples may be generated by linearly interpolating TL and TR.
  • lower reference samples may be generated by copying sample values that are closer among BL and BR.
  • lower reference samples may be generated by linearly interpolating BL and BR'.
  • bilinear interpolation-based prediction may be performed using upper reference samples of the current block as upper reference samples of subblock c.
  • left reference samples may be generated by copying a sample value that is closer between TL and BL.
  • left reference samples may be generated by linearly interpolating TL and BL.
  • right reference samples may be generated by copying a sample value that is closer between TR and BR.
  • right reference samples may be generated by linearly interpolating TR and BR'.
  • bilinear interpolation-based prediction may be performed using left reference samples of the current block as left reference samples of subblock b.
  • lower reference samples may be generated by copying a sample value that is closer among BL and BR.
  • lower reference samples may be generated by linearly interpolating BL' and BR'.
  • a pixel predicted by the M mode and a predicted pixel predicted by the M' mode rotated by 180 degrees are linearized based on distance.
  • the final predicted pixel may be generated.
  • linear interpolation of two directional prediction samples may be performed using reference samples of previously reconstructed subblocks.
  • linear interpolation of two directional prediction samples may be performed as in the example of FIG. 15B.
  • prediction may be performed in a specific mode according to an agreement between the video encoding apparatus and the video decoding apparatus using the upper and left reference samples of the current block.
  • intra prediction may be performed using top and left reference samples of the current block according to the intra prediction mode of the current block.
  • prediction of the current block may be performed according to the M mode.
  • linear interpolation prediction between prediction samples according to two directional modes may be performed.
  • 16 is an exemplary diagram illustrating reference samples of subblocks partitioned in a VH partitioning mode according to an embodiment of the present disclosure.
  • intra prediction may be performed for each subblock using reference samples as illustrated in FIG. 16 .
  • the lowermost subblock may use the top and left reconstructed samples of the current block as reference samples.
  • the remaining subblocks may additionally use reconstructed samples of the previous subblock as reference samples.
  • the rightmost subblock may use the top and left reconstructed samples of the current block as reference samples.
  • the remaining subblocks may additionally use reconstruction samples of previous subblocks as reference samples.
  • the lowermost subblock may be predicted in a specific prediction mode according to an agreement between the video encoding apparatus and the video decoding apparatus.
  • the rightmost subblock may be predicted in a specific prediction mode according to an agreement between the video encoding apparatus and the video decoding apparatus.
  • the specific prediction mode may be, for example, DC, planar, or IBC mode.
  • each subblock subjected to VH partitioning may be intra-predicted using bilinear interpolation-based prediction.
  • VH_ver_order1 the case of VH_ver_order1 will be described using the example of FIG. 17A.
  • the BL reference sample And / or bottom reference samples may be generated based on the BR reference sample. for the first predicted rightmost block.
  • bilinear interpolation prediction may be performed. For blocks to be predicted later, bilinear interpolation prediction may be performed after generating lower reference samples by linearly interpolating a BR' sample copied from a BR sample and a BL sample.
  • VH_hor_order1 will be described using the example of FIG. 17B.
  • right reference samples may be generated based on the TR reference sample and/or the BR reference sample. for the lowest predicted block first.
  • bilinear interpolation prediction may be performed. For blocks to be predicted later, bilinear interpolation prediction may be performed after generating right reference samples by linearly interpolating a BR' sample copied from a BR sample and a TR sample.
  • each subblock subjected to VH partitioning may be intra-predicted using linear interpolation-based prediction.
  • weighted sum prediction may be performed based on the distance between the reference samples and the prediction pixel.
  • linear interpolation prediction may be performed.
  • the reference samples are interpolated using the nearest integer pixel or neighboring reference samples, and then linear interpolation prediction is performed using the interpolated reference samples.
  • linear interpolation prediction may be used as illustrated in FIG. 18A. for the lowest predicted block first. Prediction may be performed based on the M mode, or linear interpolation prediction may be performed after generating lower reference samples based on the BL reference sample. For blocks to be predicted later, if the lower right reference samples are needed according to the directionality mode, linear interpolation prediction may be performed after generating the lower right reference samples based on the BR sample.
  • linear interpolation prediction may be used as illustrated in FIG. 18B. for the first predicted rightmost block. Prediction may be performed based on the M mode, or linear interpolation prediction may be performed after right reference samples are generated based on the TR reference sample. For blocks to be predicted later, if the lower right reference samples are needed according to the directionality mode, linear interpolation prediction may be performed after generating the lower right reference samples based on the BR sample.
  • the rightmost subblock that is reconstructed first may be intra-predicted using the DC mode, as expressed in Equations 1 and 2.
  • the positions of the reference samples used for prediction are upper ends, as illustrated in FIG. 19A.
  • p[x][y] denotes a pixel value at a position (x,y)
  • p[0][0] denotes a pixel value at the top left of a subblock.
  • nTbW is the width of the subblock
  • nTbH is the height of the subblock.
  • a DC value (DCVal) may be calculated.
  • the position of the reference samples used for prediction is the upper end as illustrated in FIG. 19B.
  • the reference samples may be generated by copying the reference samples of p[nTbW-1][-1].
  • DCVal may be calculated as expressed in Equations 4 to 6 based on nTbW and nTbH of the subblock.
  • the positions of the reference samples used for prediction are the upper and left sides, as illustrated in FIG. 20 .
  • DCVal may be calculated using the top or right reference samples as expressed in Equation 7 or Equation 8 instead of Equation 5.
  • DCVal may be calculated using upper reference samples as expressed in Equation 7 instead of Equation 6.
  • DCVal may be calculated using upper and right reference samples of the current subblock in the same way as in the case of 'nTbW > nTbH' when 'nTbW ⁇ nTbH'.
  • the lowest subblock that is reconstructed first may be intra-predicted using the DC mode, as expressed in Equations 9 and 2. At this time, the positions of reference samples used for prediction are left as illustrated in FIG. 21A.
  • DCVal may be calculated as expressed in Equation 10. At this time, the positions of reference samples used for prediction are left as illustrated in FIG. 21A.
  • Positions of reference samples used for prediction are as illustrated in FIG. 21B. At this time, p[-1][nTbH], . , If reference samples of p[-1][1.5 ⁇ nTbH-1] are not available, the reference samples of p[-1][nTbH-1] may be copied to generate corresponding reference samples.
  • DCVal may be calculated as expressed in Equations 11 to 13 based on nTbW and nTbH of the subblock.
  • the positions of reference samples used for prediction are left and bottom as illustrated in FIG. 22 .
  • DCVal may be calculated using left reference samples as expressed in Equation 14 instead of Equation 12.
  • DCVal may be calculated using the left or bottom reference samples as expressed in Equation 14 or Equation 15 instead of Equation 13.
  • DCVal may be calculated using the left and bottom reference samples of the current subblock in the same way as in the case of 'nTbW ⁇ nTbH' even when 'nTbW > nTbH'.
  • each subblock may be intra-predicted according to the DC mode using the reference samples illustrated in FIG. 23 .
  • DCVal may be calculated using the upper and left reference samples. After calculating DC U and DC L by averaging the top and left reference samples, respectively, DCVal can be calculated as expressed in Equation 16.
  • the weights u and v may always be 1. Alternatively, it may be calculated depending on the number of top and left reference samples.
  • DCVal may be calculated as follows.
  • DCVal may be calculated by averaging the average DC U of the upper reference samples and the average DC B of the lower reference samples.
  • DCVal may be calculated by averaging the average DC L of the left reference samples and the average DC R of the right reference samples.
  • the average DC B of the lower reference samples may be determined as DCVal.
  • the average DC R of the right reference samples may be determined as DCVal.
  • DC U , DC B , DC L and DC R are calculated by averaging the top, bottom, left, and right reference samples, respectively, as expressed in Equation 17. Similarly, DCVal can be calculated.
  • the weights u and v may always be 1. Alternatively, it may be calculated depending on the number of reference samples on the top, bottom, left and right sides.
  • 24 is a block diagram illustrating an image decoding apparatus for decoding subblocks according to another embodiment of the present disclosure.
  • the image decoding apparatus includes, in addition to the intra predictor 542, a matrix-based prediction mode determiner 2410, a reference sample selector 2420, and a predicted sample inverter ( 2430) may be further included.
  • the matrix-based prediction mode determining unit 2410 parses the matrix-based prediction mode to determine the matrix-based prediction mode of the current block.
  • the reference sample selector 2420 may use available neighboring reference samples of the current subblock to perform matrix-based prediction. Alternatively, the reference sample selector 2420 may downsample or subsample neighboring reference samples to generate redH+redW size reference samples redRef.
  • reference samples to be used for prediction may be generated using left and top reference samples of the current subblock.
  • reference samples to be used for prediction may be generated using neighboring reference samples of the current subblock, as in the example of FIG. 26 .
  • prediction may be performed using a specific mode according to an agreement between the video encoding apparatus and the video decoding apparatus.
  • the specific mode may be DC, planar, vertical mode, or horizontal mode.
  • Reference samples to be used for prediction may be generated using the same reference samples.
  • VH_hor_order1 upper, lower, and left reconstructed samples may be used.
  • VH_hor_order1 upper, lower, and left reconstructed samples may be used.
  • after subsampling or downsampling is performed to generate redW up , redW down , and redH they may be used for matrix-based prediction.
  • the sizes of redW up , redW down , and redH may be implicitly determined based on nTbW and nTbH.
  • left, right and top reconstruction samples may be used.
  • after subsampling or downsampling is performed to generate redH left , redH right , and redW they may be used for matrix-based prediction.
  • the sizes of redH left , redH right , and redW may be implicitly determined based on nTbH and nTbW.
