WO2023128548A1 - 비디오 신호 부호화/복호화 방법, 그리고 비트스트림을 저장한 기록 매체 - Google Patents

비디오 신호 부호화/복호화 방법, 그리고 비트스트림을 저장한 기록 매체 Download PDF

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WO2023128548A1
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임성원
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주식회사 케이티
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Definitions

  • the present disclosure relates to a video signal processing method and apparatus.
  • High-resolution and high-quality images such as high definition (HD) images and ultra high definition (UHD) images is increasing in various application fields.
  • image data becomes higher resolution and higher quality, the amount of data increases relatively compared to existing image data. Therefore, when image data is transmitted using a medium such as an existing wired/wireless broadband line or stored using an existing storage medium, transmission cost and Storage costs increase.
  • High-efficiency video compression technologies can be used to solve these problems that occur as video data becomes high-resolution and high-quality.
  • An inter-prediction technique for predicting pixel values included in the current picture from pictures before or after the current picture as an image compression technique an intra-prediction technique for predicting pixel values included in the current picture using pixel information within the current picture
  • image compression technology can be used to effectively compress and transmit or store image data.
  • An object of the present disclosure is to provide a method for determining a sign of a motion vector difference value without signaling sign information of the motion vector difference value, and an apparatus for performing the same.
  • An object of the present disclosure is to provide a method of using code prediction information encoded by content coding instead of code information encoded by bypass coding and an apparatus for performing the same.
  • An image decoding method includes generating a motion vector prediction list for a current block, selecting one of a plurality of motion vector prediction candidates included in the motion information prediction list, and motion vector difference of the current block. Restoring a value, and deriving a motion vector of the current block by adding a motion vector prediction candidate and the motion vector difference value.
  • the sign of the motion vector difference value may be determined based on sign prediction information indicating whether the predicted sign and the actual sign match.
  • An image decoding method includes generating a motion vector prediction list for a current block, selecting one of a plurality of motion vector prediction candidates included in the motion information prediction list, and using a motion vector of the current block. Deriving a motion vector difference value by differentiating motion vector prediction candidates, deriving a predicted code for the motion vector difference value, and indicating whether an actual code of the motion vector difference value matches the predicted encoding Encoding the code prediction information may be included.
  • motion vector candidates are derived by applying each code combination of the motion vector difference values, a reference region within a reference picture is designated based on each of the motion vector candidates, and the The predicted code may correspond to a code combination used to derive a reference region having the lowest cost among a plurality of reference regions.
  • the reference region is a reference template adjacent to a reference block indicated by a motion vector candidate, and the cost of the reference region is adjacent to the reference template and the current block. It can be obtained by applying SAD (Sum of Difference) to the current template.
  • the reference region is an L0 reference block indicated by a motion vector candidate
  • the cost of the reference region is the L0 reference block and the L1 reference block corresponding to the L0 reference block. It can be obtained by applying SAD to
  • the motion vector candidate when a reference region indicated by a motion vector candidate deviates from a boundary of a reference picture, the motion vector candidate may be determined to be unusable.
  • the code prediction information may be decoded based on probability information.
  • the probability information may be determined based on a sign of a motion vector difference value in a direction to which code prediction is not applied among the L0 direction and the L1 direction.
  • the code prediction information may be signaled in each of a horizontal direction and a vertical direction.
  • the motion vector, the motion vector prediction candidate, and the motion vector difference value may relate to a control point motion vector of the current block.
  • a sign of a motion vector difference value can be determined without using sign information.
  • encoding/decoding efficiency can be improved by replacing bins encoded by bypass coding with bins encoded by context coding.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an image encoding apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an image decoding apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
  • 4 and 5 illustrate an example in which a prediction block of a current block is generated based on motion information generated through motion estimation.
  • FIG. 6 shows a referenced position for deriving a motion vector prediction value.
  • FIG. 7 shows an encoding method for predicting the sign of a motion vector difference value.
  • FIG. 8 shows a decoding method to which sign prediction of a motion vector difference value is applied.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating motion vector candidates.
  • 11 is a diagram for explaining an unusable reference template.
  • 12 is a diagram for explaining an example in which cost is calculated based on bi-directional matching.
  • 13 is a diagram for explaining an example in which motion vectors are allocated to each of sub-blocks.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present disclosure.
  • the terms and/or include any combination of a plurality of related recited items or any of a plurality of related recited items.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an image encoding apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
  • an image encoding apparatus 100 includes a picture division unit 110, prediction units 120 and 125, a transform unit 130, a quantization unit 135, a rearrangement unit 160, an entropy encoding unit ( 165), an inverse quantization unit 140, an inverse transform unit 145, a filter unit 150, and a memory 155.
  • each component shown in FIG. 1 is shown independently to represent different characteristic functions in the video encoding device, and does not mean that each component is made of separate hardware or a single software component. That is, each component is listed and included as each component for convenience of explanation, and at least two components of each component can be combined to form one component, or one component can be divided into a plurality of components to perform a function, and each of these components can be divided into a plurality of components. Integrated embodiments and separated embodiments of components are also included in the scope of the present disclosure unless departing from the essence of the present disclosure.
  • components may be optional components for improving performance rather than essential components that perform essential functions in the present disclosure.
  • the present disclosure may be implemented by including only components essential to implement the essence of the present disclosure, excluding components used for performance improvement, and a structure including only essential components excluding optional components used for performance enhancement. Also included in the scope of the present disclosure.
  • the picture divider 110 may divide an input picture into at least one processing unit.
  • the processing unit may be a prediction unit (PU), a transform unit (TU), or a coding unit (CU).
  • the picture divider 110 divides one picture into a plurality of combinations of coding units, prediction units, and transformation units, and combines one coding unit, prediction unit, and transformation unit according to a predetermined criterion (eg, a cost function). You can encode a picture by selecting .
  • a predetermined criterion eg, a cost function
  • one picture may be divided into a plurality of coding units.
  • a recursive tree structure such as a quad tree, a ternary tree, or a binary tree may be used.
  • a coding unit divided into other coding units using a coding unit as a root may be divided with as many child nodes as the number of divided coding units.
  • a coding unit that is not further divided according to a certain limit becomes a leaf node. For example, when it is assumed that quad tree splitting is applied to one coding unit, one coding unit may be split into up to four different coding units.
  • a coding unit may be used as a unit for performing encoding or a unit for performing decoding.
  • the prediction unit may be divided into at least one square or rectangular shape having the same size within one coding unit, and one of the prediction units divided within one coding unit predicts another prediction unit. It may be divided to have a shape and/or size different from the unit.
  • a conversion unit and a prediction unit may be set identically. In this case, after dividing the encoding unit into a plurality of transformation units, intra-prediction may be performed for each transformation unit. Coding units may be divided horizontally or vertically. The number of transformation units generated by dividing the coding unit may be 2 or 4 according to the size of the coding unit.
  • the prediction units 120 and 125 may include an inter prediction unit 120 that performs inter prediction and an intra prediction unit 125 that performs intra prediction. It is possible to determine whether to use inter-prediction or intra-prediction for a coding unit, and determine specific information (eg, intra-prediction mode, motion vector, reference picture, etc.) according to each prediction method. In this case, a processing unit in which prediction is performed and a processing unit in which a prediction method and specific details are determined may be different. For example, a prediction method and a prediction mode may be determined in a coding unit, and prediction may be performed in a prediction unit or a transformation unit. A residual value (residual block) between the generated prediction block and the original block may be input to the transform unit 130 .
  • an inter prediction unit 120 that performs inter prediction
  • an intra prediction unit 125 that performs intra prediction. It is possible to determine whether to use inter-prediction or intra-prediction for a coding unit, and determine specific information (eg, intra-prediction mode, motion vector, reference
  • prediction mode information and motion vector information used for prediction may be encoded in the entropy encoding unit 165 together with residual values and transmitted to a decoding device.
  • a specific encoding mode it is also possible to encode an original block as it is and transmit it to a decoder without generating a prediction block through the prediction units 120 and 125 .
  • the inter-prediction unit 120 may predict a prediction unit based on information on at least one picture among pictures before or after the current picture, and in some cases based on information on a partially coded region within the current picture. You can also predict prediction units.
  • the inter-prediction unit 120 may include a reference picture interpolation unit, a motion estimation unit, and a motion compensation unit.
  • the reference picture interpolator may receive reference picture information from the memory 155 and generate pixel information of an integer pixel or less in the reference picture.
  • a DCT-based 8-tap interpolation filter with different filter coefficients may be used to generate pixel information of an integer pixel or less in units of 1/4 pixels.
  • a DCT-based 4-tap interpolation filter with different filter coefficients may be used to generate pixel information of an integer pixel or less in units of 1/8 pixels.
  • the motion predictor may perform motion prediction based on the reference picture interpolated by the reference picture interpolator.
  • various methods such as full search-based block matching algorithm (FBMA), three step search (TSS), and new three-step search algorithm (NTS) may be used.
  • FBMA full search-based block matching algorithm
  • TSS three step search
  • NTS new three-step search algorithm
  • the motion vector may have a motion vector value in units of 1/2 or 1/4 pixels based on interpolated pixels.
  • the motion estimation unit may predict the current prediction unit by using a different motion estimation method.
  • Various methods such as a skip method, a merge method, an advanced motion vector prediction (AMVP) method, and an intra block copy method may be used as motion prediction methods.
  • AMVP advanced motion vector prediction
  • intra block copy method may be used as motion prediction methods.
  • the intra-prediction unit 125 may generate a prediction block based on reference pixel information that is pixel information in the current picture.
  • Reference pixel information may be derived from a selected one of a plurality of reference pixel lines.
  • the N-th reference pixel line may include left pixels having an x-axis difference between them and the upper-left pixel in the current block of N, and upper pixels having a y-axis difference of N between them and the upper-left pixel in the current block.
  • the number of reference pixel lines that can be selected by the current block may be 1, 2, 3 or 4.
  • a block adjacent to the current prediction unit is a block on which inter-prediction is performed
  • the reference pixel is a pixel on which inter-prediction is performed
  • the reference pixel included in the block on which inter-prediction is performed performs inter-prediction. It can be used by replacing it with the reference pixel information of the block. That is, when the reference pixel is unavailable, information on the unavailable reference pixel may be replaced with at least one information among available reference pixels.
  • Prediction modes in intra-prediction may include a directional prediction mode in which reference pixel information is used according to a prediction direction, and a non-directional prediction mode in which directional information is not used during prediction.
  • a mode for predicting luminance information and a mode for predicting chrominance information may be different, and intra-prediction mode information or predicted luminance signal information used for predicting luminance information may be used to predict chrominance information. .
  • the picture for the prediction unit is based on the pixel on the left, the top left, and the top of the prediction unit. I can do my predictions.
  • a prediction block may be generated after applying a smoothing filter to a reference pixel according to a prediction mode. Whether to apply a smoothing filter may be determined according to the selected reference pixel line.
  • the intra prediction mode of the current prediction unit may be predicted from the intra prediction modes of prediction units existing around the current prediction unit.
  • the current prediction unit and the neighboring prediction using predetermined flag information Information that the prediction modes of the units are the same may be transmitted, and if the prediction modes of the current prediction unit and the neighboring prediction units are different, entropy encoding may be performed to encode prediction mode information of the current block.
  • a residual block may be generated that includes residual information that is a difference between a prediction unit performed prediction based on the prediction unit generated by the prediction units 120 and 125 and an original block of the prediction unit.
  • the generated residual block may be input to the transform unit 130 .
  • the residual block including the original block and the residual information of the prediction unit generated through the prediction units 120 and 125 is converted into DCT (Discrete Cosine Transform), DST (Discrete Sine Transform), KLT and It can be converted using the same conversion method. Whether DCT, DST, or KLT is applied to transform the residual block is based on at least one of the size of the transformation unit, the shape of the transformation unit, the prediction mode of the prediction unit, or the intra-prediction mode information of the prediction unit. can be determined by
  • the quantization unit 135 may quantize the values converted to the frequency domain by the transform unit 130 .
  • a quantization coefficient may change according to a block or an importance of an image.
  • the value calculated by the quantization unit 135 may be provided to the inverse quantization unit 140 and the rearrangement unit 160 .
  • the rearrangement unit 160 may rearrange the coefficient values for the quantized residual values.
  • the reordering unit 160 may change a 2D block-type coefficient into a 1-D vector form through a coefficient scanning method. For example, the reordering unit 160 may scan DC coefficients to high-frequency coefficients using a zig-zag scan method and change them into a one-dimensional vector form.
  • zig-zag scan vertical scan that scans two-dimensional block-shaped coefficients in the column direction, horizontal scan that scans two-dimensional block-shaped coefficients in the row direction, or two-dimensional block-shaped coefficients in the row direction.
  • Diagonal scan which scans block shape coefficients in a diagonal direction, may also be used. That is, it is possible to determine which scan method among zig-zag scan, vertical scan, horizontal scan, and diagonal scan is used according to the size of the transformation unit and the intra-prediction mode.
  • the entropy encoding unit 165 may perform entropy encoding based on the values calculated by the reordering unit 160 .
  • Entropy encoding may use various encoding methods such as, for example, exponential Golomb, context-adaptive variable length coding (CAVLC), and context-adaptive binary arithmetic coding (CABAC).
  • the entropy encoding unit 165 receives residual value coefficient information and block type information of a coding unit from the reordering unit 160 and the prediction units 120 and 125, prediction mode information, division unit information, prediction unit information and transmission unit information, motion Various information such as vector information, reference frame information, block interpolation information, and filtering information can be encoded.
  • the entropy encoding unit 165 may entropy-encode the coefficient value of the coding unit input from the reordering unit 160 .
  • the inverse quantization unit 140 and the inverse transform unit 145 inversely quantize the values quantized by the quantization unit 135 and inverse transform the values transformed by the transform unit 130 .
  • the residual value (Residual) generated by the inverse quantization unit 140 and the inverse transform unit 145 is combined with the prediction unit predicted through the motion estimation unit, motion compensation unit, and intra prediction unit included in the prediction units 120 and 125.
  • a Reconstructed Block can be created.
  • the filter unit 150 may include at least one of a deblocking filter, an offset correction unit, and an adaptive loop filter (ALF).
  • a deblocking filter may include at least one of a deblocking filter, an offset correction unit, and an adaptive loop filter (ALF).
  • ALF adaptive loop filter
  • the deblocking filter can remove block distortion caused by a boundary between blocks in a reconstructed picture.
  • it may be determined whether to apply the deblocking filter to the current block based on pixels included in several columns or rows included in the block.
  • a strong filter or a weak filter may be applied according to the required deblocking filtering strength.
  • horizontal filtering and vertical filtering may be processed in parallel.
  • the offset correction unit may correct an offset of the deblocked image from the original image in units of pixels.
  • pixels included in the image are divided into a certain number of areas, then the area to be offset is determined and the offset is applied to the area, or the offset is performed considering the edge information of each pixel method can be used.
  • Adaptive Loop Filtering may be performed based on a value obtained by comparing the filtered reconstructed image with the original image. After dividing the pixels included in the image into predetermined groups, filtering may be performed differentially for each group by determining one filter to be applied to the corresponding group. Information related to whether or not to apply ALF may be transmitted for each coding unit (CU) of a luminance signal, and the shape and filter coefficients of an ALF filter to be applied may vary according to each block. In addition, the ALF filter of the same form (fixed form) may be applied regardless of the characteristics of the block to be applied.
  • ALF Adaptive Loop Filtering
  • the memory 155 may store a reconstructed block or picture calculated through the filter unit 150, and the stored reconstructed block or picture may be provided to the prediction units 120 and 125 when inter prediction is performed.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an image decoding apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
  • the image decoding apparatus 200 includes an entropy decoding unit 210, a reordering unit 215, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 225, a prediction unit 230 and 235, a filter unit ( 240), memory 245 may be included.
  • the input bitstream may be decoded by a procedure opposite to that of the image encoding device.
  • the entropy decoding unit 210 may perform entropy decoding by a procedure opposite to that performed by the entropy encoding unit of the image encoding apparatus. For example, various methods such as exponential Golomb, CAVLC (Context-Adaptive Variable Length Coding), and CABAC (Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding) may be applied corresponding to the method performed by the image encoding device.
  • various methods such as exponential Golomb, CAVLC (Context-Adaptive Variable Length Coding), and CABAC (Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding) may be applied corresponding to the method performed by the image encoding device.
  • the entropy decoding unit 210 may decode information related to intra-prediction and inter-prediction performed by the encoding device.
  • the rearrangement unit 215 may perform rearrangement based on a method in which the encoding unit rearranges the entropy-decoded bitstream in the entropy decoding unit 210 . Coefficients expressed in the form of one-dimensional vectors may be reconstructed into coefficients in the form of two-dimensional blocks and rearranged. The rearrangement unit 215 may perform rearrangement through a method of receiving information related to the coefficient scanning performed by the encoder and performing reverse scanning based on the scanning order performed by the corresponding encoder.
  • the inverse quantization unit 220 may perform inverse quantization based on the quantization parameter provided by the encoding device and the rearranged coefficient value of the block.