  • FIG. 28 is an exemplary diagram illustrating matrix-based prediction according to an embodiment of the present disclosure.
  • the intra predictor 542 performs matrix-based prediction on each subblock using reference samples. As illustrated in FIG. 28 , the intra prediction unit 542 performs matrix multiplication on a matrix according to a parsed mode and a reference sample vector having a size of redH+redW. In addition, prediction signals having a size of W red ⁇ H red may be generated by adding an offset value promised according to a mode or an offset value calculated from reference samples. In the example of FIG. 28, Pred red represents matrix-based predicted prediction samples. Meanwhile, when the reference samples illustrated in FIG.
  • the reference sample vector has a size of redW up +redW down +redH for a restoration order of VH_hor_order1
  • the reference sample vector has a size of redH left +redH right for a restoration order of VH_ver_order1. It has the size of +redW.
  • each of redH and redW may be determined as an integer value smaller than nTbH and nTbW according to an agreement between the video encoding apparatus and the video decoding apparatus based on the size of the subblock.
  • each of redH and redW may be determined as an integer value smaller than nTbH and nTbW according to an agreement between the video encoding apparatus and the video decoding apparatus based on the size of the subblock.
  • the matrix used for prediction has a size of (redW up +redW down +redH) ⁇ (W red ⁇ H red ).
  • each of redH and redW may be determined as an integer value smaller than nTbH and nTbW according to an agreement between the video encoding apparatus and the video decoding apparatus based on the size of the subblock.
  • the matrix used for prediction has a size of (redH left +redH right +redW) ⁇ (W red ⁇ H red ).
  • each of H red and W red may be determined as an integer value smaller than nTbH and nTbW according to an agreement between the video encoding apparatus and the video decoding apparatus based on the size of the subblock.
  • a matrix M k used for matrix-based prediction may be defined according to an agreement between the video encoding apparatus and the video decoding apparatus.
  • a matrix may be determined by parsing from a higher level (sequence, picture, adaptation parameter set (APS), etc.). When parsing is performed from a higher level, prediction may be performed on a lower unit (picture, slice, etc.) by selectively using a matrix parsed from the upper level.
  • additional interpolation may be performed to make the size of prediction samples nTbW ⁇ nTbH.
  • linear interpolation may be performed in the horizontal and vertical directions using reference samples, downsampled reference samples, or subsampled reference samples and prediction samples Pred red .
  • matrix-based prediction may be performed using the same matrix as in the case of using the left and top reference samples. In this case, after copying the lower reference samples to the upper reference samples, interpolation may be performed using the left and copied upper reference samples.
  • matrix-based prediction may be performed using the same matrix as in the case of using upper and left reference samples. In this case, after copying the right reference sample to the left reference samples, interpolation may be performed using the top and copied left reference samples.
  • interpolation in the horizontal and/or vertical directions may be performed using the restored upper, lower, and left reference samples.
  • interpolation in the horizontal and/or vertical directions may be performed using the restored left, right, and top reference samples.
  • linear interpolation may be performed based on a distance between reference samples used for interpolation and an interpolation position.
  • the prediction sample inversion unit 2430 is configured to perform the example of FIG. Likewise, final prediction samples may be generated by inverting matrix-based predicted prediction samples.
  • the pre-predicted signal pred(x,y) according to the intra prediction mode and the reference samples illustrated in FIGS. 32A and 32B are located.
  • a final prediction sample may be generated by weighting according to .
  • a final prediction sample may be calculated according to Equation 18.
  • u is the x-axis distance between pred(x,y) and R(-1,y)
  • v is pred(x,y) and R(x,nTbH) It can be determined in proportion to the y-axis distance between them.
  • u is the x-axis distance between pred(x,y) and R(nTbW,y)
  • v is the distance between pred(x,y) and R(x,-1). It may be determined in proportion to the y-axis distance.
  • the top reference sample and the left (or bottom) reference sample in the prediction direction at the (x,y) position A final prediction sample may be generated by weighted summing.
  • the final prediction sample may be generated by weighting the left reference sample and the top (or right) reference sample in the prediction direction at the (x,y) position.
  • FIG. 33 is a block diagram illustrating a video decoding apparatus for decoding subblocks according to another embodiment of the present disclosure.
  • the video decoding apparatus may further include a reference line selector 3310 in addition to the subblock divider 610, the intra predictor 542, and the prediction mode determiner 1010.
  • the reference line selector 3310 parses mrl_idx to determine the position of a reference sample line to be used for intra prediction.
  • mrl_idx may be one index of 0, 1, ..., n-1, and the mrl_idx+1 th adjacent reference sample line from the current block is used for intra prediction.
  • the subblock divider 610 determines whether and how to divide the current block into subblocks based on the intra prediction mode, and divides the current block into PUs and transform units (TUs).
  • the subblock partitioning unit 610 determines whether to divide a subblock by parsing a subblock partition flag when the TU and PU division is parsed at once. When the subblock division flag is 1, as described above, the subblock divider 610 divides the current block into subblocks.
  • the subblock divider 610 determines the division direction of the subblocks can be implicitly determined as a subblock partitioning mode in the vertical direction (ie, the current block is not partitioned in the horizontal direction).
  • the splitting direction of the subblocks is implicitly a horizontal direction. It may be determined as a subblock partitioning mode (ie, the current block is not partitioned in the vertical direction).
  • the subblock partitioning unit 610 determines whether to split the TU and PU by parsing the subblock partition flag when the TU and PU partitioning is independently parsed.
  • the subblock divider 610 divides the PU.
  • a direction or a division direction of a PU/TU may be implicitly determined as a vertical subblock division mode.
  • the subblock divider 610 divides the PU.
  • a direction or a partitioning direction of a PU/TU may be implicitly determined as a horizontal subblock partitioning mode.
  • Parsing of residual signals, entropy decoding, inverse quantization, and inverse transformation are performed on the TU for each subblock, and the intra prediction unit 542 determines the locations of reference samples for the PU, and then performs intra prediction.
  • Non-transitory recording media include, for example, all types of recording devices in which data is stored in a form readable by a computer system.
  • the non-transitory recording medium includes storage media such as an erasable programmable read only memory (EPROM), a flash drive, an optical drive, a magnetic hard drive, and a solid state drive (SSD).
  • EPROM erasable programmable read only memory
  • SSD solid state drive

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Abstract

서브블록 코딩 순서 변경 및 그에 따른 인트라 예측을 이용하는 비디오 코딩방법 및 장치에 관한 개시로서, 본 실시예는, 비디오 부호화 효율을 향상시키고 비디오 화질을 개선하기 위해 현재블록의 서브블록들에 대해 인트라 예측을 수행함에 있어서, 서브블록들의 부호화 순서 변경 시, 참조샘플들의 효율적인 제공 및 그를 이용하는 인트라 예측을 수행하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공한다.

Description

서브블록 코딩 순서 변경 및 그에 따른 인트라 예측을 이용하는 비디오 코딩방법 및 장치
본 개시는 서브블록 코딩 순서 변경 및 이에 따른 인트라 예측을 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.
ISP(Intra Sub-partitions) 기술은 현재블록에 대해 인트라 예측을 수행함에 있어서, 추가적으로 서브블록들로 분할하여 인트라 예측을 수행하는 기술이다. ISP는 ISP 모드로 분할할지 여부를 결정하는 플래그와 수평분할인지 수직분할인지를 결정하는 플래그를 이용하여 서브블록들로의 분할을 수행한다. 이때, 현재블록의 크기에 따라 2 개 또는 4 개의 서브블록들로 암시적으로 결정되어 현재블록이 서블블록들로 분할된다. 분할된 서브블록들은 수평분할 모드인 경우 상단에서 하단 방향으로, 수직분할 모드인 경우 좌측에서 우측으로 순차적으로 인트라 예측, 엔트로피 복원, 역양자화, 및 역변환을 이용하여 복원된다. 두 번째 서브블록부터는 이전에 복원된 서브블록의 복원샘플들을 사용하여 인트라 예측이 수행될 수 있다.
한편, 인트라 예측모드에 따라서는, 서브블록들의 복원 순서가 변경될 수 있다. 따라서, 부호화 효율을 향상시키고 화질을 개선하기 위해, 복원 순서에 따라 서브블록들의 인트라 예측방법이 추가적으로 개선될 필요가 있다.
본 개시는, 비디오 부호화 효율을 향상시키고 비디오 화질을 개선하기 위해 현재블록의 서브블록들에 대해 인트라 예측을 수행함에 있어서, 서브블록들의 부호화 순서 변경 시, 참조샘플들의 효율적인 제공 및 그를 이용하는 인트라 예측을 수행하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 영상 복호화 장치가 수행하는, 현재블록이 분할된 서브블록들을 복호화하는 방법에 있어서, 비트스트림으로부터 상기 현재블록의 인트라 예측모드, 상기 서브블록들의 분할모드, 및 코딩순서 플래그를 복호화하는 단계, 여기서, 상기 분할모드는 QT(Quadtree) 분할모드 및 VH 분할모드를 포함함; 상기 분할모드에 따라 상기 현재블록을 상기 서브블록들로 분할하는 단계; 상기 코딩순서 플래그에 기초하여 상기 서브블록들의 코딩순서를 결정하는 단계; 및 상기 인트라 예측모드를 이용하여 상기 코딩순서에 따라 순차적으로 상기 서브블록들을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 영상 부호화 장치가 수행하는, 현재블록이 분할된 서브블록들을 부호화하는 방법에 있어서, 상기 현재블록의 인트라 예측모드, 상기 서브블록들의 분할모드, 및 코딩순서 플래그를 결정하는 단계, 여기서, 상기 분할모드는 QT(Quadtree) 분할모드 및 VH 분할모드를 포함함; 상기 분할모드에 따라 상기 현재블록을 상기 서브블록들로 분할하는 단계; 상기 코딩순서 플래그에 기초하여 상기 서브블록들의 코딩순서를 결정하는 단계; 상기 인트라 예측모드를 이용하여 상기 코딩순서에 따라 순차적으로 상기 서브블록들을 부호화하는 단계; 및 상기 현재블록의 인트라 예측모드, 상기 서브블록들의 분할모드, 및 코딩순서 플래그를 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기 영상 부호화 방법은, 현재블록이 분할된 서브블록들을 부호화함에 있어서, 상기 현재블록의 인트라 예측모드, 상기 서브블록들의 분할모드, 및 코딩순서 플래그를 결정하는 단계, 여기서, 상기 분할모드는 QT(Quadtree) 분할모드 및 VH 분할모드를 포함함; 상기 분할모드에 따라 상기 현재블록을 상기 서브블록들로 분할하는 단계; 상기 코딩순서 플래그에 기초하여 상기 서브블록들의 코딩순서를 결정하는 단계; 상기 인트라 예측모드를 이용하여 상기 코딩순서에 따라 순차적으로 상기 서브블록들을 부호화하는 단계; 및 상기 현재블록의 인트라 예측모드, 상기 서브블록들의 분할모드, 및 코딩순서 플래그를 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기록매체를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 현재블록의 서브블록들에 대해 인트라 예측을 수행함에 있어서, 서브블록들의 부호화 순서 변경 시, 참조샘플들의 효율적인 제공 및 그를 이용하는 인트라 예측을 수행하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공함으로써,비디오 부호화 효율을 향상시키고 비디오 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 6은 본 개시의 일 실시예에 따른, 서브블록들을 복호화하는 영상 복호화 장치를 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 서브블록들의 분할모드들을 나타내는 예시도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 개시의 일 실시예에 따른 코딩순서를 나타내는 예시도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시의 일 실시예에 따른, QT 분할모드에 따른 복원 순서 및 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
도 10은 본 개시의 다른 실시예에 따른, 서브블록들을 복호화하는 영상 복호화 장치를 나타내는 블록도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 개시의 일 실시예에 따른, QT 분할모드에 따른 복원 순서를 나타내는 예시도이다.
도 12는 본 개시의 또다른 실시예에 따른, 서브블록들을 복호화하는 영상 복호화 장치를 나타내는 블록도이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른, 이중선형보간에 이용되는 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
도 14a 및 도 14b는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 이중선형보간에 이용되는 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
도 15a 및 도 15b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 선형보간에 이용되는 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른, VH 분할모드로 분할된 서브블록들의 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
도 17a 및 도 17b는 본 개시의 또다른 실시예에 따른, 이중선형보간에 이용되는 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
도 18a 및 도 18b는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 선형보간에 이용되는 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
도 19a 및 도 19b는 본 개시의 일 실시예에 따른, DC 예측에 이용되는 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
도 20은 본 개시의 다른 실시예에 따른, DC 예측에 이용되는 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
도 21a 및 도 21b는 본 개시의 또다른 실시예에 따른, DC 예측에 이용되는 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
도 22는 본 개시의 또다른 실시예에 따른, DC 예측에 이용되는 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
도 23은 본 개시의 또다른 실시예에 따른, DC 예측에 이용되는 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
도 24는 본 개시의 또다른 실시예에 따른, 서브블록들을 복호화하는 영상 복호화 장치를 나타내는 블록도이다.
도 25는 본 개시의 일 실시예에 따른, 행렬기반 예측에 이용되는 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
도 26은 본 개시의 다른 실시예에 따른, 행렬기반 예측에 이용되는 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
도 27은 본 개시의 또다른 실시예에 따른, 행렬기반 예측에 이용되는 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
도 28은 본 개시의 일 실시예에 따른, 행렬기반 예측을 나타내는 예시도이다.
도 29a 및 도 29b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 행렬기반 예측 시 보간을 나타내는 예시도이다.
도 30a 및 도 30b는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 행렬기반 예측 시 보간을 나타내는 예시도이다.
도 31은 본 개시의 일 실시예에 따른, 예측샘플들의 반전을 나타내는 예시도이다.
도 32a 및 도 32b는 본 개시의 일 실시예에 따른, PDPC 모드에 기초하는 예측샘플들의 생성을 나타내는 예시도이다.
도 33은 본 개시의 또다른 실시예에 따른, 서브블록들을 복호화하는 영상 복호화 장치를 나타내는 블록도이다.
도 34는 본 개시의 일 실시예에 따른 방향성 모드들을 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, 현재블록의 서브블록들에 대해 인트라 예측을 수행함에 있어서, 서브블록들의 부호화 순서 변경 시, 참조샘플들의 효율적인 제공 및 그를 이용하는 인트라 예측을 수행하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공한다.
이하의 실시예들은 영상 부호화 장치(video encoding device) 내 인트라 예측부(122), 및 영상 복호화 장치(video decoding device) 내 인트라 예측부(542)에 의해 수행될 수 있다.
영상 부호화 장치는, 현재블록의 인트라 예측에 있어서, 비트율 왜곡 최적화 측면에서 본 실시예와 관련된 시그널링 정보를 생성할 수 있다. 영상 부호화 장치는 엔트로피 부호화부(155)를 이용하여 이를 부호화한 후, 영상 복호화 장치로 전송할 수 있다. 영상 복호화 장치는 엔트로피 복호화부(510)를 이용하여 비트스트림으로부터 현재블록의 인트라 예측과 관련된 시그널링 정보를 복호화할 수 있다.
이하의 설명에서, '대상블록(target block)'이라는 용어는 전술한 바와 같은 현재블록 또는 코딩 유닛(CU, Coding Unit)과 동일한 의미로 사용될 수 있고, 또는 코딩 유닛의 일부 영역을 의미할 수도 있다.
또한, 하나의 플래그의 값이 참이라는 것은 플래그가 1로 설정되는 경우를 나타낸다. 또한, 하나의 플래그의 값이 거짓이라는 것은 플래그가 0으로 설정되는 경우를 나타낸다.
I. 인트라 예측 기술들
인트라 예측은, 전술한 바와 같이, 현재 부호화하려는 블록의 주변에 존재하는 샘플들을 참조하여 현재블록을 예측하는 방법이다. 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 예측(WAIP, Wide-angle Intra Prediction)에 따른 방향성 모드(-14 내지 -1 및 67 내지 80)를 갖는다.
또한, 인트라 예측은, MRLP(Multiple Reference Line intra Prediction), PDPC(Position Dependent intra Prediction Combination), ISP(Intra Sub-Partitions), MIP(Matrix-based Intra Prediction), MPM(Most Probable Mode) 등과 같은 예측 기술을 이용할 수 있다.
MRLP을 이용하는 인트라 예측 과정에 있어서, 영상 부호화/복호화 장치는 MRL(Multiple Reference Line)을 이용하여 더 많은 참조 라인들을 사용할 수 있다. MRL이 적용되는 경우, 영상 부호화/복호화 장치는, 원래의 참조 라인 외에 현재블록의 상단 및 좌변에 추가된 2 개의 라인의 샘플들을 이용하여 현재블록에 대한 인트라 예측을 수행할 수 있다. MRL 적용 시 참조 라인의 선택을 위해, 참조 라인을 표시하는 인덱스(mrl_idx)가 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다.
인트라 예측에 있어서, 규칙 기반의 예측방법 중의 하나가 PDPC(Position Dependent intra Prediction Combination)이다. 즉, 인트라 예측을 수행하는 대상블록의 부호화 정보와 대상블록과 공간적으로 인접한 주변 화소들을 활용하여, 기정의된 연산을 기반으로 예측자(predictor)가 생성될 수 있다.
PDPC는, 현재블록의 인트라 예측자를 생성하기 위하여 특정 인트라 예측모드에 따라 생성된 예측샘플들을 조정(modify)한다. 여기서, 특정 인트라 예측모드는, 도 3a에 예시된 예측모드들 중, planar, DC, 수평(18번 예측모드), 수직(50번 예측모드), 좌하향 대각선의 방향성 모드(2번 예측모드)와 이에 근접하는 15 개의 방향성 모드, 및 우상향 대각선의 방향성 모드(66번 예측모드)와 이에 근접하는 15 개의 방향성 모드를 포함한다.
PDPC에서는, 특정 인트라 예측모드에 따라 생성된 현재블록의 예측샘플들에 대해, 기정의된 가중치와 주변 화소의 위치 정보를 사용하여, 화소별 값이 조정되어 예측샘플이 생성될 수 있다.
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.
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.
인트라 예측을 수행하는 현재블록의 주변 화소들과 현재블록의 부호화 정보를 사용하여, 기정의된 행렬(matrix) 연산을 기반으로 예측자가 생성될 수 있다. 이러한 규칙 기반의 예측방법을 MIP라 한다.
MIP는 기정의된 행렬 연산을 이용하여 인트라 예측자의 전부 또는 일부를 생성한다. 예측자의 일부가 생성된 경우, MIP는 일부 예측자를 사용하여 업샘플링 또는 업스케일링을 위한 보간(interpolation)을 추가적으로 수행함으로써, 현재블록의 크기와 동일한 최종 인트라 예측샘플들을 생성할 수 있다.
한편, MIP는 현재블록과 공간적으로 인접한 화소들 중 일부의 화소들을 선택적으로 선별하여 현재블록의 주변 화소들로 사용할 수 있다. 다른 실시예로서, MIP는 서브샘플링, 다운스케일링 등의 방법에 기반하는 연산에 따라 유도된 값들을 행렬 연산에 사용할 수도 있다.