  • the inverse transform unit 225 may perform inverse transforms, that is, inverse DCT, inverse DST, and inverse KLT, on the transforms performed by the transform unit, that is, DCT, DST, and KLT, on the quantization result performed by the video encoding apparatus. Inverse transformation may be performed based on the transmission unit determined by the video encoding device. In the inverse transformation unit 225 of the video decoding apparatus, transformation techniques (eg, DCT, DST, KLT) are selectively performed according to a plurality of pieces of information such as prediction method, size and shape of the current block, prediction mode, and intra-prediction direction. It can be.
  • transformation techniques eg, DCT, DST, KLT
  • the prediction units 230 and 235 may generate a prediction block based on information related to prediction block generation provided from the entropy decoding unit 210 and previously decoded block or picture information provided from the memory 245 .
  • Intra-prediction is performed on a prediction unit based on a pixel existing in , but when performing intra-prediction, if the size of the prediction unit and the size of the transformation unit are different, a reference pixel based on the transformation unit is used to screen the picture. I can do my predictions.
  • intra prediction using NxN division may be used only for the smallest coding unit.
  • the prediction units 230 and 235 may include a prediction unit determination unit, an inter prediction unit, and an intra prediction unit.
  • the prediction unit determination unit receives various information such as prediction unit information input from the entropy decoding unit 210, prediction mode information of the intra prediction method, and motion prediction related information of the inter prediction method, and classifies the prediction unit from the current coding unit. , it is possible to determine whether the prediction unit performs inter-prediction or intra-prediction.
  • the inter-prediction unit 230 uses information necessary for inter-prediction of the current prediction unit provided from the video encoding device, based on information included in at least one picture among pictures before or after the current picture that includes the current prediction unit. It is possible to perform inter-prediction for the current prediction unit. Alternatively, inter prediction may be performed based on information of a pre-reconstructed partial region in the current picture including the current prediction unit.
  • the motion prediction methods of the prediction unit included in the corresponding coding unit based on the coding unit are skip mode, merge mode, AMVP mode, intra-block copy It is possible to determine which of the modes is used.
  • the intra prediction unit 235 may generate a prediction block based on pixel information in the current picture.
  • intra prediction may be performed based on intra prediction mode information of the prediction unit provided by the video encoding device.
  • the intra prediction unit 235 may include an Adaptive Intra Smoothing (AIS) filter, a reference pixel interpolation unit, and a DC filter.
  • the AIS filter is a part that performs filtering on reference pixels of the current block, and can be applied by determining whether to apply the filter according to the prediction mode of the current prediction unit.
  • AIS filtering may be performed on the reference pixels of the current block using the prediction mode of the prediction unit and AIS filter information provided by the image encoding apparatus.
  • AIS filter may not be applied.
  • the reference pixel interpolator may interpolate the reference pixel to generate a reference pixel in pixel units having an integer value or less.
  • the prediction mode of the current prediction unit is a prediction mode for generating a prediction block without interpolating reference pixels
  • the reference pixels may not be interpolated.
  • the DC filter may generate a prediction block through filtering when the prediction mode of the current block is the DC mode.
  • the reconstructed block or picture may be provided to the filter unit 240 .
  • the filter unit 240 may include a deblocking filter, an offset correction unit, and an ALF.
  • Information on whether a deblocking filter is applied to a corresponding block or picture and, when a deblocking filter is applied, information on whether a strong filter or a weak filter is applied may be provided from the video encoding apparatus.
  • the deblocking filter of the video decoding apparatus receives information related to the deblocking filter provided by the video encoding apparatus, and the video decoding apparatus may perform deblocking filtering on the corresponding block.
  • the offset correction unit may perform offset correction on the reconstructed image based on the type and offset value information of the offset correction applied to the image during encoding.
  • ALF may be applied to a coding unit based on ALF application information, ALF coefficient information, etc. provided from an encoding device. Such ALF information may be included in a specific parameter set and provided.
  • the memory 245 may store a reconstructed picture or block so that it can be used as a reference picture or reference block, and may also provide the reconstructed picture to an output unit.
  • a coding unit is used as a coding unit, but it may be a unit that performs not only encoding but also decoding.
  • the current block indicates a block to be encoded/decoded, and according to encoding/decoding steps, a coding tree block (or coding tree unit), a coding block (or coding unit), a transform block (or transform unit), and a prediction block (or a prediction unit) or a block to which an in-loop filter is applied.
  • a 'unit' may represent a basic unit for performing a specific encoding/decoding process
  • a 'block' may represent a pixel array of a predetermined size.
  • 'block' and 'unit' can be used interchangeably.
  • a coding block (coding block) and a coding unit (coding unit) may be understood as equivalent to each other.
  • a picture including the current block will be referred to as a current picture.
  • Inter prediction may be performed in units of blocks.
  • a prediction block of the current block may be generated from a reference picture using motion information of the current block.
  • the motion information may include at least one of a motion vector, a reference picture index, and a prediction direction.
  • Motion information of the current block may be generated through motion estimation.
  • a search range for motion estimation may be set from the same location as the reference point of the current block in the reference picture.
  • the reference point may be the location of the top left sample of the current block.
  • a rectangle having a size of (w0+w01) and (h0+h1) centered on a reference point is set as a search range.
  • w0, w1, h0, and h1 may have the same value.
  • at least one of w0, w1, h0 and h1 may be set to have a different value from the other one.
  • the sizes of w0, w1, h0, and h1 may be determined so as not to exceed a coding tree unit (CTU) boundary, slice boundary, tile boundary, or picture boundary.
  • CTU coding tree unit
  • a cost with respect to the current block may be measured for each reference block.
  • the cost may be calculated using the similarity between the two blocks.
  • the cost may be calculated based on the sum of absolute differences between original samples in the current block and original samples (or reconstructed samples) in the reference block. The smaller the absolute value sum, the lower the cost can be.
  • a reference block having an optimal cost may be set as a prediction block of the current block.
  • a distance between the current block and the reference block may be set as a motion vector.
  • the x-coordinate difference and the y-coordinate difference between the current block and the reference block may be set as motion vectors.
  • an index of a picture including a reference block specified through motion estimation is set as a reference picture index.
  • a prediction direction may be set based on whether the reference picture belongs to the L0 reference picture list or the L1 reference picture list.
  • motion estimation may be performed for each of the L0 and L1 directions.
  • motion information in the L0 direction and motion information in the L1 direction may be respectively generated.
  • 4 and 5 illustrate an example in which a prediction block of a current block is generated based on motion information generated through motion estimation.
  • FIG. 4 shows an example of generating a prediction block through unidirectional (ie, L0 direction) prediction
  • FIG. 5 shows an example of generating a prediction block through bidirectional (ie, L0 and L1 directions) prediction.
  • a prediction block of the current block is generated using one piece of motion information.
  • the motion information may include an L0 motion vector, an L0 reference picture index, and prediction direction information covering the L0 direction.
  • a prediction block is generated using two pieces of motion information. For example, a reference block in the L0 direction specified based on motion information (L0 motion information) in the L0 direction is set as an L0 prediction block, and an L1 direction specified based on the motion information (L1 motion information) in the L1 direction.
  • a reference block of can generate an L1 prediction block.
  • a prediction block of the current block may be generated by performing a weighted sum of the L0 prediction block and the L1 prediction block.
  • the L0 reference picture exists in the previous direction of the current picture (ie, the POC value is smaller than that of the current picture), and the L1 reference picture exists in the direction after the current picture (ie, the current picture). POC value is greater than that of the picture).
  • the L0 reference picture may exist in a later direction of the current picture, or the L1 reference picture may exist in a previous direction of the current picture.
  • both the L0 reference picture and the L1 reference picture may exist in a direction before the current picture, or both may exist in a direction after the current picture.
  • bidirectional prediction may be performed using an L0 reference picture existing in a later direction of the current picture and an L1 reference picture existing in a previous direction of the current picture.
  • Motion information of a block on which inter prediction is performed may be stored in a memory.
  • motion information may be stored in units of samples.
  • motion information of a block to which a specific sample belongs may be stored as motion information of a specific sample.
  • the stored motion information may be used to derive motion information of a neighboring block to be encoded/decoded later.
  • the encoder may signal information encoding a residual sample corresponding to a difference between a sample of the current block (ie, an original sample) and a prediction sample and motion information necessary for generating a prediction block to the decoder.
  • the decoder may derive a difference sample by decoding information on the signaled difference value, and may generate a reconstructed sample by adding a prediction sample within a prediction block generated using motion information to the difference sample.
  • one of a plurality of inter prediction modes may be selected.
  • the plurality of inter prediction modes may include a motion information merging mode and a motion vector prediction mode.
  • the motion vector prediction mode is a mode in which a difference value between a motion vector and a predicted motion vector is encoded and signaled.
  • the motion vector prediction value may be derived based on motion information of neighboring blocks or neighboring samples adjacent to the current block.
  • FIG. 6 shows a referenced position for deriving a motion vector prediction value.
  • the current block has a size of 4x4.
  • 'LB' represents samples included in the leftmost column and the lowest row in the current block.
  • 'RT' represents samples included in the rightmost column and the topmost row in the current block.
  • A0 to A4 indicate samples neighboring the left side of the current block, and B0 to B5 indicate samples neighboring the top side of the current block.
  • A1 represents a sample neighboring to the left of LB, and B1 represents a sample neighboring to the top of RT.
  • Col indicates the position of a sample adjacent to the lower right corner of the current block in a co-located picture.
  • a collocated picture is a picture different from the current picture, and information for specifying the collocated picture may be explicitly coded in a bitstream and signaled.
  • a reference picture having a predefined reference picture index may be set as a collocated picture.
  • a motion vector prediction value of the current block may be derived from at least one motion vector prediction candidate included in a motion vector prediction list.
  • the number of motion vector prediction candidates (ie, the size of the list) that can be inserted into the motion vector prediction list may be predefined in the encoder and decoder.
  • the maximum number of motion vector prediction candidates may be two.
  • a motion vector stored in a position of a neighboring sample adjacent to the current block or a scaled motion vector derived by scaling the motion vector may be inserted into the motion vector prediction list as a motion vector prediction candidate.
  • a motion vector prediction candidate may be derived by scanning neighboring samples adjacent to the current block in a predefined order.
  • an available motion vector found first may be inserted into the motion vector prediction list as a motion vector prediction candidate.
  • a motion vector prediction candidate may be derived based on the first available vector found. Specifically, after scaling an available motion vector found first, the scaled motion vector may be inserted into the motion vector prediction list as a motion vector prediction candidate.
  • scaling may be performed based on an output order difference between the current picture and a reference picture (ie, a POC difference) and an output order difference between the current picture and a reference picture of a neighboring sample (ie, a POC difference).
  • an available motion vector found first may be inserted into the motion vector prediction list as a motion vector prediction candidate.
  • a motion vector prediction candidate may be derived based on the first available vector found. Specifically, after scaling an available motion vector found first, the scaled motion vector may be inserted into the motion vector prediction list as a motion vector prediction candidate.
  • scaling may be performed based on an output order difference between the current picture and a reference picture (ie, a POC difference) and an output order difference between the current picture and a reference picture of a neighboring sample (ie, a POC difference).
  • a motion vector prediction candidate may be derived from a sample adjacent to the left side of the current block, and a motion vector prediction candidate may be derived from a sample adjacent to the top side of the current block.
  • the motion vector prediction candidate derived from the left sample may be inserted into the motion vector prediction list prior to the motion vector prediction candidate derived from the upper sample.
  • an index assigned to the motion vector prediction candidate derived from the left sample may have a value smaller than that of the motion vector prediction candidate derived from the upper sample.
  • the motion vector prediction candidate derived from the upper sample may be inserted into the motion vector prediction list before the motion vector prediction candidate derived from the left sample.
  • a motion vector prediction candidate having the highest coding efficiency among motion vector prediction candidates included in the motion vector prediction list may be set as a motion vector predictor (MVP) of the current block.
  • index information indicating a motion vector prediction candidate set as a motion vector prediction value of a current block among a plurality of motion vector prediction candidates may be encoded and signaled to a decoder.
  • the index information may be a 1-bit flag (eg, MVP flag).
  • MVD motion vector difference
  • MVD motion vector difference
  • Equation 1 when i is 0, it represents a vector component in the horizontal direction (ie, the x-axis direction). When i is 1, it represents a vector component in the vertical direction (ie, the y-axis direction).
  • the decoder may construct a motion vector prediction list in the same way as the encoder. Also, index information may be decoded from the bitstream, and one of a plurality of motion vector prediction candidates may be selected based on the decoded index information. The selected motion vector prediction candidate may be set as a motion vector prediction value of the current block.
  • a motion vector difference value may be decoded from the bitstream. Thereafter, the motion vector of the current block may be derived by adding the motion vector prediction value and the motion vector difference value.
  • a motion vector prediction list may be generated for each of the L0 direction and the L1 direction. That is, the motion vector prediction list may be composed of motion vectors in the same direction. Accordingly, the motion vector of the current block and the motion vector prediction candidates included in the motion vector prediction list have the same direction.
  • reference picture index and prediction direction information may be explicitly encoded and signaled to a decoder.
  • reference picture index and prediction direction information may be explicitly encoded and signaled to a decoder. For example, when a plurality of reference pictures exist on a reference picture list and motion estimation is performed on each of the plurality of reference pictures, a method for specifying a reference picture from which motion information of a current block is derived among the plurality of reference pictures A reference picture index may be explicitly coded and signaled to a decoder.
  • the prediction direction information may be an index indicating one of L0 unidirectional prediction, L1 unidirectional prediction, and bidirectional prediction.
  • the L0 flag indicating whether prediction in the L0 direction is performed and the L1 flag indicating whether prediction in the L1 direction are performed may be encoded and signaled.
  • the motion information merging mode is a mode in which motion information of a current block is set to be the same as motion information of a neighboring block.
  • motion information may be encoded/decoded using a motion information merging list.
  • a motion information merging candidate may be derived based on motion information of neighboring blocks or neighboring samples adjacent to the current block. For example, after pre-defining a location to be referenced around the current block, it is possible to check whether motion information exists in the pre-defined reference location. When motion information exists in a predefined reference position, the motion information of the corresponding position may be inserted into the motion information merging list as a motion information merging candidate.
  • the predefined reference positions may include at least one of A0, A1, B0, B1, B5, and Col.
  • motion information merging candidates may be derived in the order of A1, B1, B0, A0, B5, and Col.
  • motion information of a motion information merging candidate having an optimal cost may be set as motion information of the current block.
  • index information eg, merge index
  • a motion information merging candidate selected from among a plurality of motion information merging candidates may be encoded and transmitted to the decoder.
  • a motion information merging list may be configured in the same way as in the encoder. And, based on the merge index decoded from the bitstream, a motion information merge candidate may be selected. Motion information of the selected motion information merging candidate may be set as motion information of the current block.
  • the motion information merging list is composed of a single list regardless of prediction direction. That is, the motion information merging candidates included in the motion information merging list may have only L0 motion information or L1 motion information, or may have bi-directional motion information (ie, L0 motion information and L1 motion information).
  • the encoder may explicitly encode and signal motion vector difference information.
  • the information on the motion vector difference value may include magnitude information of the motion vector difference value and sign information of the motion vector difference value.
  • Information on the motion vector difference value may be coded and signaled in each of the L0 and L1 directions.
  • the L1 motion vector difference value may be set as a vector having the same size as the L0 motion vector difference value but opposite direction.
  • Magnitude information may include a first flag indicating whether the absolute value of the motion vector difference is greater than 0, a second flag indicating whether the absolute value of the motion vector difference is greater than 1, and residual value information.
  • the size information may be coded and signaled for each of the horizontal direction component and the vertical direction component.
  • the value of the first flag is set to 0, while encoding of the second flag, residual value information and motion vector difference code information can be omitted.
  • the value of the first flag is set to 1, and the second flag may be additionally encoded.
  • the value of the second flag is set to 0, while encoding of residual value information can be omitted.
  • the value of the second flag is set to 1, and residual value information may be additionally encoded.
  • Residual value information represents a difference value of 2 from an absolute value of a motion vector difference.
  • the decoder may determine an absolute value of the motion vector difference based on at least one of the first flag, the second flag, and residual value information. For example, when the value of the first flag is 0, the absolute value of the motion vector difference may be set to 0. On the other hand, when the value of the first flag is 1 and the value of the second flag is 0, the absolute value of the motion vector difference may be set to 1. On the other hand, when the values of the first flag and the second flag are both 1, the motion vector difference value can be derived by adding 2 to the residual value information.
  • Sign information indicates whether the motion vector difference value is a positive number or a negative number.
  • Code information may be coded for each of a horizontal component and a vertical component, and each code information may be a 1-bit flag.
  • the magnitude information of the motion vector difference value and sign information of the motion vector difference value described above may be coded and signaled in the L0 direction and the L1 direction, respectively.
  • size information for example, at least one of the first flag, the second flag, and residual value information may be encoded through context coding using probability information.
  • first flag and the second flag are coded through context coding
  • residual value information may be coded without using probability information.
  • code information may be coded without using probability information. Coding that does not use probability information may be referred to as bypass coding.
  • the present disclosure proposes a method of predicting the sign of a motion vector difference value instead of explicitly signaling the sign information of the motion vector difference value.
  • code prediction proposed in the present disclosure When the code prediction proposed in the present disclosure is applied, encoding of sign information may be omitted for at least one of a horizontal component and a vertical component of a motion vector difference value. Instead of encoding the code information, code prediction information indicating whether the predicted code matches the actual code may be coded.
  • code prediction method proposed in the present disclosure will be described in detail.
  • FIG. 7 shows a coding method for predicting a sign of a motion vector difference value
  • FIG. 8 shows a decoding method to which sign prediction of a motion vector difference value is applied.
  • motion vector candidates may be derived using each of code combinations for at least one component to which code prediction is applied (S710 and S810). For example, when code prediction is applied to both the horizontal component and the vertical component, there are four code combinations: (+, +), (+, -), (-, +), and (-, +). . On the other hand, when code prediction is applied to only one of the horizontal component and the vertical component, two code combinations such as + or - exist. That is, when the number of components to which code prediction is applied is N, a maximum of 2 ⁇ N code combinations may exist.
  • the code combination may not be applied to the component.
  • the absolute value of the horizontal component is greater than 0 while the absolute value of the vertical component is 0, only two code combinations may exist.
  • a motion vector candidate may be derived by adding a motion vector difference value corresponding to each code combination to a motion vector prediction value.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating motion vector candidates.
  • the left direction is the negative (-) direction and the right direction is the positive (+) direction for the horizontal direction, and for the vertical direction, the upward direction is the negative (-) direction, Assume that the downward direction is the positive (+) direction.
  • each of the motion vector candidates may be derived according to Equations 2 to 5 below.
  • Equation 2 shows an example of deriving the first motion vector candidate mvCand_0 by setting the signs of both the horizontal component and the vertical component to positive (+).
  • Equation 3 shows an example of deriving the second motion vector candidate mvCand_1 by setting the sign of the horizontal component to positive and the sign of the vertical component to negative.
  • Equation 4 shows an example of deriving the third motion vector candidate (mvCand_2) by setting the sign of the horizontal component to negative and the sign of the vertical component to positive.
  • Equation 5 shows an example of deriving the fourth motion vector candidate (mvCand_3) by setting the signs of both the horizontal component and the vertical component to negative (-).
  • a cost for a reference region specified based on each of the motion vector candidates can be calculated (S720 and S820).
  • the reference region may be at least one of a reference block indicated by a motion vector candidate in a reference picture or a reference template adjacent to the reference block.
  • the cost of the reference region may mean a cost between the reference template and the current template or a cost between the L0 reference block and the L1 reference block calculated based on bilateral matching.
  • a reference template may be composed of reconstruction regions adjacent to a reference block indicated by a motion vector candidate. Specifically, at least one of an upper restoration area adjacent to the reference block and a left restoration area adjacent to the reference block may be set as a reference template.
  • Template A indicates a reference template specified by a motion vector candidate (i.e., mvCand_3) derived when the signs of the horizontal and vertical components of the motion vector difference value are both negative
  • the B template is the motion vector difference
  • the C template is a reference template specified by a motion vector candidate (ie, mvCand_2) derived when the horizontal component of the motion vector difference value is in the negative direction, but the vertical component of the motion vector difference value is in the positive direction
  • D template indicates a reference template specified by a motion vector candidate (ie, mvCand_0) derived when the signs of the horizontal and vertical components of the motion vector difference value are both positive.
  • a cost with a current template neighboring the current block may be calculated.
  • the current template may be composed of restoration areas adjacent to the current block.
  • the current template may include at least one of an upper restoration area adjacent to the current block and a left restoration area adjacent to the current block.
  • the cost between the reference template and the current template may be calculated based on the Sum of Absolute Difference (SAD). Specifically, for each of the reconstructed samples included in the reference template, a difference from a corresponding reconstructed sample in the current template may be derived. Then, the sum of the differences derived for each of the reconstructed samples may be set as the cost of the reference template.
  • SAD Sum of Absolute Difference
  • the corresponding motion vector candidate or the reference template may be set to be unusable.
  • 11 is a diagram for explaining an unusable reference template.
  • template A and template C are located outside the reference picture. Accordingly, the A template and the C template may be set to be unavailable. Alternatively, motion vector candidates used to derive each of the A template and the C template may be set to be unavailable.
  • a code combination used to derive an unavailable reference template is not set as a predicted code. That is, in the example shown in FIG. 11, the available code combinations are the code combinations (+, -) used in template A and the code combinations (+, +) used in template D. That is, since only + signs are usable for x-components, encoding of sign information (that is, + signs) for x-components can be omitted. Meanwhile, according to the candidate combination available in the decoder, the sign of the x-component may be implicitly determined as +.
  • 12 is a diagram for explaining an example in which cost is calculated based on bi-directional matching.
  • An L0 reference block in four L0 reference pictures may be determined based on each of the four motion vector candidates.
  • an L0 reference block (reference block 0) is generated based on a motion vector candidate (ie, mvCand_3) derived by a motion vector difference value having negative signs in the horizontal and vertical directions. exemplified as being specific.
  • L1 reference blocks in an L1 picture may be determined by mirroring each of the motion vector candidates. Mirroring may be to reversely set the horizontal and vertical codes of motion vector candidates. That is, the L1 reference block may be determined based on a motion vector having the same absolute value as the motion vector candidate but in the opposite direction.
  • a cost between the L0 reference block and the corresponding L1 reference block may be calculated.
  • the cost may be calculated based on SAD.
  • an L1 reference block may be set using an actual L1 motion vector.
  • the cost of each of the four L0 reference blocks can be calculated through SAD with one L1 reference block specified by the actual L1 motion vector.
  • bilateral matching may not be applied to the corresponding reference block.
  • a sign of a motion vector difference value used to derive a reference template having the lowest cost among a plurality of reference templates or a combination having the lowest cost among the plurality of L0 reference block and L1 reference block combinations may be referred to as a prediction code.
  • the encoder may encode code prediction information indicating whether the predicted code matches the actual code (S730). Specifically, for each of the horizontal component and the vertical component of the motion vector prediction value, code prediction information indicating whether the actual code matches the prediction information may be encoded.
  • the information may be a 1-bit flag.
  • the decoder may determine a sign of a motion vector difference value or derive a motion vector based on a reference region having the lowest cost (S830).
  • a combination of signs of a horizontal component and a vertical component of a motion vector difference value used to derive a reference region having the lowest cost is (+, +).
  • the motion vector candidate used to derive the reference cost having the lowest cost is the current block. It can be set as a motion vector. That is, the code combination for the horizontal component and the vertical component of the motion vector difference value may be determined to be the same as the code combination used to derive the reference region having the lowest cost.
  • the derived motion vector candidate may be set as the motion vector of the current block. That is, the code combination for the horizontal component and the vertical component of the motion vector difference value is set to be the same as the code combination used to derive the reference region with the lowest cost, and the same for the horizontal code and different for the vertical code. It can be.
  • a motion vector candidate may be set as a motion vector of the current block. That is, the code combination for the horizontal component and the vertical component of the motion vector difference value is set to a combination that is different from the code combination used to derive the reference region having the lowest cost, and the same combination for the vertical code and the horizontal code. It can be.
  • the motion vector candidate derived based on the (-, -) code combination is the motion of the current block. It can be set as a vector. That is, the code combination for the horizontal and vertical components of the motion vector difference value may be set to a combination in which both the horizontal and vertical codes are different from the code combination used to derive the reference region having the lowest cost. there is.
  • Sign prediction may be applied to only one of the L0 direction and the L1 direction, or may be applied to both the L0 direction and the L1 direction. For example, when sign prediction is applied to both the horizontal and vertical directions of the motion vector difference in the L0 direction and the horizontal and vertical directions of the motion vector difference in the L1 direction, 16 (2 ⁇ 4) Combinations of codes may exist.
  • code prediction may be applied only in the horizontal direction to one of the L0 direction and the L1 direction, and code prediction may be applied only to the vertical direction to the other direction.
  • sign prediction may be applied by default only to the L0 direction among the L0 direction and the L1 direction, or sign prediction may be applied by default only to the L1 direction.
  • information indicating the direction to which code prediction is applied among the L0 direction and the L1 direction may be coded and signaled.
  • the temporal direction indicates whether the output order of reference pictures (ie, Picture Order Count, POC) has a value greater than the output order of the current picture. If the POC of the reference picture is smaller than the POC of the current picture, it indicates that the reference picture is a picture that is output before the current picture (this is defined as a forward picture), and if the POC of the reference picture is greater than the POC of the current picture, it is a reference picture. Indicates that is a picture output later than the current picture (this is defined as a backward picture).
  • POC Picture Order Count
  • whether to additionally apply sign prediction to the L1 direction may be determined based on whether the temporal directions of the L1 reference picture and the L0 reference picture are the same.
  • the predicted code for the other one of the L0 and L1 directions may be determined by considering the actual code for one of the L0 and L1 directions.
  • a prediction code for a motion vector difference in the L1 direction may be determined based on whether temporal directions of the L0 reference picture and the L1 reference picture are the same. For example, when the temporal direction of the L1 reference picture is the same as that of the L0 picture, the actual code of the L0 motion vector difference value may be set as the predicted code of the L1 motion vector difference value. On the other hand, when the temporal direction of the L1 reference picture is different from that of the L0 picture, a sign opposite to the actual sign of the L0 motion vector difference value may be set as the prediction code of the L1 motion vector difference value.
  • code prediction information may be coded through context coding based on probability information. That is, when code prediction is applied, code prediction information encoded through context coding may be encoded and signaled instead of code information encoded through bypass coding. Encoding/decoding efficiency can be improved by replacing information encoded by bypass coding (ie, code information) with information encoded by context coding (ie, code prediction information).
  • the probability that sign predictions match may be set to a higher value than the probability that they do not.
  • probability information may be determined based on code information of a direction to which code prediction is not applied among the L0 direction and the L1 direction. For example, when sign prediction is applied only to the motion vector difference in the L0 direction, the probability of having a sign different from that of the motion vector difference in the L1 direction may be set higher than the probability of having the same code.
  • probability information may be determined in consideration of the temporal directions of the L0 reference picture and the L1 reference picture. For example, when the L0 reference picture and the L1 reference picture have the same temporal direction, the probability of having the same sign as that of the L1-direction motion vector difference value can be set higher than the probability of having different codes. On the other hand, when the L0 reference picture and the L1 reference picture have different temporal directions, the probability of having a sign different from that of the L1-direction motion vector difference value can be set higher than the probability of having the same sign.
  • a code combination used to derive a reference region having the lowest cost among reference regions is directly applied to a motion vector difference value. You may. In this case, a 1-bit flag indicating whether to apply sign prediction may be coded and signaled.
  • an index identifying one of available code combinations may be encoded and signaled.
  • bins allocated to each of the code combinations may be adaptively determined according to the number of available candidates and the cost of each combination.
  • an index specifying one of code combinations may be binarized through a truncated unary (TU).
  • the length of bins allocated to identify each code combination may be differently set according to the cost of each code combination. For example, assuming that the cost of a plurality of code combinations increases in the order of (+, +), (+, -), (-, +) and (-, -), the lowest cost (+, The value of the bin identifying +) may be set to 0.
  • bins for identifying (+, -), (-, +), and (-, -) may be set to 10, 110, and 111, respectively.
  • bins for identifying (+, +), (+, -), (-, +), and (-, -) can also be represented by reversing 0 and 1, contrary to the above example.
  • bins may be allocated to available code combinations, excluding unavailable code combinations.
  • the cost is the lowest according to the cost of each code combination.
  • a bin for identifying a code combination may be set to 0, and bins for identifying the remaining code combinations may be set to 10 and 11.
  • a bin for identifying a code combination with the lowest cost may be set to 0, and bins for identifying the remaining code combinations may be set to 10 and 11.
  • 13 is a diagram for explaining an example in which motion vectors are allocated to each of sub-blocks.
  • a motion vector may be allocated in units of sub-blocks using a plurality of Control Point Motion Vectors (CPMVs). For example, in FIG. 13 , based on the first control point motion vector CPMV0 corresponding to the upper-left corner of the current block and the second control point motion vector CPMV1 corresponding to the upper-right corner of the current block, the motion of each of the 4x4 sub-blocks A vector was illustrated as being determined.
  • CPMVs Control Point Motion Vectors
  • Motion vectors of each of the sub-blocks may be derived by using a greater number of control point motion vectors than shown.
  • a motion vector of each sub-block may be derived using three control point motion vectors.
  • the number of control point motion vectors is two in an example described below.
  • the encoder may encode and signal information for determining a plurality of control point motion vectors.
  • the encoder may encode and signal information specifying one of the plurality of control point motion vector candidates and a difference value for each of the plurality of control point motion vectors. Equation 6 below defines a relationship between a control point motion vector and a control point motion vector difference value.
  • the first control point motion vector difference CPMV0_diff may be derived by differentiating the first control point motion vector predicted value CPMV0_pred from the first control point motion vector CPMV0.
  • the second control point motion vector difference CPMV1_diff may be derived by differentiating the second control point motion vector predicted value CPMV1_pred from the second control point motion vector CPMV1.
  • i 0 represents the horizontal component
  • the encoder may encode and signal information on each of the first control point motion vector difference value and the second control point motion vector difference value.
  • the information may include magnitude information and code information of control point motion vector difference values. Since size information and code information have already been described, a detailed description thereof will be omitted in this embodiment.
  • Equation 7 is for explaining an example in which a difference value between a second control point motion vector difference value and a first control point motion vector difference value is encoded.
  • the encoder may determine magnitude information and sign information for the first control point based on the first control point motion vector difference value CPMV0_diff.
  • size information and code are based on CPMV_diff_diff, which is a difference between the second control point motion vector difference CPMV1_diff and the first control point motion vector difference CPMV0_diff, not the second control point motion vector difference CPMV1_diff. information can be determined.
  • the decoder may derive a first control point motion vector difference value for the first control point based on size information and code information of the first control point.
  • the second control point motion vector difference value may be derived by adding the first control point motion vector difference value to the difference value derived based on the magnitude information and the sign information of the second control point.
  • the difference value between the difference value of the second control point motion vector and the difference value of the first control point motion vector is also included in the category of the difference value of the control point motion vectors to which sign prediction is applied.
  • Sign prediction may be applied to at least one of the plurality of control point motion vector difference values. For example, sign prediction is applied to both the difference value of the first control point motion vector and the difference value of the second motion vector, or sign prediction is applied only to one of the difference value between the first control point motion vector and the difference value of the second motion vector. can do.
  • sign prediction may be applied only to difference values corresponding to predefined control point motion vectors.
  • sign prediction may be applied only to the difference between control point motion vectors corresponding to the upper left corner of the current block (ie, the difference between the first control point motion vectors).
  • sign prediction may be applied to both the horizontal and vertical components of each difference value, or sign prediction may be applied to only one of the horizontal and vertical components.
  • Encoding/decoding of code information may be omitted and code prediction information may be coded/decoded for the control point motion vector difference value to which code prediction is applied.
  • a reference region may be derived for each code combination, and a cost for the derived reference region may be calculated.
  • motion vectors for a sub-block may be derived. For example, when code prediction is applied to the horizontal and vertical directions of the first control point motion vector difference value CPMV0_diff, 4 code combinations may exist, and accordingly, 4 motion vector candidate sets are derived for sub-blocks. It can be.
  • the motion vector candidate set represents motion vectors of subblocks that are derived when a specific code combination is applied.
  • a cost may be calculated using a sub-block at a specific location.
  • motion vectors and reference regions may be derived only for the upper-left sub-block LT in the current block.
  • motion vectors and reference regions can be derived only for the upper right sub-block (RT) in the current block.
  • a reference area represents a reference block or a reference template.
  • the cost of the reference region may be calculated through a cost between the reference template and the current template or non-bilateral matching using the L0 reference block and the L1 reference block.
  • a reference template for a sub-block may be set based on the size and location of the sub-block.
  • the sub-template for the upper-left sub-block LT is set to the upper reconstruction area A4 and the left reconstruction area L4 of the upper-left sub-block, and the reference template corresponding thereto is specified by the motion vector of the upper-left sub-block LT. It can be set as the top restoration area and the left restoration area of the reference subblock to be.
  • the sub-template for the upper-right sub-block RT includes the upper reconstruction area A1 of the upper-right sub-block, and the reference template corresponding thereto is the uppermost part of the reference sub-block specified by the motion vector of the upper-right sub-block RT. It can be set as a recovery area.
  • a cost between a current template adjacent to a sub block and a reference template adjacent to a reference block may be calculated.
  • a cost between a sub-template and a reference template may be calculated using SAD.
  • an L0 sub-reference block and an L1 sub-reference block may be determined for a sub-block. Then, based on the SAD, a cost between the L0 sub-reference block and the L1 sub-reference block can be calculated.