MPM(Most Probable Mode) 기술은, 현재블록의 인트라 예측 시 주변 블록의 인트라 예측모드를 이용한다. 영상 부호화 장치는, 예측모드의 인덱스를 대신하여 MPM 리스트의 인덱스를 전송함으로써, 인트라 예측모드의 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.
II. 본 개시에 따른 서브블록들의 인트라 예측
이하의 실시예들은, 영상 복호화 장치를 중심으로 기술되나, 영상 부호화 장치에서도 동일하게 구현될 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른, 서브블록들을 복호화하는 영상 복호화 장치를 나타내는 블록도이다.
영상 복호화 장치는 현재블록의 예측모드가 인트라 예측인 경우, 현재블록을 다수의 서브블록들로 분할하여 순차적으로 복호화할 수 있다. 영상 복호화 장치는 서브블록 분할부(610), 서브블록 코딩순서 결정부(620), 및 서브블록 복원부(630)를 포함한다.
서브블록들의 예측모드는 현재블록의 복호화된 예측모드와 동일한 모드일 수 있다. 영상 복호화 장치는 각 서브블록들에 대해 파싱받은 잔차신호들의 엔트로피 복호화, 역양자화 및 역변환을 수행한 후, 예측된 신호들과 합하여 복원 픽셀값들을 생성한다. 이후, 복원 픽셀값들은 다음 서브블록의 순차적인 예측을 위해 참조샘플들로 사용될 수 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 서브블록들의 분할모드들을 나타내는 예시도이다.
서브블록 분할부(610)는 서브블록들로의 분할 여부 및 분할 방법을 결정한다. 서브블록 분할부(610)는 비트스트림으로부터 서브블록 분할 플래그 SB_flag를 파싱하여 서브블록 분할 여부를 결정할 수 있다. 서브블록 분할부(610)는 분할모드를 파싱하여 서브블록들의 분할 방법을 결정할 수 있다. 현재블록에 대해, 도 7에 예시된 바와 같이, 쿼드트리(Quadtree, 이하 'QT') 분할모드, 또는 VH(수직수평) 분할모드가 적용될 수 있다. VH 분할모드는 수평/수직 방향의 N 개의 서브블록 분할(Hor split 및 Ver split)을 나타낸다. 도 7의 예시에서, W는 현재블록의 너비를 나타내고, H는 현재블록의 높이를 나타낸다.
2 개의 서브블록들로 분할되는 경우, 분할 비율 M1:M2는 1:1, 3:1, 1:3 등일 수 있다. 분할 비율은 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 의해 기설정된 비율이 사용될 수 있다. 또는, 분할 비율이 인트라 예측모드에 기초하여 결정되거나 또는 파싱된 분할모드에 따라 결정될 수 있다.
서브블록 분할부(610)는 VH 분할모드의 경우, 분할 방향을 지시하는 플래그(ver_flag)를 파싱하여 수직 방향 또는 수평 방향의 분할을 결정할 수 있다. 또한, 현재블록의 크기(W 및/또는 H)에 기초하여 서브블록들의 개수 N이 암시적으로(implicitly) 결정될 수 있다.
이하, 분할 방법은 분할모드일 수 있다. 또한, 분할모드가 VH 분할모드인 경우 분할 방향을 포함할 수 있다.
서브블록 코딩순서 결정부(620)는 코딩순서 플래그(SB_order_flag)를 파싱하여 서브블록들의 코딩순서를 결정할 수 있다. SB_order_flag에 따른 코딩순서의 실시예들은 도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시의 일 실시예에 따른, QT 분할모드에 따른 복원 순서 및 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
서브블록 복원부(630)는, 현재블록이 QT 분할모드에 따라 서브블록들로 분할되고 SB_order_flag가 1인 경우, 도 9a 또는 도 9b에 예시된 바와 같은 코딩순서로 서브블록들을 순차적으로 복원할 수 있다. 이러한 코딩순서는 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 결정될 수 있다.
서브블록 복원부(630)는 서브블록 단위로 순차적으로 복원을 수행한다. 서브블록 복원부(630)는 현재 서브블록의 복원을 위해, 이전 서브블록들의 복원샘플들을 현재 서브블록의 인트라 예측을 위한 참조샘플들로 사용할 수 있다. 또한, QT 분할된 경우, 도 9a 및 도 9b에 예시된 바와 같이, 서브블록 복원부(630)는 우하단 서브블록에 대해 현재블록의 상단 및 좌측 복원샘플들을 참조샘플들로 이용할 수 있다.
도 10은 본 개시의 다른 실시예에 따른, 서브블록들을 복호화하는 영상 복호화 장치를 나타내는 블록도이다.
일 예로서, 영상 복호화 장치는 인트라 예측모드에 따라 QT 분할의 코딩순서를 암시적으로 결정할 수 있다. 인트라 예측모드를 결정하기 위해, 영상 복호화 장치는 예측모드 결정부(1010)을 추가로 포함할 수 있다.
서브블록 분할부(610)에 의해 QT 분할이 결정된 경우, 예측모드 결정부(1010)에서 파싱받은 현재블록의 인트라 예측모드 M에 따라, 서브블록 코딩순서 결정부(620)는 암시적으로 복원순서를 결정할 수 있다. 또한, 서브블록 코딩순서 결정부(620)는 WAIP에 따른 예측모드를 이용하여 복원순서를 유도할 수 있다.
일 예로서, 방향성 모드가 M>V(Vertical mode, 도 3a의 예시에서 50번 모드)인 경우, 도 11a에 예시된 순서대로 서브블록들이 복원될 수 있다. 도 11a의 예시에서 복원순서는 1-2-3-4의 순이다. 또한, 실시예에 따라 1-3-2-4의 순서로 서브블록들이 복원될 수 있다.
다른 예로서, 방향성 모드가 M<H(Horizontal mode, 도 3a의 예시에서 18번 모드)인 경우, 도 11b에 예시된 순서대로 서브블록들이 복원될 수 있다. 도 11b의 예시에서 복원순서는 1-2-3-4의 순이다. 또한, 실시예에 따라 1-3-2-4의 순서로 서브블록들이 복원될 수 있다.
전술한 바와 같이, 서브블록 복원부(630)는 서브블록 분할부(610)와 서브블록 코딩순서 결정부(620)에 의해 결정된 분할 방법과 코딩순서에 따라 각 서브블록을 순차적으로 복원한다. 서브블록 복원부(630)는 서브블록 내의 변환단위(Transform Unit, TU)에 따라 잔차신호들을 복원하고 예측된 값들과 더함으로써, 서브블록의 샘플값들을 복원한다. 이때, 잔차신호들의 복원은 엔트로피 복호화, 역양자화 및 역변환의 순서로 순차적으로 수행된다.
도 12는 본 개시의 또다른 실시예에 따른, 서브블록들을 복호화하는 영상 복호화 장치를 나타내는 블록도이다.
일 예로서, SB_order_flag=1인 경우, 서브블록 복원부(630)는 서브블록 예측모드 결정부(1210) 및 참조샘플 선정부(1220)를 포함할 수 있다.
서브블록 예측모드 결정부(1210)는 서브블록들의 분할 방법과 현재 서브블록의 위치에 기반하여 현재 서브블록의 인트라 예측모드를 결정할 수 있다. 참조샘플 선정부(1220)는 예측모드에 따라 현재 서브블록의 인트라 예측에 사용될 참조샘플들을 생성한다. 서브블록 복원부(630)는 현재 서브블록에 대해 참조샘플들을 기반으로 인트라 예측을 수행하여 예측샘플들을 생성한 후, 예측샘플들과 복원된 잔차신호들을 더함으로써, 현재 서브블록의 샘플값들을 복원할 수 있다.
한편, 도 12에 예시된 구성요소들을 이용하여, 영상 복호화 장치는 현재블록을 다수의 서브블록들로 분할하여 순차적으로 복호화하는 방법을 수행할 수 있다. 또한, 이러한 방법은 영상 부호화 장치가 수행하는 현재블록의 부호화 방법의 일부로 포함될 수 있다.
일 예로서, QT 분할된 서브블록들이고 SB_order_flag=1인 경우, 영상 복호화 장치는 서브블록별로 도 9a 또는 도 9b에 예시된 바와 같은 참조샘플들을 사용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 이때, 우하단의 서브블록 d는 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 특정한 예측모드로 예측될 수 있다. 여기서, 특정한 예측모드는, 예컨대, DC, planar, IBC 모드 등일 수 있다.
또한, QT_order1에 대해 우하단 서브블록의 coded_block_flag는 암시적으로 1로 유도될 수 있다. 여기서, coded_block_flag은, 블록 내 0이 아닌 양자화된 계수가 존재 시 1로 설정되고, 모든 양자화된 계수가 0일 시 0으로 설정된다.
또한, QT 분할된 서브블록들의 위치에 따라 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속된 커널을 이용하여 변환 및 역변환이 수행될 수 있다.
일 실시예로서, QT 분할된 각 서브블록은 이중선형보간(bilinear interpolation) 기반 예측을 이용하여 인트라 예측될 수 있다.
이중선형보간 기반 예측이 수행되는 경우, 서브블록 a와 d에 사용되는 참조 샘플들은 도 13에 예시된 바와 같다. 서브블록 d의 경우, TR 샘플을 복사하여 우측 참조샘플들이 생성될 수 있으며 BL 샘플을 복사하여 하단 참조샘플들이 생성될 수 있다.
QT 분할된 서브블록들의 복원 순서를 따르는 서브블록 b와 c에 대해, 다음과 같은 참조샘플들을 사용하여 이중선형보간 기반 예측이 수행될 수 있다.
먼저, 도 9a에 예시된 바와 같은 복원 순서를 이용하는 경우를 기술한다.
서브블록 b의 경우, 도 14a의 예시와 같이, TR과 BR 중 더 가까운 샘플값을 복사하여 우측 참조샘플들이 생성될 수 있다. 또는, BR 값을 복사한 BR'과 TR을 선형보간하여 우측 참조샘플들이 생성할 수 있다.
서브블록 c의 경우, 도 14a의 예시와 같이, TL과 TR 중 더 가까운 샘플값을 복사하여 상단 참조샘플들이 생성될 수 있다. 또는, TL과 TR을 선형보간하여 상단 참조샘플들이 생성될 수 있다. 한편, 도 14a의 예시와 같이, BL과 BR 중 더 가까운 샘플값을 복사하여 하단 참조샘플들이 생성될 수 있다. 또는, BL과 BR'을 선형보간하여 하단 참조샘플들이 생성할 수 있다. 다른 예로서, 서브블록 c의 상단 참조샘플들로서 현재블록의 상단 참조샘플들을 사용하여 이중선형보간 기반 예측이 수행될 수 있다.
다음, 도 9b에 예시된 바와 같은 복원 순서를 이용하는 경우를 기술한다.
서브블록 b의 경우, 도 14b의 예시와 같이, TL과 BL 중 더 가까운 샘플값을 복사하여 좌측 참조샘플들이 생성될 수 있다. 또는, TL과 BL을 선형보간하여 좌측 참조샘플들이 생성될 수 있다. 한편, 도 14b의 예시와 같이, TR과 BR 중 더 가까운 샘플값을 복사하여 우측 참조샘플들이 생성될 수 있다. 또는, TR과 BR'을 선형보간하여 우측 참조샘플들이 생성될 수 있다. 다른 예로서, 서브블록 b의 좌측 참조샘플들로서 현재블록의 좌측 참조샘플들을 사용하여 이중선형보간 기반 예측이 수행될 수 있다.
서브블록 c의 경우, 도 14b의 예시와 같이, BL과 BR 중 더 가까운 샘플값을 복사하여 하단 참조샘플들이 생성될 수 있다. 또는, BL'과 BR'을 선형보간하여 하단 참조샘플들이 생성될 수 있다.
다른 예로서, a, b 및 c 서브블록들에 대해, 예측모드가 방향성 모드 M인 경우, M 모드로 예측한 픽셀과 M 모드를 180도 회전한 M' 모드로 예측한 예측 픽셀에 거리기반 선형보간을 적용하여, 최종 예측 픽셀이 생성될 수 있다. 도 9a에 예시된 복원 순서를 이용하는 경우, 도 15a의 예시와 같이, 이전에 복원된 서브블록들의 참조샘플들을 사용하여 두 방향성 예측 샘플들의 선형보간이 수행될 수 있다. 도 9b에 예시된 복원 순서를 이용하는 경우, 도 15b의 예시와 같이, 두 방향성 예측 샘플들의 선형보간이 수행될 수 있다. 이때, 우하단 서브블록의 경우, 현재블록의 상단 및 좌측 참조샘플을 이용하여 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 의한 특정 모드로 예측이 수행될 수 있다. 또는, 현재블록의 인트라 예측모드에 따라 현재블록의 상단 및 좌측 참조샘플들을 이용하여 인트라 예측이 수행될 수 있다.
또는, M' 모드 방향의 참조샘플들이 존재하지 않는 경우, M 모드에 따라 현재블록의 예측이 수행될 수 있다. 또는, 가장 가까운 사용 가능한 참조샘플을 패딩한 후, 두 개의 방향성 모드에 따른 예측샘플들 간의 선형보간 예측이 수행될 수 있다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른, VH 분할모드로 분할된 서브블록들의 참조샘플들을 나타내는 예시도이다.
한편, 서브블록들이 VH 분할모드로 분할된 경우, 도 16에 예시된 바와 같은 참조샘플들을 사용하여 서브블록별로 인트라 예측이 수행될 수 있다. VH_hor_order1인 경우, 최하단 서브블록은 현재블록의 상단 및 좌측 복원샘플들을 참조샘플들로 이용할 수 있다. 나머지 서브블록들은 이전 서브블록의 복원샘플들을 추가적으로 참조샘플들로 이용할 수 있다. 또한, VH_ver_order1인 경우, 최우측 서브블록은 현재블록의 상단 및 좌측 복원샘플들을 참조샘플들로 이용할 수 있다. 나머지 서브블록들은 이전 서브블록들의 복원샘플들을 추가적으로 참조샘플들로 이용할 수 있다.
일 실시예로서, VH_hor_order1인 경우, 최하단 서브블록은 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 특정한 예측모드로 예측될 수 있다. 또한, VH_ver_order1인 경우, 최우측 서브블록은 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 특정한 예측모드로 예측될 수 있다. 여기서, 특정한 예측모드는, 예컨대, DC, planar, IBC 모드 등일 수 있다.
다른 실시예로서, VH 분할된 각 서브블록은 이중선형보간(bilinear interpolation) 기반의 예측을 이용하여 인트라 예측될 수 있다.
먼저, 도 17a의 예시를 이용하여 VH_ver_order1인 경우를 기술한다.
도 17a에 예시된 바와 같이, BL 참조샘플 및/또는 BR 참조샘플을 기반으로 하단 참조샘플들이 생성될 수 있다. 첫 번째로 예측되는 최우측 블록에 대해. TR 샘플을 기반으로 우측 참조샘플들을 생성하고, BL 샘플을 기반으로 하단 참조샘플을 생성한 후, 이중선형 보간 예측이 수행될 수 있다. 이후에 예측되는 블록들에 대해, BR 샘플을 복사한 BR' 샘플, 및 BL 샘플을 선형보간하여 하단 참조샘플들을 생성한 후, 이중선형 보간 예측이 수행될 수 있다.
다음, 도 17b의 예시를 이용하여 VH_hor_order1인 경우를 기술한다.
도 17b에 예시된 바와 같이, TR 참조샘플 및/또는 BR 참조샘플을 기반으로 우측 참조샘플들이 생성될 수 있다. 첫 번째로 예측되는 최하단 블록에 대해. TR 샘플을 기반으로 우측 참조샘플들을 생성하고, BL 샘플을 기반으로 하단 참조샘플을 생성한 후, 이중선형 보간 예측이 수행될 수 있다. 이후에 예측되는 블록들에 대해, BR 샘플을 복사한 BR' 샘플, 및 TR 샘플을 선형보간하여 우측 참조샘플들을 생성한 후, 이중선형 보간 예측이 수행될 수 있다.
다른 실시예로서, VH 분할된 각 서브블록은 선형보간 기반의 예측을 이용하여 인트라 예측될 수 있다.
상단과 하단, 또는 좌측과 우측 참조샘플들이 모두 사용 가능한 경우, 참조샘플들과 예측 픽셀 간의 거리를 기반으로 가중합 예측이 수행될 수 있다. 이때, 사용 가능한 참조샘플들의 위치에 따라 특정 방향성 모드인 경우, 선형보간 예측이 수행될 수 있다. 또한, 선형보간 예측에 사용되는 참조샘플들의 위치가 정수 위치가 아닌 경우, 가장 가까운 정수 픽셀 또는 주변 참조샘플을 이용하여 참조샘플을 보간한 후, 보간된 참조샘플을 이용하여 선형보간 예측이 수행될 수 있다.
예컨대, VH_hor_order1이고, DigTL≤M≤DigTR 범위의 방향성 모드인 경우, 도 18a에 예시된 바와 같이 선형보간 예측이 사용될 수 있다. 첫 번째로 예측되는 최하단 블록에 대해. M 모드를 기반으로 예측이 수행되거나, BL 참조샘플을 기반으로 하단 참조샘플들을 생성한 후 선형보간 예측이 수행될 수 있다. 이후에 예측되는 블록들에 대해, 방향성 모드에 따라 우하단 참조샘플들이 필요한 경우 BR 샘플을 기반으로 우하단 참조샘플들을 생성한 후, 선형 보간예측이 수행될 수 있다.
또한, VH_ver_order1이고, DigTR≤M≤DigBR 범위의 방향성 모드인 경우, 도 18b에 예시된 바와 같이 선형보간 예측이 사용될 수 있다. 첫 번째로 예측되는 최우측 블록에 대해. M 모드를 기반으로 예측이 수행되거나, TR 참조샘플을 기반으로 우측 참조샘플들을 생성한 후 선형보간 예측이 수행될 수 있다. 이후에 예측되는 블록들에 대해, 방향성 모드에 따라 우하단 참조샘플들이 필요한 경우 BR 샘플을 기반으로 우하단 참조샘플들을 생성한 후, 선형 보간예측이 수행될 수 있다.
이하, VH 분할모드에 대해 DC 모드를 이용하여 각 서브블록을 인트라 예측하는 방법을 기술한다. 먼저, 복원 순서가 VH_ver_order1인 경우를 기술한다.
가장 먼저 복원되는 최우측 서브블록은, 수학식 1 및 수학식 2에 표현된 바와 같이, DC 모드를 이용하여 인트라 예측될 수 있다. 이때, 예측에 이용되는 참조샘플들의 위치는 도 19a에 예시된 바와 같이, 상단이다.
Figure PCTKR2022012238-appb-img-000001
Figure PCTKR2022012238-appb-img-000002
여기서, p[x][y]는 (x,y) 위치의 픽셀값을 나타내고, p[0][0]은 서브블록의 좌상단 픽셀값을 나타낸다. 또한, nTbW는 서브블록의 너비이고, nTbH는 서브블록의 높이이다.
다른 예로서, 최우측 서브블록에 대해, 수학식 3에 표현된 바와 같이, DC값(DCVal)이 산정될 수 있다. 이때, 예측에 이용되는 참조샘플들의 위치는 도 19b에 예시된 바와 같이 상단이다.