  • the cost may be calculated using a plurality of sub-blocks adjacent to the boundary of the current block. For example, a plurality of motion vector candidate sets are generated for subblocks contacting the upper boundary of the current block and/or a plurality of subblocks contacting the left boundary of the current block using code combination, and based on each motion vector candidate set , it is possible to determine the reference region of each of the plurality of sub-blocks. After calculating the cost of the reference region of each sub-block, the final cost may be calculated by summing the calculated costs.
  • the cost may be calculated using all subblocks within the current block. For example, based on reference template matching or bilateral matching, a cost for each subblock may be calculated, and the sum of the calculated costs may be set as the code combination cost.
  • code prediction information may be encoded and signaled for each of the horizontal component and the vertical component.
  • code prediction information may be coded based on probability information.
  • probability information may be determined based on the sign of the control point motion vector difference value for which sign information is explicitly signaled. For example, when sign information is explicitly signaled for the first control point motion vector difference value and sign prediction is applied to the second control point motion vector difference value, the actual code for the second control point motion vector difference value is applied.
  • the probability that the sign of the first control point motion vector difference is identical to that of the first control point motion vector difference may be set higher than the probability that it is not otherwise, or the actual sign of the second control point motion vector difference is The probability of having the same sign but a different sign from the vertical component can be set higher than the probability of not.
  • the probability that the actual sign of the second control point motion vector difference value differs from both the horizontal component and the vertical glottis of the first control point motion vector difference value may be set higher than the probability otherwise.
  • a prediction code may be determined based on a sign of a control point motion vector difference value to which sign prediction is not applied. For example, when code information is explicitly signaled for the first control point motion vector difference value, while code prediction is applied to the second control point motion vector difference value, the predicted code for the second control point motion vector difference value. may be set equal to the sign of the first control point motion vector difference value.
  • each of the components (eg, units, modules, etc.) constituting the block diagram in the above disclosure may be implemented as a hardware device or software, and a plurality of components may be combined to be implemented as a single hardware device or software. It could be.
  • the above disclosure may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded in a computer readable recording medium.
  • the computer readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floptical disks. media), and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • the hardware device may be configured to act as one or more software modules to perform processing according to the present disclosure and vice versa.
  • This disclosure can be applied to computing or electronic devices capable of encoding/decoding video signals.

Landscapes

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Abstract

본 개시에 따른 영상 복호화 방법은, 현재 블록에 대한 움직임 벡터 예측 리스트를 생성하는 단계, 상기 움직임 정보 예측 리스트에 포함된 복수의 움직임 벡터 예측 후보들 중 하나를 선택하는 단계, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 차분값을 복원하는 단계, 및 움직임 벡터 예측 후보와 상기 움직임 벡터 차분값을 더하여, 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 유도하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 움직임 벡터 차분값의 부호는, 예측된 부호와 실제 부호가 일치하는지 여부를 지시하는 부호 예측 정보를 기반으로 결정될 수 있다.

Description

비디오 신호 부호화/복호화 방법, 그리고 비트스트림을 저장한 기록 매체
본 개시는 비디오 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 영상 및 UHD(Ultra High Definition) 영상과 같은 고해상도, 고품질의 영상에 대한 수요가 다양한 응용 분야에서 증가하고 있다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상 데이터에 비해 상대적으로 데이터량이 증가하기 때문에 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 데이터를 전송하거나 기존의 저장 매체를 이용해 저장하는 경우, 전송 비용과 저장 비용이 증가하게 된다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질화 됨에 따라 발생하는 이러한 문제들을 해결하기 위해서는 고효율의 영상 압축 기술들이 활용될 수 있다.
영상 압축 기술로 현재 픽쳐의 이전 또는 이후 픽쳐로부터 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 화면 간 예측 기술, 현재 픽쳐 내의 화소 정보를 이용하여 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 화면 내 예측 기술, 출현 빈도가 높은 값에 짧은 부호를 할당하고 출현 빈도가 낮은 값에 긴 부호를 할당하는 엔트로피 부호화 기술 등 다양한 기술이 존재하고 이러한 영상 압축 기술을 이용해 영상 데이터를 효과적으로 압축하여 전송 또는 저장할 수 있다.
한편, 고해상도 영상에 대한 수요가 증가함과 함께, 새로운 영상 서비스로서 입체 영상 컨텐츠에 대한 수요도 함께 증가하고 있다. 고해상도 및 초고해상도의 입체 영상 콘텐츠를 효과적으로 제공하기 위한 비디오 압축 기술에 대하여 논의가 진행되고 있다.
본 개시는 움직임 벡터 차분값의 부호 정보를 시그날링하지 않고도, 움직임 벡터 차분값의 부호를 결정하는 방법 및 이를 수행하기 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시는 바이패스 코딩으로 부호화되는 부호 정보 대신 컨텐스트 코딩으로 부호화되는 부호 예측 정보를 이용하는 방법 및 이를 수행하기 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법은, 현재 블록에 대한 움직임 벡터 예측 리스트를 생성하는 단계, 상기 움직임 정보 예측 리스트에 포함된 복수의 움직임 벡터 예측 후보들 중 하나를 선택하는 단계, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 차분값을 복원하는 단계, 및 움직임 벡터 예측 후보와 상기 움직임 벡터 차분값을 더하여, 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 유도하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 움직임 벡터 차분값의 부호는, 예측된 부호와 실제 부호가 일치하는지 여부를 지시하는 부호 예측 정보를 기반으로 결정될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법은, 현재 블록에 대한 움직임 벡터 예측 리스트를 생성하는 단계, 상기 움직임 정보 예측 리스트에 포함된 복수의 움직임 벡터 예측 후보들 중 하나를 선택하는 단계, 상기 현재 블록의 움직임 벡터에서 움직임 벡터 예측 후보를 차분하여, 움직임 벡터 차분값을 유도하는 단계, 상기 움직임 벡터 차분값에 대한 예측 부호를 유도하는 단계, 및 상기 움직임 벡터 차분값의 실제 부호가 상기 예측 부호화 일치하는지 여부를 지시하는 부호 예측 정보를 부호화하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 영상 부/복호화 방법에 있어서, 상기 움직임 벡터 차분값의 부호 조합 각각을 적용하여 움직임 벡터 후보들이 유도되고, 상기 움직임 벡터 후보들 각각을 기반으로, 참조 픽처 내 참조 영역이 지정되고, 상기 예측된 부호는 복수의 참조 영역들 중 비용이 가장 작은 참조 영역을 유도하는데 이용된 부호 조합에 대응할 수 있다.
본 개시에 따른 영상 부/복호화 방법에 있어서, 상기 참조 영역은 움직임 벡터 후보가 지시하는 참조 블록에 인접하는 참조 템플릿이고, 상기 참조 영역에 대한 비용은, 상기 참조 테플릿과, 상기 현재 블록에 인접하는 현재 템플릿에 SAD (Sum of Difference)를 적용하여 획득될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 부/복호화 방법에 있어서, 상기 참조 영역은 움직임 벡터 후보가 지시하는 L0 참조 블록이고, 상기 참조 영역에 대한 비용은 상기 L0 참조 블록과, 상기 L0 참조 블록에 대응하는 L1 참조 블록에 SAD를 적용하여 획득될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 부/복호화 방법에 있어서, 움직임 벡터 후보가 지시하는 참조 영역이 참조 픽처의 경계를 벗어나는 경우, 상기 움직임 벡터 후보는 이용 불가능한 것으로 결정될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 부/복호화 방법에 있어서, 상기 부호 예측 정보는 확률 정보를 기반으로 복호화될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 부/복호화 방법에 있어서, 상기 확률 정보는, L0 방향 및 L1 방향 중 부호 예측이 적용되지 않는 방향의 움직임 벡터 차분값의 부호를 기반으로 결정될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 부/복호화 방법에 있어서, 상기 부호 예측 정보는, 수평 방향 및 수직 방향 각각에 대해 시그날링될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 부/복호화 방법에 있어서, 상기 움직임 벡터, 상기 움직임 벡터 예측 후보 및 상기 움직임 벡터 차분값은, 상기 현재 블록의 제어점 움직임 벡터에 관한 것일 수 있다.
본 개시에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 개시의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 개시에 의하면, 부호 정보를 이용하지 않고서도, 움직임 벡터 차분값의 부호를 결정할 수 있다.
본 개시에 의하면, 바이패스 코딩으로 부호화되는 빈을 컨텍스트 코딩으로 부호화되는 빈으로 대체하여, 부/복호화 효율을 향상시킬 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 움직임 추정이 수행되는 예를 나타낸다.
도 4 및 도 5는, 움직임 추정을 통해 생성된 움직임 정보를 기초로, 현재 블록의 예측 블록이 생성되는 예를 나타낸 것이다.
도 6은 움직임 벡터 예측값을 유도하기 위해 참조되는 위치를 나타낸다.
도 7은 움직임 벡터 차분값의 부호를 예측하는 부호화 방법을 나타낸다.
도 8은 움직임 벡터 차분값의 부호 예측이 적용된 복호화 방법을 나타낸다.
도 9는 움직임 벡터 후보들을 나타낸 도면이다.
도 10은 참조 픽처 내 움직임 벡터 후보들 각각에 대한 참조 템플릿을 나타낸다.
도 11은 이용 불가능한 참조 템플릿을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 양방향 매칭을 기반으로 비용이 산출되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 서브 블록들 각각에 대해 움직임 벡터가 할당되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 개시의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 영상 부호화 장치(100)는 픽쳐 분할부(110), 예측부(120, 125), 변환부(130), 양자화부(135), 재정렬부(160), 엔트로피 부호화부(165), 역양자화부(140), 역변환부(145), 필터부(150) 및 메모리(155)를 포함할 수 있다.
도 1에 나타난 각 구성부들은 영상 부호화 장치에서 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시한 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 개시의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 개시의 권리범위에 포함된다.
또한, 일부의 구성 요소는 본 개시에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 개시는 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 개시의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 개시의 권리범위에 포함된다.
픽쳐 분할부(110)는 입력된 픽쳐를 적어도 하나의 처리 단위로 분할할 수 있다. 이때, 처리 단위는 예측 단위(Prediction Unit: PU)일 수도 있고, 변환 단위(Transform Unit: TU)일 수도 있으며, 부호화 단위(Coding Unit: CU)일 수도 있다. 픽쳐 분할부(110)에서는 하나의 픽쳐에 대해 복수의 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 조합으로 분할하고 소정의 기준(예를 들어, 비용 함수)으로 하나의 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위 조합을 선택하여 픽쳐를 부호화 할 수 있다.
예를 들어, 하나의 픽쳐는 복수개의 부호화 단위로 분할될 수 있다. 픽쳐에서 부호화 단위를 분할하기 위해서는 쿼드 트리(Quad Tree), 터너리 트리 (Ternary Tree), 또는 바이너리 트리(Binary Tree) 와 같은 재귀적인 트리 구조를 사용할 수 있는데 하나의 영상 또는 최대 크기 부호화 단위(largest coding unit)를 루트로 하여 다른 부호화 단위로 분할되는 부호화 유닛은 분할된 부호화 단위의 개수만큼의 자식 노드를 가지고 분할될 수 있다. 일정한 제한에 따라 더 이상 분할되지 않는 부호화 단위는 리프 노드가 된다. 일 예로, 하나의 코딩 유닛에 대해 쿼드 트리 분할이 적용되는 것으로 가정하는 경우, 하나의 부호화 단위는 최대 4개의 다른 부호화 단위로 분할될 수 있다.
이하, 본 개시의 실시예에서는 부호화 단위는 부호화를 수행하는 단위의 의미로 사용할 수도 있고, 복호화를 수행하는 단위의 의미로 사용할 수도 있다.
예측 단위는 하나의 부호화 단위 내에서 동일한 크기의 적어도 하나의 정사각형 또는 직사각형 등의 형태를 가지고 분할된 것일 수도 있고, 하나의 부호화 단위 내에서 분할된 예측 단위 중 어느 하나의 예측 단위가 다른 하나의 예측 단위와 상이한 형태 및/또는 크기를 가지도록 분할된 것일 수도 있다.
화면내 예측시, 변환 단위와 예측 단위가 동일하게 설정될 수 있다. 이때, 부호화 유닛을 복수의 변환 단위들로 분할한 뒤, 각 변환 단위마다 화면내 예측을 수행할 수도 있다. 부호화 유닛은, 수평 방향 또는 수직 방향으로 분할될 수 있다. 부호화 단위를 분할하여 생성되는 변환 단위들의 개수는 부호화 단위의 크기에 따라, 2개 또는 4개일 수 있다.
예측부(120, 125)는 화면간 예측을 수행하는 화면간 예측부(120)와 화면내 예측을 수행하는 화면내 예측부(125)를 포함할 수 있다. 부호화 단위에 대해 화면간 예측을 사용할 것인지 또는 화면내 예측을 수행할 것인지를 결정하고, 각 예측 방법에 따른 구체적인 정보(예컨대, 화면내 예측 모드, 움직임 벡터, 참조 픽쳐 등)를 결정할 수 있다. 이때, 예측이 수행되는 처리 단위와 예측 방법 및 구체적인 내용이 정해지는 처리 단위는 다를 수 있다. 예컨대, 예측의 방법과 예측 모드 등은 부호화 단위로 결정되고, 예측의 수행은 예측 단위 또는 변환 단위로 수행될 수도 있다. 생성된 예측 블록과 원본 블록 사이의 잔차값(잔차 블록)은 변환부(130)로 입력될 수 있다. 또한, 예측을 위해 사용한 예측 모드 정보, 움직임 벡터 정보 등은 잔차값과 함께 엔트로피 부호화부(165)에서 부호화되어 복호화 장치에 전달될 수 있다. 특정한 부호화 모드를 사용할 경우, 예측부(120, 125)를 통해 예측 블록을 생성하지 않고, 원본 블록을 그대로 부호화하여 복호화부에 전송하는 것도 가능하다.
화면간 예측부(120)는 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐의 정보를 기초로 예측 단위를 예측할 수도 있고, 경우에 따라서는 현재 픽쳐 내의 부호화가 완료된 일부 영역의 정보를 기초로 예측 단위를 예측할 수도 있다. 화면간 예측부(120)는 참조 픽쳐 보간부, 움직임 예측부, 움직임 보상부를 포함할 수 있다.
참조 픽쳐 보간부에서는 메모리(155)로부터 참조 픽쳐 정보를 제공받고 참조 픽쳐에서 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성할 수 있다. 휘도 화소의 경우, 1/4 화소 단위로 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성하기 위해 필터 계수를 달리하는 DCT 기반의 8탭 보간 필터(DCT-based Interpolation Filter)가 사용될 수 있다. 색차 신호의 경우 1/8 화소 단위로 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성하기 위해 필터 계수를 달리하는 DCT 기반의 4탭 보간 필터(DCT-based Interpolation Filter)가 사용될 수 있다.
움직임 예측부는 참조 픽쳐 보간부에 의해 보간된 참조 픽쳐를 기초로 움직임 예측을 수행할 수 있다. 움직임 벡터를 산출하기 위한 방법으로 FBMA(Full search-based Block Matching Algorithm), TSS(Three Step Search), NTS(New Three-Step Search Algorithm) 등 다양한 방법이 사용될 수 있다. 움직임 벡터는 보간된 화소를 기초로 1/2 또는 1/4 화소 단위의 움직임 벡터값을 가질 수 있다. 움직임 예측부에서는 움직임 예측 방법을 다르게 하여 현재 예측 단위를 예측할 수 있다. 움직임 예측 방법으로 스킵(Skip) 방법, 머지(Merge) 방법, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 방법, 화면내 블록 카피(Intra Block Copy) 방법 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.
화면내 예측부(125)는 현재 픽쳐 내의 화소 정보인 참조 픽셀 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다. 복수의 참조 픽셀 라인들 중 선택된 하나로부터 참조 픽셀 정보를 유도할 수 있다. 복수의 참조 픽셀 라인들 중 N번째 참조 픽셀 라인은, 현재 블록 내 좌상단 픽셀과의 x축 차분이 N인 좌측 픽셀들 및 상기 좌상단 픽셀과의 y축 차분이 N인 상단 픽셀들을 포함할 수 있다. 현재 블록이 선택할 수 있는 참조 픽셀 라인들의 개수는, 1개, 2개, 3개 또는 4개일 수 있다.
현재 예측 단위의 주변 블록이 화면간 예측을 수행한 블록이어서, 참조 픽셀이 화면간 예측을 수행한 픽셀일 경우, 화면간 예측을 수행한 블록에 포함되는 참조 픽셀을 주변의 화면내 예측을 수행한 블록의 참조 픽셀 정보로 대체하여 사용할 수 있다. 즉, 참조 픽셀이 가용하지 않는 경우, 가용하지 않은 참조 픽셀 정보를 가용한 참조 픽셀들 중 적어도 하나의 정보로 대체하여 사용할 수 있다.
화면내 예측에서 예측 모드는 참조 픽셀 정보를 예측 방향에 따라 사용하는 방향성 예측 모드와 예측을 수행시 방향성 정보를 사용하지 않는 비방향성 모드를 가질 수 있다. 휘도 정보를 예측하기 위한 모드와 색차 정보를 예측하기 위한 모드가 상이할 수 있고, 색차 정보를 예측하기 위해 휘도 정보를 예측하기 위해 사용된 화면내 예측 모드 정보 또는 예측된 휘도 신호 정보를 활용할 수 있다.