Figure PCTKR2022012238-appb-img-000003
여기서, p[nTbW][-1], …, p[1.5·nTbW-1][-1]의 참조샘플들이 사용 가능하지 않은 경우, p[nTbW-1][-1]의 참조샘플을 복사하여 해당 참조샘플들이 생성될 수 있다.
한편, 최우측 서브블록을 제외한 나머지 서브블록들에 대해, 서브블록의 nTbW 및 nTbH에 기초하여, 수학식 4 내지 수학식 6에 표현된 바와 같이 DCVal이 산정될 수 있다. 이때, 예측에 이용되는 참조샘플들의 위치는 도 20에 예시된 바와 같이, 상단 및 좌측이다.
Figure PCTKR2022012238-appb-img-000004
Figure PCTKR2022012238-appb-img-000005
Figure PCTKR2022012238-appb-img-000006
다른 예로서, 'nTbW > nTbH'인 경우, 수학식 5를 대신하여 수학식 7 또는 수학식 8에 표현된 바와 같이, 상단 또는 우측 참조샘플들을 이용하여 DCVal이 산정될 수 있다.
Figure PCTKR2022012238-appb-img-000007
Figure PCTKR2022012238-appb-img-000008
또한, 'nTbW < nTbH'인 경우, 수학식 6를 대신하여 수학식 7에 표현된 바와 같이, 상단 참조샘플들을 이용하여 DCVal이 산정될 수 있다.
또한, 실시예에 따라 'nTbW < nTbH'인 경우도 'nTbW > nTbH'인 경우와 동일하게, 현재 서브블록의 상단 및 우측 참조샘플들을 이용하여 DCVal이 산정될 수 있다.
다음, 복원 순서가 VH_hor_order1인 경우를 기술한다.
가장 먼저 복원되는 최하단 서브블록은, 수학식 9 및 수학식 2에 표현된 바와 같이, DC 모드를 이용하여 인트라 예측될 수 있다. 이때, 예측에 이용되는 참조샘플들의 위치는 도 21a에 예시된 바와 같이 좌측이다.
Figure PCTKR2022012238-appb-img-000009
다른 예로서, 최하단 서브블록에 대해, 수학식 10에 표현된 바와 같이, DCVal이 산정될 수 있다. 이때, 예측에 이용되는 참조샘플들의 위치는 도 21a에 예시된 바와 같이 좌측이다.
Figure PCTKR2022012238-appb-img-000010
예측에 이용되는 참조샘플들의 위치는 도 21b에 예시된 바와 같다. 이때, p[-1][nTbH], …, p[-1][1.5·nTbH-1]의 참조샘플들이 사용 가능하지 않은 경우, p[-1][nTbH-1]의 참조샘플을 복사하여 해당 참조샘플들이 생성될 수 있다.
한편, 최하단 서브블록을 제외한 나머지 서브블록들에 대해, 서브블록의 nTbW 및 nTbH에 기초하여, 수학식 11 내지 수학식 13에 표현된 바와 같이 DCVal이 산정될 수 있다. 이때, 예측에 이용되는 참조샘플들의 위치는 도 22에 예시된 바와 같이 좌측 및 하단이다.
Figure PCTKR2022012238-appb-img-000011
Figure PCTKR2022012238-appb-img-000012
Figure PCTKR2022012238-appb-img-000013
다른 예로서, 'nTbW > nTbH'인 경우, 수학식 12를 대신하여 수학식 14에 표현된 바와 같이, 좌측 참조샘플들을 이용하여 DCVal이 산정될 수 있다.
Figure PCTKR2022012238-appb-img-000014
또한, 'nTbW < nTbH'인 경우, 수학식 13를 대신하여 수학식 14 또는 수학식 15에 표현된 바와 같이, 좌측 또는 하단 참조샘플들을 이용하여 DCVal이 산정될 수 있다.
Figure PCTKR2022012238-appb-img-000015
또한, 실시예에 따라 'nTbW > nTbH'인 경우도 'nTbW < nTbH'인 경우와 동일하게, 현재 서브블록의 좌측 및 하단 참조샘플들을 이용하여 DCVal이 산정될 수 있다.
이하, QT 분할모드에 대해 DC 모드를 이용하여 각 서브블록을 인트라 예측하는 방법을 기술한다. QT 분할모드로 분할되고 도 9a 또는 도 9b의 예시된 순서로 복원되는 경우를 가정한다. 이때, 각 서브블록은 도 23에 예시된 참조샘플들을 사용하여 DC 모드에 따라 인트라 예측될 수 있다.
가장 먼저 복원되는 우하단 서브블록의 경우, 상단 및 좌측 참조샘플들을 이용하여 DCVal이 계산될 수 있다. 상단과 좌측 참조샘플들을 각각 평균하여, DCU 및 DCL를 산정한 후, 수학식 16에 표현된 바와 같이, DCVal이 산정될 수 있다.
Figure PCTKR2022012238-appb-img-000016
여기서, 가중치 u 및 v는 항상 1일 수 있다. 또는, 상단 및 좌측 참조샘플들의 개수에 의존하여 산정될 수 있다.
한편, 'nTbW!=nTbH'인 경우, DCVal은 다음과 같이 산정될 수 있다. 'nTbW>nTbH'인 경우, DCVal=DCU로 결정될 수 있다. 반면, 'nTbH>nTbW'인 경우, DCVal=DCL로 결정될 수 있다.
우상단 서브블록의 경우, 상단 참조샘플들의 평균 DCU과 하단 참조샘플들의 평균 DCB을 가중 평균하여 DCVal이 산정될 수 있다. 또한, 좌하단 서브블록의 경우, 좌측 참조샘플들의 평균 DCL과 우측 참조샘플들의 평균 DCR을 가중 평균하여 DCVal이 산정될 수 있다. 이때, 우상단 서브블록의 경우, 하단 참조샘플들의 평균 DCB이 DCVal로 결정될 수 있다. 또한, 좌하단 서브블록의 경우 우측 참조샘플들의 평균 DCR이 DCVal로 결정될 수 있다.
가장 마지막에 복원되는 좌상단 서브블록의 경우, 상단, 하단, 좌측, 및 우측의 참조샘플들을 각각 평균하여, DCU, DCB, DCL 및 DCR를 산정한 후, 수학식 17에 표현된 바와 같이, DCVal이 산정될 수 있다.
Figure PCTKR2022012238-appb-img-000017
여기서, 가중치 u 및 v는 항상 1일 수 있다. 또는, 상단, 하단, 좌측 및 우측의 참조샘플들의 개수에 의존하여 산정될 수 있다.
이하, 행렬기반 예측모드를 이용하여 각 서브블록을 인트라 예측하는 방법을 기술한다.
도 24는 본 개시의 또다른 실시예에 따른, 서브블록들을 복호화하는 영상 복호화 장치를 나타내는 블록도이다.
행렬기반 예측모드에 따른 서브블록별 인트라 예측을 수행하기 위해, 영상 복호화 장치는 인트라 예측부(542) 외에 행렬기반 예측모드 결정부(2410), 참조샘플 선정부(2420) 및 예측샘플 반전부(2430)를 추가로 포함할 수 있다.
행렬기반 예측모드 결정부(2410)는 행렬기반 예측모드를 파싱하여 현재블록의 행렬기반 예측모드를 결정한다.
참조샘플 선정부(2420)는, 행렬 기반 예측을 수행하기 위해, 현재 서브블록의 사용 가능한 주변 참조샘플들을 이용할 수 있다. 또는, 참조샘플 선정부(2420)는, 주변 참조샘플들을 다운샘플링 또는 서브샘플링하여 redH+redW 크기의 참조샘플들(redRef)을 생성할 수 있다.
서브블록들의 복원 순서가 VH_hor_order0 또는 VH_ver_order0인 경우, 도 25의 예시와 같이, 현재 서브블록의 좌측 및 상단 참조샘플들을 이용하여 예측에 사용될 참조샘플들이 생성될 수 있다.
또한, 서브블록들의 복원 순서가 VH_hor_order1 또는 VH_ver_order1인 경우, 도 26의 예시와 같이, 현재 서브블록의 주변 참조샘플들을 이용하여 예측에 사용될 참조샘플들이 생성될 수 있다.
한편, 가장 먼저 복원이 수행되는 서브블록의 경우, 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따른 특정 모드를 이용하여 예측이 수행될 수 있다. 여기서, 특정 모드는 DC, planar, 수직 모드, 수평모드 등이 될 수 있다.
다른 예로서, 복원 순서가 VH_hor_order1 또는 VH_ver_order1인 경우, 첫 번째로 복원되는 최하단 블록(VH_hor_order1인 경우) 또는 최우측 서브블록(VH_ver_order1인 경우)을 제외한 나머지 서브블록들에 대해, 도 27에 예시된 바와 같은 참조샘플들을 이용하여 예측에 사용될 참조샘플들이 생성될 수 있다.
VH_hor_order1인 경우, 상단, 하단 및 좌측의 복원샘플들이 사용될 수 있다. 또는, 서브샘플링 또는 다운샘플링을 수행하여 redWup, redWdown 및 redH을 생성한 후, 이들이 행렬기반 예측에 이용될 수 있다. 이때, redWup, redWdown 및 redH의 크기는 nTbW 및 nTbH에 기초하여 암시적으로 결정될 수 있다.
VH_ver_order1의 경우, 좌측, 우측 및 상단의 복원샘플들이 사용될 수 있다. 또는, 서브샘플링 또는 다운샘플링을 수행하여 redHleft, redHright 및 redW를 생성한 후, 이들이 행렬기반 예측에 이용될 수 있다. 이때, redHleft, redHright 및 redW의 크기는 nTbH 및 nTbW에 기초하여 암시적으로 결정될 수 있다.
도 28은 본 개시의 일 실시예에 따른, 행렬기반 예측을 나타내는 예시도이다.
인트라 예측부(542)는 참조샘플들을 이용하여 각 서브블록에 대해 행렬기반 예측을 수행한다. 인트라 예측부(542)는, 도 28에 예시된 바와 같이, 파싱받은 모드에 따른 행렬과 redH+redW 크기의 참조샘플 벡터에 대해 행렬 곱셈을 수행한다. 또한, 모드에 따라 약속된 오프셋 값 또는 참조샘플들로부터 계산된 오프셋 값을 더하여 Wred×Hred 크기의 예측 신호들이 생성될 수 있다. 도 28의 예시에서 Predred는 행렬기반 예측된 예측샘플들을 나타낸다. 한편, 도 27에 예시된 참조샘플들을 이용하는 경우, VH_hor_order1인 복원 순서에 대해 참조샘플 벡터는 redWup+redWdown+redH의 크기를 갖고, VH_ver_order1인 복원 순서에 대해 참조샘플 벡터는 redHleft+redHright+redW의 크기를 갖는다.
일 예로서, redH=nTbH 및 redW=nTbW일 수 있다. 또는, redH와 redW 각각은 서브블록의 크기에 기반하여 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 nTbH와 nTbW보다 작은 정수 값으로 결정될 수 있다.
다른 예로서, 도 27에 예시된 참조샘플들을 이용하는 경우, VH_hor_order1인 복원 순서에 대해 redWup=redWdown=nTbW 및 redH=nTbH일 수 있다. 또는, redH와 redW 각각은 서브블록의 크기에 기반하여 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 nTbH와 nTbW보다 작은 정수 값으로 결정될 수 있다. 이때, 예측에 이용되는 행렬은 (redWup+redWdown+redH)×(Wred×Hred)의 크기를 갖는다.
또한, VH_ver_order1인 복원 순서에 대해 redHleft=redHright=nTbH 및 redW=nTbW일 수 있다. 또는, redH와 redW 각각은 서브블록의 크기에 기반하여 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 nTbH와 nTbW보다 작은 정수 값으로 결정될 수 있다. 이때, 예측에 이용되는 행렬은 (redHleft+redHright+redW)×(Wred×Hred)의 크기를 갖는다.
일 예로서, Wred=nTbW 및 Hred=nTbH일 수 있다. 또는, Hred와 Wred 각각은 서브블록의 크기에 기반하여 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 nTbH와 nTbW보다 작은 정수 값으로 결정될 수 있다.
행렬 기반 예측에 사용되는 행렬 Mk는 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 정의될 수 있다. 또한, 상위레벨(시퀀스, 픽처, APS(Adaptation Parameter Set) 등)로부터 파싱받아 행렬이 결정될 수 있다. 상위레벨로부터 파싱받는 경우, 하위단위(픽처, 슬라이스 등)은 상위레벨로부터 파싱받은 행렬을 선택적으로 사용하여 예측이 수행될 수 있다.
Wred<nTbW 및/또는 Hred<nTbH인 경우, 예측샘플들의 크기를 nTbW×nTbH로 만들기 위해 추가적인 보간이 수행될 수 있다. 예컨대, 참조샘플들, 다운샘플링된 참조샘플들 또는 서브샘플링된 참조샘플들과 예측샘플들인 Predred를 이용하여 수평, 수직방향으로 선형보간이 수행될 수 있다. 일 예로서, nTbW=8, nTbH=4, Wred=4 및 Hred=4인 서브블록의 수평방향 보간 실시예는 도 29a에 예시된 바와 같다. 다른 예로서, nTbW=8, nTbH=8, Wred=4 및 Hred=4인 서브블록의 수평방향 보간 실시예는 도 29b에 예시된 바와 같다.
일 예로서, 좌측 및 하단 참조샘플들이 사용되는 경우, 좌측 및 상단 참조샘플들을 사용하는 경우와 동일한 행렬을 이용하여 행렬기반 예측이 수행될 수 있다. 이때, 하단 참조샘플들을 상단 참조샘플들로 복사한 후, 좌측 및 복사된 상단 참조샘플들을 이용하여 보간이 수행될 수 있다. 다른 예로서, 상단 및 우측 참조샘플들이 사용되는 경우, 상단 및 좌측 참조샘플들을 사용하는 경우와 동일한 행렬을 이용하여 행렬기반 예측이 수행될 수 있다. 이때, 우측 참조샘플을 좌측 참조샘플들로 복사한 후, 상단 및 복사된 좌측 참조샘플들을 이용하여 보간이 수행될 수 있다.
한편, VH_hor_order1인 복원 순서에 대해, 도 30a에 예시된 바와 같이, 기복원된 상단, 하단 및 좌측 참조샘플들을 사용하여 수평 및/또는 수직 방향의 보간이 수행될 수 있다. 또한, VH_ver_order1인 복원 순서에 대해, 도 30b에 예시된 바와 같이, 기복원된 좌측, 우측 및 상단 참조샘플들을 사용하여 수평 및/또는 수직 방향의 보간이 수행될 수 있다.
또한, 보간 시, 보간에 사용되는 참조샘플들과 보간 위치 간의 거리에 기초하여 선형보간이 수행될 수 있다.
예측샘플 반전부(2430)는, 좌측 및 상단 참조샘플들을 이용하도록 학습된 행렬을 기반으로 좌측 및 하단(또는 상단 및 우측) 참조샘플들을 이용하여 행렬기반 예측이 수행되는 경우, 도 31의 예시와 같이, 행렬 기반 예측된 예측샘플들을 반전시켜 최종 예측샘플들을 생성할 수 있다.
이하, PDPC 모드를 이용하여 각 서브블록을 인트라 예측하는 방법을 기술한다.
서브블록의 복원 순서 변경으로 하단 참조샘플들 또는 우측 참조샘플들이 이미 복원된 경우, 인트라 예측모드에 따라 기예측된 신호 pred(x,y), 및 도 32a 및 도 32b에 예시된 참조샘플들을 위치에 따라 가중합하여 최종 예측샘플이 생성될 수 있다. 도 32a에 예시된 바와 같은, 비방향성 모드(DC, planar 등)의 경우, 수학식 18에 따라 최종 예측샘플이 산정될 수 있다.
Figure PCTKR2022012238-appb-img-000018
이때, 좌측 및 하단 참조샘플들을 사용하여 예측된 경우, u는 pred(x,y)와 R(-1,y) 간의 x축 거리, v는 pred(x,y)와 R(x,nTbH) 간의 y축 거리에 비례하여 결정될 수 있다. 또한, 상단 및 우측 참조샘플들을 사용하여 예측된 경우 u는 pred(x,y)와 R(nTbW,y) 간의 x축 거리, v는 pred(x,y)와 R(x,-1) 간의 y축 거리에 비례하여 결정될 수 있다.
방향성 모드에 대해, 좌측 및 하단 참조샘플들을 사용하여 예측된 경우, 도 32b에 예시된 바와 같이, (x,y) 위치에서 해당 예측 방향으로의 상단 참조샘플, 및 좌측(또는 하단) 참조샘플을 가중합하여 최종 예측샘플이 생성될 수 있다. 상단 및 우측 참조샘플들을 사용하여 예측된 경우, (x,y) 위치에서 해당 예측 방향으로의 좌측 참조샘플, 및 상단(또는 우측) 참조샘플을 가중합하여 최종 예측샘플이 생성될 수 있다.
이하, 서브블록 분할 시 인트라 예측모드에 따라 PU(Prediction Unit) 분할을 제한하는 방법을 기술한다.
도 33은 본 개시의 또다른 실시예에 따른, 서브블록들을 복호화하는 영상 복호화 장치를 나타내는 블록도이다.
PU 분할을 제한하기 위해, 영상 복호화 장치는 서브블록 분할부(610), 인트라 예측부(542) 및 예측모드 결정부(1010) 외에 참조라인 선택부(3310)를 추가로 포함할 수 있다.
참조라인 선택부(3310)는 mrl_idx를 파싱하여 인트라 예측에 사용할 참조샘플 라인의 위치를 결정한다. 여기서, mrl_idx는 0,1,.., n-1중 하나의 인덱스일 수 있으며, 현재블록으로부터 mrl_idx+1 번째 인접 참조샘플 라인이 인트라 예측에 이용된다.
예측모드 결정부(1010)는, 전술한 바와 같이, 현재블록의 인트라 예측모드를 결정한다. 일 예로서, mrl_idx=0인 경우(현재블록부터 가장 가까운 참조샘플 라인을 사용), 예측모드 결정부(1010)는 MPM_flag를 파싱하여 MPM 사용 여부를 결정할 수 있다. 반면, mrl_idx!=0인 경우 MPM_flag 파싱을 생략하고, 예측모드 결정부(1010)는 mpm_idx를 파싱하여, 항상 MPM을 이용하여 인트라 예측모드를 결정할 수 있다.
서브블록 분할부(610)는 인트라 예측모드에 기반하여 현재블록의 서브블록 분할 여부 및 방법을 결정하고, 현재블록을 PU 및 TU(Transform Unit)로 분할한다.
서브블록 분할부(610)는, TU 및 PU 분할 여부가 한번에 파싱되는 경우, 서브블록 분할 플래그를 파싱하여 서브블록 분할 여부를 결정한다. 서브블록 분할 플래그가 1인 경우, 전술한 바와 같이, 서브블록 분할부(610)는 현재블록을 서브블록들로 분할한다.