화면내 예측을 수행할 때 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 동일할 경우, 예측 단위의 좌측에 존재하는 픽셀, 좌측 상단에 존재하는 픽셀, 상단에 존재하는 픽셀을 기초로 예측 단위에 대한 화면내 예측을 수행할 수 있다.
화면내 예측 방법은 예측 모드에 따라 참조 화소에 스무딩(Smoothing) 필터를 적용한 후 예측 블록을 생성할 수 있다. 선택된 참조 픽셀 라인에 따라, 스무딩 필터의 적용 여부가 결정될 수 있다.
화면내 예측 방법을 수행하기 위해 현재 예측 단위의 화면내 예측 모드는 현재 예측 단위의 주변에 존재하는 예측 단위의 화면내 예측 모드로부터 예측할 수 있다. 주변 예측 단위로부터 예측된 모드 정보를 이용하여 현재 예측 단위의 예측 모드를 예측하는 경우, 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 화면내 예측 모드가 동일하면 소정의 플래그 정보를 이용하여 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 예측 모드가 동일하다는 정보를 전송할 수 있고, 만약 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 예측 모드가 상이하면 엔트로피 부호화를 수행하여 현재 블록의 예측 모드 정보를 부호화할 수 있다.
또한, 예측부(120, 125)에서 생성된 예측 단위를 기초로 예측을 수행한 예측 단위와 예측 단위의 원본 블록과 차이값인 잔차값(Residual) 정보를 포함하는 잔차 블록이 생성될 수 있다. 생성된 잔차 블록은 변환부(130)로 입력될 수 있다.
변환부(130)에서는 원본 블록과 예측부(120, 125)를 통해 생성된 예측 단위의 잔차값(residual)정보를 포함한 잔차 블록을 DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), KLT와 같은 변환 방법을 사용하여 변환시킬 수 있다. 잔차 블록을 변환하기 위해 DCT를 적용할지, DST를 적용할지 또는 KLT를 적용할지는, 변환 단위의 크기, 변환 단위의 형태, 예측 단위의 예측 모드 또는 예측 단위의 화면내 예측 모드 정보 중 적어도 하나를 기초로 결정할 수 있다.
양자화부(135)는 변환부(130)에서 주파수 영역으로 변환된 값들을 양자화할 수 있다. 블록에 따라 또는 영상의 중요도에 따라 양자화 계수는 변할 수 있다. 양자화부(135)에서 산출된 값은 역양자화부(140)와 재정렬부(160)에 제공될 수 있다.
재정렬부(160)는 양자화된 잔차값에 대해 계수값의 재정렬을 수행할 수 있다.
재정렬부(160)는 계수 스캐닝(Coefficient Scanning) 방법을 통해 2차원의 블록 형태 계수를 1차원의 벡터 형태로 변경할 수 있다. 예를 들어, 재정렬부(160)에서는 지그-재그 스캔(Zig-Zag Scan)방법을 이용하여 DC 계수부터 고주파수 영역의 계수까지 스캔하여 1차원 벡터 형태로 변경시킬 수 있다. 변환 단위의 크기 및 화면내 예측 모드에 따라 지그-재그 스캔 대신 2차원의 블록 형태 계수를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔, 또는 2차원의 블록 형태 계수를 대각 방향으로 스캔하는 대각 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 단위의 크기 및 화면내 예측 모드에 따라 지그-재그 스캔, 수직 방향 스캔, 수평 방향 스캔 또는 대각 스캔 중 어떠한 스캔 방법이 사용될지 여부를 결정할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)는 재정렬부(160)에 의해 산출된 값들을 기초로 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 엔트로피 부호화는 예를 들어, 지수 골롬(Exponential Golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 다양한 부호화 방법을 사용할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)는 재정렬부(160) 및 예측부(120, 125)로부터 부호화 단위의 잔차값 계수 정보 및 블록 타입 정보, 예측 모드 정보, 분할 단위 정보, 예측 단위 정보 및 전송 단위 정보, 움직임 벡터 정보, 참조 프레임 정보, 블록의 보간 정보, 필터링 정보 등 다양한 정보를 부호화할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)에서는 재정렬부(160)에서 입력된 부호화 단위의 계수값을 엔트로피 부호화할 수 있다.
역양자화부(140) 및 역변환부(145)에서는 양자화부(135)에서 양자화된 값들을 역양자화하고 변환부(130)에서 변환된 값들을 역변환한다. 역양자화부(140) 및 역변환부(145)에서 생성된 잔차값(Residual)은 예측부(120, 125)에 포함된 움직임 추정부, 움직임 보상부 및 화면내 예측부를 통해서 예측된 예측 단위와 합쳐져 복원 블록(Reconstructed Block)을 생성할 수 있다.
필터부(150)는 디블록킹 필터, 오프셋 보정부, ALF(Adaptive Loop Filter)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
디블록킹 필터는 복원된 픽쳐에서 블록간의 경계로 인해 생긴 블록 왜곡을 제거할 수 있다. 디블록킹을 수행할지 여부를 판단하기 위해 블록에 포함된 몇 개의 열 또는 행에 포함된 픽셀을 기초로 현재 블록에 디블록킹 필터 적용할지 여부를 판단할 수 있다. 블록에 디블록킹 필터를 적용하는 경우 필요한 디블록킹 필터링 강도에 따라 강한 필터(Strong Filter) 또는 약한 필터(Weak Filter)를 적용할 수 있다. 또한 디블록킹 필터를 적용함에 있어 수직 필터링 및 수평 필터링 수행시 수평 방향 필터링 및 수직 방향 필터링이 병행 처리되도록 할 수 있다.
오프셋 보정부는 디블록킹을 수행한 영상에 대해 픽셀 단위로 원본 영상과의 오프셋을 보정할 수 있다. 특정 픽쳐에 대한 오프셋 보정을 수행하기 위해 영상에 포함된 픽셀을 일정한 수의 영역으로 구분한 후 오프셋을 수행할 영역을 결정하고 해당 영역에 오프셋을 적용하는 방법 또는 각 픽셀의 에지 정보를 고려하여 오프셋을 적용하는 방법을 사용할 수 있다.
ALF(Adaptive Loop Filtering)는 필터링한 복원 영상과 원래의 영상을 비교한 값을 기초로 수행될 수 있다. 영상에 포함된 픽셀을 소정의 그룹으로 나눈 후 해당 그룹에 적용될 하나의 필터를 결정하여 그룹마다 차별적으로 필터링을 수행할 수 있다. ALF를 적용할지 여부에 관련된 정보는 휘도 신호는 부호화 단위(Coding Unit, CU) 별로 전송될 수 있고, 각각의 블록에 따라 적용될 ALF 필터의 모양 및 필터 계수는 달라질 수 있다. 또한, 적용 대상 블록의 특성에 상관없이 동일한 형태(고정된 형태)의 ALF 필터가 적용될 수도 있다.
메모리(155)는 필터부(150)를 통해 산출된 복원 블록 또는 픽쳐를 저장할 수 있고, 저장된 복원 블록 또는 픽쳐는 화면간 예측을 수행 시 예측부(120, 125)에 제공될 수 있다.
도 2는 본 개시의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 영상 복호화 장치(200)는 엔트로피 복호화부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230, 235), 필터부(240), 메모리(245)가 포함될 수 있다.
영상 부호화 장치에서 영상 비트스트림이 입력된 경우, 입력된 비트스트림은 영상 부호화 장치와 반대의 절차로 복호화될 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)는 영상 부호화 장치의 엔트로피 부호화부에서 엔트로피 부호화를 수행한 것과 반대의 절차로 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다. 예를 들어, 영상 부호화 장치에서 수행된 방법에 대응하여 지수 골롬(Exponential Golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 다양한 방법이 적용될 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)에서는 부호화 장치에서 수행된 화면내 예측 및 화면간 예측에 관련된 정보를 복호화할 수 있다.
재정렬부(215)는 엔트로피 복호화부(210)에서 엔트로피 복호화된 비트스트림을 부호화부에서 재정렬한 방법을 기초로 재정렬을 수행할 수 있다. 1차원 벡터 형태로 표현된 계수들을 다시 2차원의 블록 형태의 계수로 복원하여 재정렬할 수 있다. 재정렬부(215)에서는 부호화부에서 수행된 계수 스캐닝에 관련된 정보를 제공받고 해당 부호화부에서 수행된 스캐닝 순서에 기초하여 역으로 스캐닝하는 방법을 통해 재정렬을 수행할 수 있다.
역양자화부(220)는 부호화 장치에서 제공된 양자화 파라미터와 재정렬된 블록의 계수값을 기초로 역양자화를 수행할 수 있다.
역변환부(225)는 영상 부호화 장치에서 수행한 양자화 결과에 대해 변환부에서 수행한 변환 즉, DCT, DST, 및 KLT에 대해 역변환 즉, 역 DCT, 역 DST 및 역 KLT를 수행할 수 있다. 역변환은 영상 부호화 장치에서 결정된 전송 단위를 기초로 수행될 수 있다. 영상 복호화 장치의 역변환부(225)에서는 예측 방법, 현재 블록의 크기, 형태, 예측 모드 및 화면내 예측 방향 등 복수의 정보에 따라 변환 기법(예를 들어, DCT, DST, KLT)이 선택적으로 수행될 수 있다.
예측부(230, 235)는 엔트로피 복호화부(210)에서 제공된 예측 블록 생성 관련 정보와 메모리(245)에서 제공된 이전에 복호화된 블록 또는 픽쳐 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다.
전술한 바와 같이 영상 부호화 장치에서의 동작과 동일하게 화면내 예측을 수행시 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 동일할 경우, 예측 단위의 좌측에 존재하는 픽셀, 좌측 상단에 존재하는 픽셀, 상단에 존재하는 픽셀을 기초로 예측 단위에 대한 화면내 예측을 수행하지만, 화면내 예측을 수행시 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 상이할 경우, 변환 단위를 기초로 한 참조 픽셀을 이용하여 화면내 예측을 수행할 수 있다. 또한, 최소 부호화 단위에 대해서만 NxN 분할을 사용하는 화면내 예측을 사용할 수도 있다.
예측부(230, 235)는 예측 단위 판별부, 화면간 예측부 및 화면내 예측부를 포함할 수 있다. 예측 단위 판별부는 엔트로피 복호화부(210)에서 입력되는 예측 단위 정보, 화면내 예측 방법의 예측 모드 정보, 화면간 예측 방법의 움직임 예측 관련 정보 등 다양한 정보를 입력 받고 현재 부호화 단위에서 예측 단위를 구분하고, 예측 단위가 화면간 예측을 수행하는지 아니면 화면내 예측을 수행하는지 여부를 판별할 수 있다. 화면간 예측부(230)는 영상 부호화 장치에서 제공된 현재 예측 단위의 화면간 예측에 필요한 정보를 이용해 현재 예측 단위가 포함된 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐에 포함된 정보를 기초로 현재 예측 단위에 대한 화면간 예측을 수행할 수 있다. 또는, 현재 예측 단위가 포함된 현재 픽쳐 내에서 기-복원된 일부 영역의 정보를 기초로 화면간 예측을 수행할 수도 있다.
화면간 예측을 수행하기 위해 부호화 단위를 기준으로 해당 부호화 단위에 포함된 예측 단위의 움직임 예측 방법이 스킵 모드(Skip Mode), 머지 모드(Merge 모드), AMVP 모드(AMVP Mode), 화면내 블록 카피 모드 중 어떠한 방법인지 여부를 판단할 수 있다.
화면내 예측부(235)는 현재 픽쳐 내의 화소 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다. 예측 단위가 화면내 예측을 수행한 예측 단위인 경우, 영상 부호화 장치에서 제공된 예측 단위의 화면내 예측 모드 정보를 기초로 화면내 예측을 수행할 수 있다. 화면내 예측부(235)에는 AIS(Adaptive Intra Smoothing) 필터, 참조 화소 보간부, DC 필터를 포함할 수 있다. AIS 필터는 현재 블록의 참조 화소에 필터링을 수행하는 부분으로써 현재 예측 단위의 예측 모드에 따라 필터의 적용 여부를 결정하여 적용할 수 있다. 영상 부호화 장치에서 제공된 예측 단위의 예측 모드 및 AIS 필터 정보를 이용하여 현재 블록의 참조 화소에 AIS 필터링을 수행할 수 있다. 현재 블록의 예측 모드가 AIS 필터링을 수행하지 않는 모드일 경우, AIS 필터는 적용되지 않을 수 있다.
참조 화소 보간부는 예측 단위의 예측 모드가 참조 화소를 보간한 화소값을 기초로 화면내 예측을 수행하는 예측 단위일 경우, 참조 화소를 보간하여 정수값 이하의 화소 단위의 참조 화소를 생성할 수 있다. 현재 예측 단위의 예측 모드가 참조 화소를 보간하지 않고 예측 블록을 생성하는 예측 모드일 경우 참조 화소는 보간되지 않을 수 있다. DC 필터는 현재 블록의 예측 모드가 DC 모드일 경우 필터링을 통해서 예측 블록을 생성할 수 있다.
복원된 블록 또는 픽쳐는 필터부(240)로 제공될 수 있다. 필터부(240)는 디블록킹 필터, 오프셋 보정부, ALF를 포함할 수 있다.
영상 부호화 장치로부터 해당 블록 또는 픽쳐에 디블록킹 필터를 적용하였는지 여부에 대한 정보 및 디블록킹 필터를 적용하였을 경우, 강한 필터를 적용하였는지 또는 약한 필터를 적용하였는지에 대한 정보를 제공받을 수 있다. 영상 복호화 장치의 디블록킹 필터에서는 영상 부호화 장치에서 제공된 디블록킹 필터 관련 정보를 제공받고 영상 복호화 장치에서 해당 블록에 대한 디블록킹 필터링을 수행할 수 있다.
오프셋 보정부는 부호화시 영상에 적용된 오프셋 보정의 종류 및 오프셋 값 정보 등을 기초로 복원된 영상에 오프셋 보정을 수행할 수 있다.
ALF는 부호화 장치로부터 제공된 ALF 적용 여부 정보, ALF 계수 정보 등을 기초로 부호화 단위에 적용될 수 있다. 이러한 ALF 정보는 특정한 파라메터 셋에 포함되어 제공될 수 있다.
메모리(245)는 복원된 픽쳐 또는 블록을 저장하여 참조 픽쳐 또는 참조 블록으로 사용할 수 있도록 할 수 있고 또한 복원된 픽쳐를 출력부로 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이 이하, 본 개시의 실시예에서는 설명의 편의상 코딩 유닛(Coding Unit)을 부호화 단위라는 용어로 사용하지만, 부호화뿐만 아니라 복호화를 수행하는 단위가 될 수도 있다.
또한, 현재 블록은, 부호화/복호화 대상 블록을 나타내는 것으로, 부호화/복호화 단계에 따라, 코딩 트리 블록(또는 코딩 트리 유닛), 부호화 블록(또는 부호화 유닛), 변환 블록(또는 변환 유닛), 예측 블록(또는 예측 유닛) 또는 인루프 필터의 적용 대상인 블록 등을 나타내는 것일 수 있다. 본 명세서에서, '유닛'은 특정 부호화/복호화 프로세스를 수행하기 위한 기본 단위를 나타내고, '블록'은 소정 크기의 화소 어레이를 나타낼 수 있다. 별도의 구분이 없는 한, '블록'과 '유닛'은 동등한 의미로 사용될 수 있다. 예컨대, 후술되는 실시예에서, 부호화 블록(코딩 블록) 및 부호화 유닛(코딩 유닛)은 상호 동등한 의미인 것으로 이해될 수 있다.
나아가, 현재 블록이 포함된 픽처를 현재 픽처라 호칭하기로 한다.
현재 픽처의 부호화시, 픽처간 중복된 데이터는 인터 예측을 통해 제거될 수 있다. 인터 예측은, 블록 단위로 수행될 수 있다. 구체적으로, 현재 블록의 움직임 정보를 이용하여, 참조 픽처로부터 현재 블록의 예측 블록을 생성할 수 있다. 여기서, 움직임 정보는, 움직임 벡터, 참조 픽처 인덱스 및 예측 방향 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
현재 블록의 움직임 정보는, 움직임 추정(Motion Estimation)을 통해 생성될 수 있다.
도 3은 움직임 추정이 수행되는 예를 나타낸다.
도 3에서, 현재 픽처의 POC(Picture Order Count)는 T이고, 참조 픽처의 POC는, (T-1)인 것으로 가정하였다.
참조 픽처 내 현재 블록의 기준점과 동일한 위치로부터, 움직임 추정을 위한 탐색 범위를 설정할 수 있다. 여기서, 기준 점은, 현재 블록의 좌상단 샘플의 위치일 수 있다.