서브블록 분할 플래그가 1이고 파싱된 현재블록의 방향성 모드(M)가 도 34의 예시와 같은 모드(H-a≤M≤H+b)인 경우, 서브블록 분할부(610)는 서브블록들의 분할 방향을 암시적으로 수직방향 서브블록 분할모드로 결정할 수 있다(즉, 수평방향으로 현재블록이 분할되지 않는다). 일 예로서, H-a는 우측상단에서 좌측하단 방향의 대각선 방향성 모드이고, b=0일 수 있다.
또한, 서브블록 분할 플래그가 1이고 파싱된 현재블록의 방향성 모드(M)가 도 34의 예시와 같은 모드(V-b≤M≤V+a)인 경우, 서브블록들의 분할 방향은 암시적으로 수평방향 서브블록 분할모드로 결정될 수 있다(즉, 수직방향으로 현재블록이 분할되지 않는다). 일 예로서, V+a는 좌측하단에서 우측상단 방향의 대각선 방향성모드이고, b=0일 수 있다.
한편, 서브블록 분할부(610)는, TU 및 PU 분할 여부가 독립적으로 파싱되는 경우, 서브블록 분할 플래그를 파싱하여 TU 및 PU 분할 여부를 결정한다.
서브블록 분할여부 플래그가 1이고 파싱된 현재블록의 방향성 모드(M)가 도 34의 예시와 같은 모드(H-a≤M≤H+b)인 경우, 서브블록 분할부(610)는, PU의 분할 방향, 또는 PU/TU의 분할 방향을 암시적으로 수직방향 서브블록 분할모드로 결정할 수 있다.
서브블록 분할여부 플래그가 1이고 파싱된 현재블록의 방향성 모드(M)가 도 34의 예시와 같은 모드(V-b≤M≤V+a)인 경우, 서브블록 분할부(610)는, PU의 분할 방향, 또는 PU/TU의 분할 방향을 암시적으로 수평방향 서브블록 분할모드로 결정할 수 있다.
서브블록별 TU에 대해 잔차신호들의 파싱, 엔트로피 복호화, 역양자화 및 역변환이 수행되고, 인트라 예측부(542)는 PU에 대해 참조샘플들의 위치를 결정한 후, 인트라 예측을 수행한다
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
542: 인트라 예측부
610: 서브블록 분할부
620: 서브블록 코딩순서 결정부
630: 서브블록 복원부
1010: 예측모드 결정부
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
본 특허출원은 2021년 9월 8일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2021-0119525 호, 2022년 8월 16일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2022-0101869 호에 대해 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.

Claims (15)

  1. 영상 복호화 장치가 수행하는, 현재블록이 분할된 서브블록들을 복호화하는 방법에 있어서,
    비트스트림으로부터 상기 현재블록의 인트라 예측모드, 상기 서브블록들의 분할모드, 및 코딩순서 플래그를 복호화하는 단계, 여기서, 상기 분할모드는 QT(Quadtree) 분할모드 및 VH 분할모드를 포함함;
    상기 분할모드에 따라 상기 현재블록을 상기 서브블록들로 분할하는 단계;
    상기 코딩순서 플래그에 기초하여 상기 서브블록들의 코딩순서를 결정하는 단계; 및
    상기 인트라 예측모드를 이용하여 상기 코딩순서에 따라 순차적으로 상기 서브블록들을 복원하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분할하는 단계는,
    상기 분할모드가 상기 VH 분할모드인 경우, 상기 비트스트림으로부터 분할 방향을 지시하는 플래그를 복호화하고, 상기 분할 방향을 지시하는 플래그에 기초하여 상기 현재블록을 수평 방향 또는 수직 방향으로 분할하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 코딩순서를 결정하는 단계는,
    상기 코딩순서 플래그가 거짓인 경우, 상기 QT 분할모드에 따라 분할된 서브블록들에 대해, 좌상단 서브블록부터 시작되는 코딩순서를 결정하고, 상기 VH 분할모드에 따라 분할된 서브블록들에 대해, 상기 분할 방향에 따라 상단 서브블록 또는 좌측 서브블록으로부터 시작되는 코딩순서를 결정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 코딩순서를 결정하는 단계는,
    상기 코딩순서 플래그가 참인 경우, 상기 QT 분할모드에 따라 분할된 서브블록들에 대해, 우하단 서브블록부터 시작되는 코딩순서를 결정하고, 상기 VH 분할모드에 따라 분할된 서브블록들에 대해, 상기 분할 방향에 따라 하단 서브블록 또는 우측 서브블록으로부터 시작되는 코딩순서를 결정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코딩순서를 결정하는 단계는,
    상기 QT 분할모드에 따라 분할된 서브블록들에 대해, 상기 인트라 예측모드에 기초하여 상기 코딩순서를 암시적으로(implicitly) 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 코딩순서를 결정하는 단계는,
    상기 QT 분할모드에 따라 분할된 서브블록들에 대해, 상기 인트라 예측모드가 방향성 모드이고 수직방향 모드보다 큰 경우, 우상단 서브블록부터 시작되는 코딩순서를 결정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 코딩순서 플래그가 참인 경우,
    상기 서브블록들 중 현재 서브블록에 대해 상기 서브블록들의 분할 방법과 상기 현재 서브블록의 위치에 기반하여 현재 서브블록의 인트라 예측모드를 결정하는 단계; 및
    상기 현재 서브블록의 인트라 예측모드에 기초하여 참조샘플들을 생성하는 단계
    를 더 포함하되,
    상기 서브블록들을 복원하는 단계는,
    상기 현재 서브블록에 대해 상기 참조샘플들을 기반으로 인트라 예측을 수행하여 예측샘플들을 생성한 후, 상기 예측샘플들과 복원된 잔차신호들을 더함으로써, 상기 현재 서브블록의 샘플값들을 복원하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 인트라 예측모드를 결정하는 단계는,
    상기 QT 분할모드에 따라 분할된 서브블록들 중 상기 현재 서브블록이 우하단 서브블록인 경우, 상기 인트라 예측모드를 기설정된 예측모드로 설정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 참조샘플들을 생성하는 단계는,
    상기 QT 분할모드에 따라 분할된 서브블록들 중 상기 현재 서브블록이 우하단 서브블록인 경우, 상기 현재블록의 상단 및 좌측의 복원샘플들을 상기 참조샘플들로 이용하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 서브블록들을 복원하는 단계는,
    상기 QT 분할모드에 따라 분할된 서브블록들에 대해, 상기 참조샘플들을 기반으로 이중선형보간(bilinear interpolation) 기반 예측을 이용하여 상기 예측샘플들을 생성하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 서브블록들을 복원하는 단계는,
    상기 인트라 예측모드가 DC 모드인 경우, 상기 QT 분할모드에 따라 분할된 서브블록들 중 우하단 서브블록에 대해, 상단 참조샘플들의 평균과 좌측 참조샘플들의 평균을 가중합하여 DC값을 산정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 영상 부호화 장치가 수행하는, 현재블록이 분할된 서브블록들을 부호화하는 방법에 있어서,
    상기 현재블록의 인트라 예측모드, 상기 서브블록들의 분할모드, 및 코딩순서 플래그를 결정하는 단계, 여기서, 상기 분할모드는 QT(Quadtree) 분할모드 및 VH 분할모드를 포함함;
    상기 분할모드에 따라 상기 현재블록을 상기 서브블록들로 분할하는 단계;
    상기 코딩순서 플래그에 기초하여 상기 서브블록들의 코딩순서를 결정하는 단계;
    상기 인트라 예측모드를 이용하여 상기 코딩순서에 따라 순차적으로 상기 서브블록들을 부호화하는 단계; 및
    상기 현재블록의 인트라 예측모드, 상기 서브블록들의 분할모드, 및 코딩순서 플래그를 부호화하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 분할모드가 상기 VH 분할모드인 경우,
    분할 방향을 지시하는 플래그를 결정하는 단계;
    상기 분할 방향을 지시하는 플래그에 기초하여 상기 현재블록을 수평 방향 또는 수직 방향으로 분할하는 단계; 및
    상기 상기 분할 방향을 지시하는 플래그를 부호화하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 코딩순서 플래그가 참인 경우,
    상기 서브블록들 중 현재 서브블록에 대해 상기 서브블록들의 분할 방법과 상기 현재 서브블록의 위치에 기반하여 현재 서브블록의 인트라 예측모드를 결정하는 단계; 및
    상기 현재 서브블록의 인트라 예측모드에 기초하여 참조샘플들을 생성하는 단계
    를 더 포함하되,
    상기 서브블록들을 부호화하는 단계는,
    상기 현재 서브블록에 대해 상기 참조샘플들을 기반으로 인트라 예측을 수행하여 예측샘플들을 생성하고, 상기 현재 서브블록으로부터 상기 예측샘플들을 감산하여 잔차신호들을 생성한 후, 상기 잔차신호들을 부호화하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기 영상 부호화 방법은, 현재블록이 분할된 서브블록들을 부호화함에 있어서,
    상기 현재블록의 인트라 예측모드, 상기 서브블록들의 분할모드, 및 코딩순서 플래그를 결정하는 단계, 여기서, 상기 분할모드는 QT(Quadtree) 분할모드 및 VH 분할모드를 포함함;
    상기 분할모드에 따라 상기 현재블록을 상기 서브블록들로 분할하는 단계;
    상기 코딩순서 플래그에 기초하여 상기 서브블록들의 코딩순서를 결정하는 단계;
    상기 인트라 예측모드를 이용하여 상기 코딩순서에 따라 순차적으로 상기 서브블록들을 부호화하는 단계; 및
    상기 현재블록의 인트라 예측모드, 상기 서브블록들의 분할모드, 및 코딩순서 플래그를 부호화하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기록매체.
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