일 예로, 도 3에서는, 기준점을 중심으로, (w0+w01) 및 (h0+h1) 크기의 사각형이 탐색 범위로 설정되는 것으로 예시되었다. 위 예시에서, w0, w1, h0, 및 h1은 상호 동일한 값을 가질 수 있다. 또는, w0, w1, h0 및 h1 중 적어도 하나는 다른 하나의 상이한 값을 갖도록 설정될 수 있다. 또는, CTU(Coding Tree Unit) 경계, 슬라이스 경계, 타일 경계 또는 픽처 경계를 초과하지 않도록, w0, w1, h0 및 h1의 크기가 결정될 수도 있다.
탐색 범위 내, 현재 블록과 동일한 크기를 갖는 참조 블록들을 설정한 뒤, 각 참조 블록들에 대해 현재 블록과의 비용(Cost)를 측정할 수 있다. 비용은, 두 블록간 유사도를 이용하여 계산될 수 있다.
일 예로, 현재 블록 내 원본 샘플들과 참조 블록 내 원본 샘플들(또는 복원 샘플들) 간의 차분값들의 절대값 합을 기반으로, 비용을 계산할 수 있다. 절대값값 합이 작을수록, 비용은 감소할 수 있다.
이후, 참조 블록들 각각의 비용을 비교한 뒤, 최적의 비용을 갖는 참조 블록을, 현재 블록의 예측 블록으로 설정할 수 있다.
그리고, 현재 블록과 참조 블록 간 거리를 움직임 벡터로 설정할 수 있다. 구체적으로, 현재 블록과 참조 블록 간의 x 좌표 차분 및 y 좌표 차분이 움직임 벡터로 설정될 수 있다.
나아가, 움직임 추정을 통해 특정된 참조 블록이 포함된 픽처의 인덱스를 참조 픽처 인덱스로 설정한다.
또한, 참조 픽처가 L0 참조 픽처 리스트에 속하는지 또는 L1 참조 픽처 리스트에 속하는지 여부에 기반하여, 예측 방향을 설정할 수 있다.
또한, L0 방향 및 L1 방향 각각에 대해 움직임 추정이 수행될 수 있다. L0 방향 및 L1방향 모두에 대해 예측이 수행된 경우, L0 방향의 움직임 정보 및 L1 방향의 움직임 정보가 각각 생성될 수 있다.
도 4 및 도 5는, 움직임 추정을 통해 생성된 움직임 정보를 기초로, 현재 블록의 예측 블록이 생성되는 예를 나타낸 것이다.
도 4는 단방향(즉, L0 방향) 예측으로 예측 블록을 생성하는 예를 나타낸 것이고, 도 5는 양방향(즉, L0 및 L1 방향) 예측으로 예측 블록을 생성하는 예를 나타낸 것이다.
단방향 예측의 경우, 하나의 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 예측 블록을 생성한다. 일 예로, 상기 움직임 정보는 L0 움직임 벡터, L0 참조 픽처 인덱스 및 L0 방향을 가리지는 예측 방향 정보를 포함할 수 있다.
양방향 예측의 경우, 두개의 움직임 정보를 이용하여 예측 블록을 생성한다. 일 예로, L0 방향에 대한 움직임 정보(L0 움직임 정보)를 기초로 특정된 L0 방향의 참조 블록을 L0 예측 블록으로 설정하고, L1 방향에 대한 움직임 정보(L1 움직임 정보)를 기초로 특정된 L1 방향의 참조 블록을 L1 예측 블록을 생성할 수 있다. 이후, L0 예측 블록 및 L1 예측 블록을 가중합하여, 현재 블록의 예측 블록을 생성할 수 있다.
도 3 내지 도 5에 도시된 예에서는, L0 참조 픽처는, 현재 픽처의 이전 방향(즉, 현재 픽처보다 POC값이 작음)에 존재하고, L1 참조 픽처는, 현재 픽처의 이후 방향(즉, 현재 픽처보다 POC 값이 큼)에 존재하는 것으로 예시하였다.
다만, 도시된 예와 달리, L0 참조 픽처가 현재 픽처의 이후 방향에 존재하거나, L1 참조 픽처가 현재 픽처의 이전 방향에 존재할 수 있다. 일 예로, L0 참조 픽처 및 L1 참조 픽처는 모두 현재 픽처의 이전 방향에 존재하거나, 또는 모두 현재 픽처의 이후 방향에 존재할 수 있다. 또는, 현재 픽처의 이후 방향에 존재하는 L0 참조 픽처 및 현재 픽처의 이전 방향에 존재하는 L1 참조 픽처를 이용하여 양방향 예측이 수행될 수도 있다.
인터 예측이 수행된 블록의 움직임 정보는 메모리에 저장될 수 있다. 이때, 움직임 정보는 샘플 단위로 저장될 수 있다. 구체적으로, 특정 샘플이 속하는 블록의 움직임 정보가, 특정 샘플의 움직임 정보로 저장될 수 있다. 저장된 움직임 정보는, 차후 부/복호화될 이웃 블록의 움직임 정보를 유도하는 것에 이용될 수 있다.
부호화기에서는, 현재 블록의 샘플(즉, 원본(Original) 샘플)과 예측 샘플 사이의 차분값에 해당하는 잔차 샘플을 부호화한 정보 및 예측 블록을 생성하는데 필요한 움직임 정보를 복호화기로 시그날링할 수 있다. 복호화기에서는, 시그날링된 차분값에 대한 정보를 복호화하여 차분 샘플을 유도하고, 상기 차분 샘플에 움직임 정보를 이용하여 생성된 예측 블록 내 예측 샘플을 더하여, 복원 샘플을 생성할 수 있다.
이때, 복호화기로 시그날링되는 움직임 정보를 효과적으로 압축하기 위해, 복수의 인터 예측 모드들 중 하나가 선택될 수 있다. 여기서, 복수의 인터 예측 모드들은, 움직임 정보 병합 모드 및 움직임 벡터 예측 모드가 포함될 수 있다.
움직임 벡터 예측 모드는, 움직임 벡터와 움직임 벡터 예측값 사이의 차분값을 부호화하여 시그날링하는 모드이다. 여기서, 움직임 벡터 예측값은, 현재 블록에 인접하는 주변 블록 또는 주변 샘플의 움직임 정보를 기초로 유도될 수 있다.
도 6은 움직임 벡터 예측값을 유도하기 위해 참조되는 위치를 나타낸다.
설명의 편의를 위해, 현재 블록은 4x4 크기를 갖는 것으로 가정한다.
도시된 예에서, 'LB'는, 현재 블록 내 최좌측열 및 최하단행에 포함된 샘플을 나타낸다. 'RT'은, 현재 블록 내 최우측열 및 최상단행에 포함된 샘플을 나타낸다. A0 내지 A4는 현재 블록의 좌측에 이웃하는 샘플들을 나타내고, B0 내지 B5는, 현재 블록의 상단에 이웃하는 샘플들을 나타낸다. 일 예로, A1은, LB의 좌측에 이웃하는 샘플을 나타내고, B1은, RT의 상단에 이웃하는 샘플을 나타낸다.
Col은, 콜로케이티드(Co-located) 픽처 내 현재 블록의 우하단에 이웃하는 샘플의 위치를 나타낸다. 콜로케이티드 픽처는 현재 픽처와 상이한 픽처이고, 콜로케이티드 픽처를 특정하기 위한 정보가 명시적으로 비트스트림에 부호화되어 시그날링될 수 있다. 또는, 기 정의된 참조 픽처 인덱스를 갖는 참조 픽처를 콜로케이티드 픽처로 설정할 수도 있다.
현재 블록의 움직임 벡터 예측값은, 움직임 벡터 예측 리스트(Motion Vector Prediction List)에 포함된 적어도 하나의 움직임 벡터 예측 후보로부터 유도될 수 있다.
움직임 벡터 예측 리스트에 삽입될 수 있는 움직임 벡터 예측 후보들의 개수(즉, 리스트의 크기)가 부호화기 및 복호화기에 기 정의되어 있을 수 있다. 일 예로, 움직임 벡터 예측 후보들의 최대 개수는 2개일 수 있다.
현재 블록에 인접하는 이웃 샘플의 위치에 저장된 움직임 벡터 또는 상기 움직임 벡터를 스케일링하여 유도된 스케일링된 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측 후보로서 움직임 벡터 예측 리스트에 삽입할 수 있다. 이때, 현재 블록에 인접하는 이웃 샘플들을 기 정의된 순서에 따라 스캔하여, 움직임 벡터 예측 후보를 유도할 수 있다.
일 예로, A0부터 A4의 순서로 각 위치에 움직임 벡터가 저장되어 있는지 여부를 확인할 수 있다. 그리고, 위 스캔 순서에 따라, 가장 먼저 발견된 이용 가능한 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측 후보로서 움직임 벡터 예측 리스트에 삽입할 수 있다.
다른 예로, A0 부터 A4의 순서로, 각 위치에 움직임 벡터가 저장되어 있는지 여부를 확인하되, 가장 먼저 발견된, 현재 블록과 동일한 참조 픽처를 갖는 위치의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측 후보로서 움직임 벡터 예측 리스트에 삽입할 수 있다. 현재 블록과 동일한 참조 픽처를 갖는 이웃 샘플이 존재하지 않는 경우, 가장 먼저 발견된 이용 가능한 벡터를 기초로 움직임 벡터 예측 후보를 유도할 수 있다. 구체적으로, 가장 먼저 발견된 이용 가능한 움직임 벡터를 스케일링한 뒤, 스케일링된 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측 후보로서 움직임 벡터 예측 리스트에 삽입할 수 있다. 이때, 스케일링은, 현재 픽처와 참조 픽처 사이의 출력 순서 차이(즉, POC 차이) 및 현재 픽처와 이웃 샘플의 참조 픽처 사이의 출력 순서 차이(즉, POC 차이)에 기초하여 수행될 수 있다.
나아가, B0 부터 B5의 순서로, 각 위치에 움직임 벡터가 저장되어 있는지 여부를 확인할 수 있다. 그리고, 위 스캔 순서에 따라, 가장 먼저 발견된 이용 가능한 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측 후보로서 움직임 벡터 예측 리스트에 삽입할 수 있다.
다른 예로, B0 부터 B5의 순서로, 각 위치에 움직임 벡터가 저장되어 있는지 여부를 확인하되, 가장 먼저 발견된, 현재 블록과 동일한 참조 픽처를 갖는 위치의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측 후보로서 움직임 벡터 예측 리스트에 삽입할 수 있다. 현재 블록과 동일한 참조 픽처를 갖는 이웃 샘플이 존재하지 않는 경우, 가장 먼저 발견된 이용 가능한 벡터를 기초로 움직임 벡터 예측 후보를 유도할 수 있다. 구체적으로, 가장 먼저 발견된 이용 가능한 움직임 벡터를 스케일링한 뒤, 스케일링된 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측 후보로서 움직임 벡터 예측 리스트에 삽입할 수 있다. 이때, 스케일링은, 현재 픽처와 참조 픽처 사이의 출력 순서 차이(즉, POC 차이) 및 현재 픽처와 이웃 샘플의 참조 픽처 사이의 출력 순서 차이(즉, POC 차이)에 기초하여 수행될 수 있다.
상술한 예에서와 같이, 현재 블록의 좌측에 인접하는 샘플로부터 움직임 벡터 예측 후보를 유도하고, 현재 블록의 상단에 인접하는 샘플로부터 움직임 벡터 예측 후보를 유도할 수 있다.
이때, 좌측 샘플로부터 유도된 움직임 벡터 예측 후보가 상단 샘플로부터 유도된 움직임 벡터 예측 후보보다 먼저 움직임 벡터 예측 리스트에 삽입될 수 있다. 이 경우, 좌측 샘플로부터 유도된 움직임 벡터 예측 후보에 할당되는 인덱스가 상단 샘플로부터 유도된 움직임 벡터 예측 후보보다 작은 값을 가질 수 있다.
위와 반대로, 상단 샘플로부터 유도된 움직임 벡터 예측 후보를 좌측 샘플로부터 유도된 움직임 벡터 예측 후보보다 먼저 움직임 벡터 예측 리스트에 삽입할 수도 있다.
상기 움직임 벡터 예측 리스트에 포함된 움직임 벡터 예측 후보들 중 부호화 효율이 가장 높은 움직임 벡터 예측 후보를, 현재 블록의 움직임 벡터 예측값(Motion Vector Predictor, MVP)으로 설정할 수 있다. 그리고, 복수의 움직임 벡터 예측 후보들 중 현재 블록의 움직임 벡터 예측값으로 설정되는 움직임 벡터 예측 후보를 가리키는 인덱스 정보를 부호화하여 복호화기로 시그날링할 수 있다. 움직임 벡터 예측 후보들의 개수가 2개인 경우, 상기 인덱스 정보는 1비트의 플래그(예컨대, MVP 플래그)일 수 있다. 또한, 현재 블록의 움직임 벡터와 움직임 벡터 예측값 사이의 차분인 움직임 벡터 차분값(Motion Vector Difference, MVD)를 부호화하여 복호화기로 시그날링할 수 있다. 일 예로, 움직임 벡터 MV, 움직임 벡터 예측값 MVP 및 움직임 벡터 차분값 MVD 사이의 관계는 다음의 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2022021374-appb-img-000001
상기 수학식 1에서, i가 0인 것은 수평 방향(즉, x축 방향) 벡터 성분을 나타낸다. i가 1인 것은 수직 방향(즉, y축 방향) 벡터 성분을 나타낸다.
복호화기는, 부호화기와 동일하게 움직임 벡터 예측 리스트를 구성할 수 있다. 또한, 비트스트림으로부터 인덱스 정보를 복호화하고, 복호화된 인덱스 정보를 기초로 복수의 움직임 벡터 예측 후보들 중 하나를 선택할 수 있다. 선택된 움직임 벡터 예측 후보를, 현재 블록의 움직임 벡터 예측값으로 설정할 수 있다.
또한, 비트스트림으로부터 움직임 벡터 차분값을 복호화할 수 있다. 이후, 움직임 벡터 예측값과 움직임 벡터 차분값을 합하여, 현재 블록의 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
현재 블록에 양방향 예측이 적용되는 경우, L0 방향 및 L1 방향 각각에 대해 움직임 벡터 예측 리스트가 생성될 수 있다. 즉, 움직임 벡터 예측 리스트는, 동일 방향의 움직임 벡터들로 구성될 수 있다. 이에 따라, 현재 블록의 움직임 벡터와, 움직임 벡터 예측 리스트에 포함된 움직임 벡터 예측 후보들은 동일한 방향을 갖는다.
움직임 벡터 예측 모드가 선택된 경우, 참조 픽처 인덱스 및 예측 방향 정보가 명시적으로 부호화되어 복호화기로 시그날링될 수 있다. 일 예로, 참조 픽처 리스트 상에 복수의 참조 픽처들이 존재하고, 복수 참조 픽처들 각각에 대해 움직임 추정이 수행된 경우, 상기 복수 참조 픽처들 중 현재 블록의 움직임 정보가 유도된 참조 픽처를 특정하기 위한 참조 픽처 인덱스가 명시적으로 부호화되어 복호화기로 시그날링될 수 있다.
이때, 참조 픽처 리스트에 하나의 참조 픽처만이 포함된 경우에는 상기 참조 픽처 인덱스의 부/복호화가 생략될 수 있다.
예측 방향 정보는, L0 단방향 예측, L1 단방향 예측, 또는 양방향 예측 중 하나를 가리키는 인덱스일 수 있다. 또는, L0 방향에 대한 예측이 수행되는지 여부를 나타내는 L0 플래그 및 L1 방향에 대한 예측이 수행되는지 여부를 나타내는 L1 플래그가 각각 부호화되어 시그날링될 수도 있다.
움직임 정보 병합 모드는, 현재 블록의 움직임 정보를 이웃 블록의 움직임 정보와 동일하게 설정하는 모드이다. 움직임 정보 병합 모드에서는, 움직임 정보 병합 리스트를 이용하여, 움직임 정보가 부/복호화될 수 있다.
움직임 정보 병합 후보는, 현재 블록에 인접하는 이웃 블록 또는 이웃 샘플의 움직임 정보를 기초로 유도될 수 있다. 일 예로, 현재 블록에 주변에 참조할 위치를 기 정의한 뒤, 기 정의된 참조 위치에 움직임 정보가 존재하는지 여부를 확인할 수 있다. 기 정의된 참조 위치에 움직임 정보가 존재하는 경우, 해당 위치의 움직임 정보를 움직임 정보 병합 후보로서 움직임 정보 병합 리스트에 삽입할 수 있다.
도 6의 예시에서, 기 정의된 참조 위치는, A0, A1, B0, B1, B5 및 Col 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 나아가, A1, B1, B0, A0, B5 및 Col의 순서로, 움직임 정보 병합 후보를 유도할 수 있다.
움직임 정보 병합 리스트에 포함된 움직임 정보 병합 후보들 중 최적의 비용을 갖는 움직임 정보 병합 후보의 움직임 정보를 현재 블록의 움직임 정보로 설정할 수 있다. 나아가, 복수의 움직임 정보 병합 후보들 중 선택된 움직임 정보 병합 후보를 가리키는 인덱스 정보(예컨대, 병합 인덱스)를 부호화하여 복호화기로 전송할 수 있다.
복호화기에서는, 부호화기에서와 동일하게 움직임 정보 병합 리스트를 구성할 수 있다. 그리고, 비트스트림으로부터 복호화된 병합 인덱스를 기초로, 움직임 정보 병합 후보를 선택할 수 있다. 선택된 움직임 정보 병합 후보의 움직임 정보가, 현재 블록의 움직임 정보로 설정될 수 있다.
움직임 정보 병합 리스트는 움직임 벡터 예측 리스트와는 달리, 예측 방향과 상관없이 단일의 리스트로 구성된다. 즉, 움직임 정보 병합 리스트에 포함된 움직임 정보 병합 후보은 L0 움직임 정보 또는 L1 움직임 정보만을 가질 수도 있고, 양방향 움직임 정보(즉, L0 움직임 정보 및 L1 움직임 정보)를 가질 수도 있다.
상술한 바와 같이, 움직임 벡터 예측 모드가 적용되는 경우, 부호화기에서는 움직임 벡터 차분값에 대한 정보를 명시적으로 부호화하여 시그날링할 수 있다. 움직임 벡터 차분값에 대한 정보는, 움직임 벡터 차분값의 크기 정보 및 움직임 벡터 차분값의 부호 정보를 포함할 수 있다.
움직임 벡터 차분값에 대한 정보는, L0 방향 및 L1 방향 각각에 대해 부호화되어 시그날링될 수 있다.
또는, L0 움직임 벡터 차분값 및 L1 움직임 벡터 차분값이 대칭형인 경우, L1 움직임 벡터 차분값의 부호화를 생략하고, L0 움직임 벡터 차분값만을 부호화하여 시그날링할 수도 있다. 이 경우, L1 움직임 벡터 차분값은, L0 움직임 벡터 차분값과 크기는 동일하나 방향은 반대인 벡터로 설정될 수 있다.
크기 정보는, 움직임 벡터 차분의 절대값이 0보다 큰 값인지 여부를 나타내는 제1 플래그, 움직임 벡터 차분의 절대값이 1보다 큰 값인지 여부를 나타내는 제2 플래그 및 잔여값 정보를 포함할 수 있다. 또한, 크기 정보는, 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분 각각에 대해 부호화되어 시그날링될 수 있다.
움직임 벡터 차분의 절대값이 0인 경우, 제1 플래그의 값은 0으로 설정되는 한편, 제2 플래그, 잔여값 정보 및 움직임 벡터 차분 부호 정보의 부호화가 생략될 수 있다. 움직임 벡터 차분의 절대값이 0보다 큰 경우, 제1 플래그의 값은 1로 설정되고, 제2 플래그가 추가로 부호화될 수 있다.
움직임 벡터 차분의 절대값이 1인 경우, 제2 플래그의 값은 0으로 설정되는 한편, 잔여값 정보의 부호화는 생략될 수 있다. 움직임 벡터 차분의 절대값이 1보다 큰 경우, 제2 플래그의 값은 1로 설정되고, 잔여값 정보가 추가로 부호화될 수 있다.
잔여값 정보는, 움직임 벡터 차분의 절대값에서 2를 차분한 값을 나타낸다.
복호화기에서는, 제1 플래그, 제2 플래그 및 잔여값 정보 중 적어도 하나를 기초로, 움직임 벡터 차분의 절대값을 결정할 수 있다. 일 예로, 제1 플래그의 값이 0인 경우, 움직임 벡터 차분의 절대값은 0으로 설정될 수 있다. 반면, 제1 플래그의 값은 1이고, 제2 플래그의 값은 0인 경우, 움직임 벡터 차분의 절대값은 1로 설정될 수 있다. 반면, 제1 플래그 및 제2 플래그의 값이 모두 1인 경우, 잔여값 정보에 2를 더하여 움직임 벡터 차분값이 유도될 수 있다.
부호 정보는, 움직임 벡터 차분값이 양수인지 또는 음수인지 여부를 나타낸다. 부호 정보는 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분 각각에 대해 부호화될 수 있고, 각 부호 정보는 1비트의 플래그일 수 있다.
상술한 움직임 벡터 차분값의 크기 정보 및 움직임 벡터 차분값의 부호 정보는 L0 방향 및 L1 방향에 대해 각각 부호화되어 시그날링될 수 있다.
한편, 크기 정보, 예컨대, 제1 플래그, 제2 플래그 및 잔여값 정보 중 적어도 하나는 확률 정보를 이용한 컨텍스트 코딩(Context coding)를 통해 부호화될 수 있다. 또는, 제1 플래그 및 제2 플래그는 컨텍스트 코딩을 통해 부호화되는 반면, 잔여값 정보는 확률 정보를 이용하지 않고 부호화될 수 있다.
움직임 벡터 차분값의 경우, 양의 값 및 음의 값의 분포가 일정치 않고 랜덤하다. 이에 따라, 부호 정보의 경우 확률 정보를 이용하지 않고 부호화될 수 있다. 확률 정보를 이용하지 않는 부호화를 바이패스 코딩(Bypass coding)라 호칭할 수 있다.
바이패스 코딩의 경우, 컨텍스트 코딩에 비해 부호화/복호화 효율이 낮다. 이를 고려하여, 본 개시에서는, 움직임 벡터 차분값의 부호 정보를 명시적으로 시그날링하는 대신, 움직임 벡터 차분값의 부호를 예측하는 방법에 대해 제안하고자 한다.
본 개시에서 제안하는 부호 예측이 적용되는 경우, 움직임 벡터 차분값의 수평 방향 성분 또는 수직 방향 성분 중 적어도 하나에 대해, 부호 정보의 부호화가 생략될 수 있다. 상기 부호 정보의 부호화가 생략되는 대신, 예측된 부호가 실제 부호와 일치하는지 여부를 지시하는 부호 예측 정보가 부호화될 수 있다. 이하, 본 개시에서 제안하는 부호 예측 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 7은 움직임 벡터 차분값의 부호를 예측하는 부호화 방법을 나타내고, 도 8은 움직임 벡터 차분값의 부호 예측이 적용된 복호화 방법을 나타낸다.
먼저, 부호 예측이 적용되는 적어도 하나의 성분에 대한 부호 조합들 각각을 이용하여, 움직임 벡터 후보들을 유도할 수 있다(S710, S810). 일 예로, 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분에 모두 부호 예측이 적용되는 경우, (+, +), (+ , -), (-, +) 및 (-, +) 등 4개의 부호 조합들이 존재한다. 반면, 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분 중 하나에만 부호 예측이 적용되는 경우, + 또는 - 등 2개의 부호 조합들이 존재한다. 즉, 부호 예측이 적용되는 성분의 개수가 N개인 경우, 최대 2^N 개의 부호 조합이 존재할 수 있다.
한편, 절대값이 0인 경우 성분에는, 부호 조합이 적용되지 않을 수 있다. 일 예로, 수평 방향 성분의 절대값은 0보다 큰 반면, 수직 방향 성분의 절대값은 0인 경우, 2개의 부호 조합만이 존재할 수 있다.
설명의 편의를 위해, 후술되는 실시예에서는, 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분의 절대값이 0보다 크고, 두 성분 모두에 부호 예측이 적용되는 것으로 가정한다.
움직임 벡터 후보는, 움직임 벡터 예측값에 부호 조합들 각각에 대응하는 움직임 벡터 차분값을 더하여 유도될 수 있다.
도 9는 움직임 벡터 후보들을 나타낸 도면이다.
설명의 편의를 위해, 수평 방향에 대해서는, 왼쪽 방향이 음(-)의 방향, 오른쪽 방향이 양(+)의 방향인 것으로 가정하고, 수직 방향에 대해서는, 위쪽 방향이 음(-)의 방향, 아래쪽 방향이 양(+)의 방향인 것으로 가정한다.
4개의 부호 조합들이 존재하는 경우, 도 9에 도시된 예에서와 같이, 최대 4개의 움직임 벡터 후보들이 유도될 수 있다.
구체적으로, 움직임 벡터 후보들 각각은 다음의 수학식 2 내지 5에 따라 유도될 수 있다.
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수학식 2는 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분의 부호를 모두 양(+)으로 설정하여, 제1 움직임 벡터 후보(mvCand_0)를 유도하는 예를 나타낸다. 수학식 3은 수평 방향 성분의 부호는 양으로, 수직 방향 성분의 부호는 음으로 설정하여, 제2 움직임 벡터 후보(mvCand_1)를 유도하는 예를 나타낸다. 수학식 4는 수평 방향 성분의 부호는 음으로, 수직 방향 성분의 부호는 양으로 설정하여, 제3 움직임 벡터 후보(mvCand_2)를 유도하는 예를 나타낸다. 수학식 5는 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분의 부호를 모두 음(-)으로 설정하여, 제4 움직임 벡터 후보(mvCand_3)를 유도하는 예를 나타낸다.
움직임 벡터 후보들이 유도되면, 움직임 벡터 후보들 각각을 기반으로 특정되는 참조 영역에 대한 비용을 산출할 수 있다(S720, S820). 여기서, 참조 영역은, 참조 픽처 내 움직임 벡터 후보에 의해 지시되는 참조 블록 또는 상기 참조 블록에 인접하는 참조 템플릿 중 적어도 하나일 수 있다. 참조 영역에 대한 비용은, 참조 템플릿과 현재 템플릿 사이의 비용, 또는 쌍방 매칭(bilateral matching)을 기반으로 산출된 L0 참조 블록 및 L1 참조 블록 간의 비용을 의미할 수 있다.
참조 템플릿은, 움직임 벡터 후보에 의해 지시된 참조 블록에 인접하는 복원 영역들로 구성될 수 있다. 구체적으로, 참조 블록에 인접하는 상단 복원 영역 및 참조 블록에 인접하는 좌측 복원 영역 중 적어도 하나가 참조 템플릿으로 설정될 수 있다.
도 10은 참조 픽처 내 움직임 벡터 후보들 각각에 대한 참조 템플릿을 나타낸다.
A 템플릿은, 움직임 벡터 차분값의 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분의 부호들이 모두 음의 방향일 때 유도된 움직임 벡터 후보(즉, mvCand_3)에 의해 특정되는 참조 템플릿을 가리키고, B 템플릿은 움직임 벡터 차분값의 수평 방향 성분은 양의 방향이나, 움직임 벡터 차분값의 수직 방향 성분은 음의 방향일 때 유도된 움직임 벡터 후보(mvCand_1)에 의해 특정되는 참조 템플릿을 가리킨다. 또한, C 템플릿은 움직임 벡터 차분값의 수평 방향 성분은 음의 방향이나, 움직임 벡터 차분값의 수직 방향 성분은 양의 방향일 때 유도된 움직임 벡터 후보(즉, mvCand_2)에 의해 특정되는 참조 템플릿을 가리키고, D 템플릿은 움직임 벡터 차분값의 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분의 부호들이 모두 양의 방향일 때 유도된 움직임 벡터 후보(즉, mvCand_0)에 의해 특정되는 참조 템플릿을 가리킨다.
참조 템플릿들 각각에 대해 현재 블록에 이웃하는 현재 템플릿과의 비용을 산출할 수 있다. 현재 템플릿은, 현재 블록에 인접하는 복원 영역들로 구성될 수 있다. 일 예로, 현재 템플릿은 현재 블록에 인접하는 상단 복원 영역 및 현재 블록에 인접하는 좌측 복원 영역 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
참조 템플릿과 현재 템플릿 사이의 비용은 SAD (Sum of Absolute Difference)를 기반으로 산출될 수 있다. 구체적으로, 참조 템플릿에 포함된 복원 샘플들 각각에 대해, 현재 템플릿 내 대응하는 복원 샘플과의 차분을 유도할 수 있다. 이후, 복원 샘플들 각각에 대해 유도된 차분을 합한 것을 참조 템플릿의 비용으로 설정할 수 있다.
한편, 움직임 벡터 후보가 참조 픽처의 경계를 벗어난 위치를 지시하거나, 참조 템플릿의 적어도 일부가 참조 픽처를 벗어난 경우, 해당 움직임 벡터 후보 또는 해당 참조 템플릿은 이용 불가한 것으로 설정할 수 있다.
도 11은 이용 불가능한 참조 템플릿을 설명하기 위한 도면이다.
도 11에 도시된 예에서, A 템플릿 및 C 템플릿은 참조 픽처의 바깥에 위치한다. 이에 따라, A 템플릿 및 C 템플릿은 이용 불가능한 것으로 설정될 수 있다. 또는, A 템플릿 및 C 템플릿 각각을 유도하는데 이용된 움직임 벡터 후보를 이용 불가능한 것으로 설정할 수도 있다.
이용 불가능한 참조 템플릿에 대해서는, 비용을 산출하는 과정이 생략될 수 있다. 또한, 이용 불가능한 참조 템플릿을 유도하는데 이용된 부호 조합은, 예측 부호로 설정되지 않는다. 즉, 도 11에 도시된 예에서, 이용 가능한 부호 조합은, A템플릿에 사용된 부호 조합 (+, -) 및 D템플릿에 사용된 부호 조합 (+, +)이다. 즉, x 콤포넌트에 대해서는 +인 부호만이 이용 가능하므로, x 콤포넌트에 대한 부호 정보(즉, +의 부호)의 부호화를 생략할 수 있다. 한편, 디코더에서 이용 가능한 후보 조합에 따라, 묵시적으로 x콤포넌트의 부호를 +로 결정할 수 있다.
도 12는 양방향 매칭을 기반으로 비용이 산출되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
설명의 편의를 위해, L0 방향 및 L1 방향 중 L0 방향에 대해서만, 움직임 벡터 잔차값의 부호 예측이 적용되는 것으로 가정한다.
4개의 움직임 벡터 후보들 각각을 기반으로 4개의 L0 참조 픽처 내 L0 참조 블록을 결정할 수 있다. 도 12에 도시된 예에서는, 수평 방향 및 수직 방향 각각의 부호가 음의 방향인 움직임 벡터 차분값에 의해 유도된 움직임 벡터 후보(즉, mvCand_3)을 기반으로, L0 참조 블록(참조 블록 0)가 특정되는 것으로 예시되었다.
또한, 움직임 벡터 후보들 각각을 미러링하여, L1 픽처 내 4개의 L1 참조 블록을 결정할 수 있다. 미러링은, 움직임 벡터 후보의 수평 방향 부호 및 수직 방향 부호를 반대로 설정하는 것일 수 있다. 즉, L1 참조 블록은, 움직임 벡터 후보와 절대값은 같으나, 반대 방향인 움직임 벡터에 기초하여 결정될 수 있다.
이후, L0 참조 블록과, 이에 대응하는 L1 참조 블록간의 비용을 산출할 수 있다. 이때, 상기 비용은 SAD를 기반으로 산출될 수 있다.
한편, L1 방향에 대해서는, 움직임 벡터 잔차값에 대한 부호 정보가 시그날링되는 경우, 실제 L1 움직임 벡터를 이용하여 L1 참조 블록을 설정할 수도 있다. 이 경우, 4개의 L0 참조 블록들 각각의 비용은, 실제 L1 움직임 벡터에 의해 특정되는 1개의 L1 참조 블록과의 SAD를 통해 산출될 수 있다.
움직임 벡터 후보가 지시하는 참조 블록이 참조 픽처의 바깥에 존재하는 경우, 해당 참조 블록에 대해서는 쌍방 매칭을 적용하지 않을 수 있다.
복수 참조 템플릿들 중 가장 낮은 비용을 갖는 참조 템플릿 또는 복수의 L0 참조 블록 및 L1 참조 블록 조합들 중 가장 낮은 비용을 갖는 조합을 유도하는데 이용된 움직임 벡터 차분값의 부호를 예측 부호라 호칭할 수 있다.
부호화기에서는, 예측 부호가 실제 부호와 일치하는지 여부를 지시하는 부호 예측 정보를 부호화할 수 있다(S730). 구체적으로, 움직임 벡터 예측값의 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분 각각에 대해, 실제 부호가 예측 정보와 일치하는지 여부를 지시하는 부호 예측 정보를 부호화할 수 있다. 상기 정보는 1비트의 플래그일 수 있다.
복호화기에서는, 가장 낮은 비용을 갖는 참조 영역을 기반으로 움직임 벡터 차분값의 부호를 결정하거나, 움직임 벡터를 유도할 수 있다(S830).
일 예로, 가장 낮은 비용을 갖는 참조 영역을 유도하는데 이용된 움직임 벡터 차분값의 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분의 부호 조합이 (+, +)인 것으로 가정하자. 이때, 수평 방향 성분에 대한 부호 예측 정보 및 수직 방향 성분에 대한 부호 예측 성분이 모두 실제 부호와 일치함을 지시하는 경우, 가장 낮은 비용을 갖는 참조 비용을 유도하는데 이용된 움직임 벡터 후보가 현재 블록의 움직임 벡터로 설정될 수 있다. 즉, 움직임 벡터 차분값의 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분에 대한 부호 조합은, 가장 낮은 비용을 갖는 참조 영역을 유도하는데 이용된 부호 조합과 동일하게 결정될 수 있다.
반면, 수평 방향 성분에 대한 부호 예측 정보는 실제 부호와 일치함을 지시하나, 수직 방향 성분에 대한 부호 예측 정보는 실제 부호와 일치하지 않음을 지시하는 경우, (+, -) 부호 조합을 기반으로 유도된 움직임 벡터 후보가 현재 블록의 움직임 벡터로 설정될 수 있다. 즉, 움직임 벡터 차분값의 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분에 대한 부호 조합은, 가장 낮은 비용을 갖는 참조 영역을 유도하는데 이용된 부호 조합과, 수평 방향 부호는 동일하고 수직 방향 부호는 상이한 조합으로 설정될 수 있다.
수평 방향 성분에 대한 부호 예측 정보는 실제 부호와 일치하지 않음을 지시하나, 수직 방향 성분에 대한 부호 예측 정보는 실제 부호와 일치함을 지시하는 경우, (-, +) 부호 조합을 기반으로 유도된 움직임 벡터 후보가 현재 블록의 움직임 벡터로 설정될 수 있다. 즉, 움직임 벡터 차분값의 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분에 대한 부호 조합은, 가장 낮은 비용을 갖는 참조 영역을 유도하는데 이용된 부호 조합과, 수평 방향 부호는 상이하고 수직 방향 부호는 동일한 조합으로 설정될 수 있다.
수평 방향 성분에 대한 부호 예측 정보 및 수직 방향 성분에 대한 부호 예측 성분이 모두 실제 부호와 일치하지 않음을 지시하는 경우, (-, -) 부호 조합을 기반으로 유도된 움직임 벡터 후보가 현재 블록의 움직임 벡터로 설정될 수 있다. 즉, 움직임 벡터 차분값의 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분에 대한 부호 조합은, 가장 낮은 비용을 갖는 참조 영역을 유도하는데 이용된 부호 조합과 수평 방향 부호 및 수직 방향 부호가 모두 상이한 조합으로 설정될 수 있다.
부호 예측은, L0 방향 및 L1 방향 중 하나에만 적용될 수도 있고, L0 방향 및 L1 방향 모두에 적용될 수도 있다. 일 예로, L0 방향에 대한 움직임 벡터 차분값의 수평 방향 및 수직 방향, 및 L1 방향에 대한 움직임 벡터 차분값의 수평 방향 및 수직 방향 모두에 부호 예측이 적용되는 경우, 16개(2^4)의 부호 조합이 존재할 수 있다.
또는, L0 방향 및 L1 방향 중 하나에는 수평 방향에 대해서만 부호 예측을 적용하고, 다른 하나에는 수직 방향에 대해서만 부호 예측을 적용할 수도 있다.
또는, L0 방향 및 L1 방향 중 L0 방향에만 디폴트로 부호 예측을 적용하거나, L1 방향에만 디폴트로 부호 예측을 적용할 수 있다. 또는, L0 방향 및 L1 방향 중 부호 예측이 적용되는 쪽을 지시하는 정보가 부호화되어 시그날링될 수도 있다.
또는, L0 참조 픽처 및 L1 참조 픽처의 시간적 방향을 고려하여, L0 방향 또는 L1 방향에 대해 부호 예측을 적용할 것인지 여부를 고려할 수 있다. 여기서, 시간적 방향은, 참조 픽처의 출력 순서(즉, Picture Order Count, POC)가 현재 픽처의 출력 순서보다 큰 값을 갖는지 여부를 나타낸다. 참조 픽처의 POC가 현재 픽처의 POC보다 작은 것은, 참조 픽처가 현재 픽처보다 이전에 출력되는 픽처(이를 정방향 픽처로 정의함)임을 나타내고, 참조 픽처의 POC가 현재 픽처의 POC보다 큰 것은, 참조 픽처가 현재 픽처보다 나중에 출력되는 픽처(이를, 역방향 픽처로 정의함)임을 나타낸다.
일 예로, L0 방향에 대해 부호 예측이 적용되는 경우, L1 참조 픽처와 L0 참조 픽처의 시간적 방향이 동일한지 여부에 기반하여, L1 방향에 추가적으로 부호 예측을 적용할 것인지 여부를 결정할 수 있다.
또는, 참조 영역의 비용을 이용하는 대신, L0 방향 및 L1 방향 중 하나에 대한 실제 부호를 고려하여, L0 방향 및 L1 방향 중 다른 하나에 대한 예측 부호를 결정할 수 있다.
일 예로, L0 방향 및 L1 방향 중 L1 방향에 대해 부호 예측이 적용되는 것으로 가정한다. L1 방향의 움직임 벡터 차분값에 대한 예측 부호는, L0 참조 픽처 및 L1 참조 픽처의 시간적 방향이 동일한지 여부를 기반으로 결정될 수 있다. 일 예로, L1 참조 픽처의 시간적 방향이 L0 픽처의 시간적 방향과 동일한 경우, L0 움직임 벡터 차분값의 실제 부호를 L1 움직임 벡터 차분값의 예측 부호로 설정할 수 있다. 반면, L1 참조 픽처의 시간적 방향이 L0 픽처의 시간적 방향과 상이한 경우, L0 움직임 벡터 차분값의 실제 부호와 반대 부호를 L1 움직임 벡터 차분값의 예측 부호로 설정할 수 있다.
한편, 부호 예측 정보는, 확률 정보에 기반한 컨텍스트 코딩을 통해 부호화될 수 있다. 즉, 부호 예측이 적용되는 경우, 바이패스 코딩으로 부호화되는 부호 정보 대신 컨텍스트 코딩을 통해 부호화되는 부호 예측 정보가 부호화되어 시그날링될 수 있다. 바이패스 코딩으로 부호화되는 정보(즉, 부호 정보)를 컨텍스트 코딩으로 부호화되는 정보(즉, 부호 예측 정보)로 교체함에 따라, 부호화/복호화 효율이 향상될 수 있다.
일 예로, 부호 예측이 일치할 확률이 그렇지 않을 확률보다 높은 값으로 설정할 수 있다.
또는, L0 방향 및 L1 방향 중 부호 예측이 적용되지 않는 방향의 부호 정보를 기반으로 확률 정보를 결정할 수도 있다. 일 예로, L0 방향의 움직임 벡터 차분값에만 부호 예측이 적용되는 경우, L1 방향의 움직임 벡터 차분값의 부호와 상이한 부호를 가질 확률을 동일한 부호를 가질 확률보다 높게 설정할 수 있다.
또는, L0 참조 픽처 및 L1 참조 픽처의 시간적 방향을 고러하여 확률 정보를 결정할 수도 있다. 일 예로, L0 참조 픽처 및 L1 참조 픽처의 시간적 방향이 동일한 경우, L1 방향의 움직임 벡터 차분값의 부호와 동일한 부호를 가질 확률을 상이한 부호를 가질 확률보다 높게 설정할 수 있다. 반면, L0 참조 픽처 및 L1 참조 픽처의 시간적 방향이 상이한 경우, L1 방향의 움직임 벡터 차분값의 부호와 상이한 부호를 가질 확률을 동일한 부호를 가질 확률보다 높게 설정할 수 있다.
한편, 부호 예측 정보와 실제 부호가 일치하는지 여부를 지시하는 부호 예측 정보를 시그날링하는 대신, 참조 영역들 중 가장 낮은 비용을 갖는 참조 영역을 유도하는데 이용된 부호 조합을 곧바로 움직임 벡터 차분값에 적용할 수도 있다. 이 경우, 부호 예측을 적용할 것인지 여부를 나타내는 1비트 플래그가 부호화되어 시그날링될 수 있다.
또는, 부호 예측 정보 대신, 이용 가능한 부호 조합들 중 하나를 식별하는 인덱스를 부호화하여 시그날링할 수도 있다. 이때, 이용 가능한 후보의 개수 및 각 조합의 비용에 따라, 부호 조합들 각각에 할당되는 빈을 적응적으로 결정할 수 있다.
일 예로, 부호 조합들 중 하나를 특정하는 인덱스는 TU (Truncated Unary)를 통해 이진화될 수 있다. 이때, 부호 조합들 각각의 비용에 따라, 각 부호 조합을 식별하는데 할당되는 빈들의 길이를 상이하게 설정할 수 있다. 일 예로, 복수의 부호 조합들의 비용이 (+, +), (+, -), (-, +) 및 (-, -)의 순으로 증가하는 것으로 가정할 경우, 비용이 가장 낮은 (+, +)을 식별하는 빈의 값은 0로 설정될 수 있다. 다음으로, (+, -), (-, +) 및 (-, -)를 식별하기 위한 빈은, 각각 10, 110, 111로 설정할 수 있다. 또는, 이와 반대로, (+, +), (+, -), (-, +) 및 (-, -)를 식별하기 위한 빈은 위 예시와 반대로 0과 1을 뒤집어서 표현하는 것 또한 가능하다.
이때, 이용 가능하지 않은 부호 조합을 제외하고, 이용 가능한 부호 조합들을 대상으로 빈을 할당할 수도 있다. 일 예로, 도 12에 도시된 예에서, 이용 가능한 부호 조합이 (+, +), (+, -), (-, -)의 3개인 경우, 각 부호 조합들의 비용에 따라, 비용이 가장 낮은 부호 조합을 식별하기 위한 빈을 0, 나머지 부호 조합들을 식별하기 위한 빈을 10 및 11로 설정할 수 있다. 또는, 각 부호 조합들의 비용에 따라, 비용이 가장 낮은 부호 조합을 식별하기 위한 빈을 0, 나머지 부호 조합들을 식별하기 위한 빈을 10, 11로 설정할 수 있다.
서브 블록 단위로 움직임 보상이 적용되는 경우에도, 부호 예측을 적용할 수 있다.
도 13은 서브 블록들 각각에 대해 움직임 벡터가 할당되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
복수의 제어점 움직임 벡터(Control Point Motion Vector, CPMV)들을 이용하여 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 할당할 수 있다. 일 예로, 도 13에서는, 현재 블록의 좌상단 코너에 대응하는 제1 제어점 움직임 벡터(CPMV0) 및 우상단 코너에 대응하는 제2 제어점 움직임 벡터(CPMV1)를 기반으로, 4x4 크기의 서브 블록들 각각의 움직임 벡터가 결정되는 것으로 예시되었다.
도시된 것보다 더 많은 수의 제어점 움직임 벡터들을 이용하여, 서브 블록들 각각의 움직임 벡터를 유도할 수도 있다. 일 예로, 3개의 제어점 움직임 벡터들을 이용하여, 서브 블록들 각각의 움직임 벡터를 유도할 수 있다. 설명의 편의를 위해, 후술되는 예에서는, 제어점 움직임 벡터들의 개수가 2개인 것으로 가정한다.
부호화기에서는, 복수의 제어점 움직임 벡터들을 결정하기 위한 정보를 부호화하여 시그날링할 수 있다. 일 예로, 부호화기에서는, 복수의 제어점 움직임 벡터 후보들 중 하나를 특정하는 정보와, 복수의 제어점 움직임 벡터들 각각에 대한 차분값을 부호화하여 시그날링할 수 있다. 다음의 수학식 6은 제어점 움직임 벡터와 제어점 움직임 벡터 차분값 사이의 관계를 정의한 것이다.
Figure PCTKR2022021374-appb-img-000006
제1 제어점 움직임 벡터 차분값 CPMV0_diff는, 제1 제어점 움직임 벡터 CPMV0에서 제1 제어점 움직임 벡터 예측값 CPMV0_pred을 차분하여 유도될 수 있다. 제2 제어점 움직임 벡터 차분값 CPMV1_diff는, 제2 제어점 움직임 벡터 CPMV1에서 제2 제어점 움직임 벡터 예측값 CPMV1_pred을 차분하여 유도될 수 있다. 여기서, i가 0인 것은 수평 방향 성분을 나타내고, i가 1인 것은 수직 방향 성분을 나타낸다
부호화기에서는, 제1 제어점 움직임 벡터 차분값 및 제2 제어점 움직임 벡터 차분값 각각에 대한 정보를 부호화하여 시그날링할 수 있다. 상기 정보는, 제어점 움직임 벡터 차분값의 크기 정보 및 부호 정보를 포함할 수 있다. 크기 정보 및 부호 정보에 대해서는 이미 설명하였으므로, 본 실시예에서는, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 제2 제어점에 대해서는, 제2 제어점 움직임 벡터 차분값이 아닌, 제2 제어점 움직임 벡터 차분값과 제1 제어점 움직임 벡터 차분값 사이의 차분값을 부호화할 수도 있다. 수학식 7은 제2 제어점 움직임 벡터 차분값과 제1 제어점 움직임 벡터 차분값 사이의 차분값이 부호화되는 예를 설명하기 위한 것이다.
Figure PCTKR2022021374-appb-img-000007
부호화기에서는, 제1 제어점에 대해서는, 제1 제어점 움직임 벡터 차분값 CPMV0_diff에 기반하여 크기 정보 및 부호 정보를 결정할 수 있다. 반면, 제2 제어점에 대해서는, 제2 제어점 움직임 벡터 차분값 CPMV1_diff가 아닌, 제2 제어점 움직임 벡터 차분값 CPMV1_diff 및 제1 제어점 움직임 벡터 차분값 CPMV0_diff 사이의 차분값인 CPMV_diff_diff를 기초로, 크기 정보 및 부호 정보를 결정할 수 있다.
복호화기에서는, 제1 제어점에 대해서는, 제1 제어점에 대한 크기 정보 및 부호 정보를 기반으로, 제1 제어점 움직임 벡터 차분값을 유도할 수 있다. 반면, 제2 제어점에 대해서는, 제2 제어점에 대한 크기 정보 및 부호 정보를 기반으로 유도된 차분값에 상기 제1 제어점 움직임 벡터 차분값을 합하여, 제2 제어점 움직임 벡터 차분값을 유도할 수 있다.
설명의 편의를 위해, 부호 예측이 적용되는 제어점 움직임 벡터의 차분값의 범주에, 제2 제어점 움직임 벡터의 차분값과 제1 제어점 움직임 벡터의 차분값 간의 차분값도 포함되는 것으로 가정한다.
복수의 제어점 움직임 벡터 차분값들 중 적어도 하나에 대해 부호 예측을 적용할 수 있다. 일 예로, 제1 제어점 움직임 벡터의 차분값 및 제2 움직임 벡터의 차분값에 모두 부호 예측을 적용하거나, 제1 제어점 움직임 벡터의 차분값 및 제2 움직임 벡터의 차분값 중 하나에만 부호 예측을 적용할 수 있다.
또는, 간소화를 위해, 기 정의된 제어점 움직임 벡터에 대응하는 차분값에 대해서만 부호 예측을 적용할 수도 있다. 일 예로, 현재 블록의 좌상단 코너에 대응하는 제어점 움직임 벡터의 차분값(즉, 제1 제어점 움직임 벡터의 차분값)에만, 부호 예측이 적용될 수 있다.
또한, 차분값 각각의 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분 모두에 부호 예측을 적용하거나, 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분 중 하나에 대해서만 부호 예측을 적용할 수 있다.
부호 예측이 적용되는 제어점 움직임 벡터 차분값에 대해서는 부호 정보의 부/복호화가 생략되고, 부호 예측 정보가 부/복호화될 수 있다.
부호 예측이 적용되는 경우, 부호 조합들 각각에 대해 참조 영역을 유도하고, 유도된 참조 영역에 대한 비용을 산출할 수 있다.
구체적으로, 부호 조합들 각각을 기반으로, 서브 블록에 대한 움직임 벡터 들을 유도할 수 있다. 일 예로, 제1 제어점 움직임 벡터 차분값 CPMV0_diff의 수평 방향 및 수직 방향에 부호 예측이 적용되는 경우, 4개의 부호 조합들이 존재할 수 있고, 이에 따라, 서브 블록들에 대해 4개의 움직임 벡터 후보 세트들이 유도될 수 있다. 여기서, 움직임 벡터 후보 세트는 특정 부호 조합이 적용되었을 때 유도되는, 서브 블록들의 움직임 벡터들을 나타낸다.
이때, 간소화를 위해, 특정 위치의 서브 블록을 이용하여, 비용을 산출할 수도 있다. 일 예로, 현재 블록의 좌상단 코너에 대응하는 제1 제어점 움직임 벡터 차분값에만 부호 예측이 적용되는 경우, 현재 블록 내 좌상단 서브 블록(LT)에 대해서만, 움직임 벡터들 및 참조 영역들을 유도할 수 있다.
반면, 현재 블록의 우상단 코너에 대응하는 제2 제어점 움직임 벡터 차분값만에 부호 예측이 적용되는 경우, 현재 블록 내 우상단 서브 블록(RT)에 대해서만, 움직임 벡터들 및 참조 영역들을 유도할 수 있다.
참조 영역은, 참조 블록 또는 참조 템플릿을 나타낸다. 참조 영역의 비용은, 참조 템플릿과 현재 템플릿 사이의 비용 또는 L0 참조 블록과 L1 참조 블록을 이용한 비쌍방 매칭을 통해 산출될 수 있다.
서브 블록에 대한 참조 템플릿은, 서브 블록의 크기 및 위치를 기반으로 설정될 수 있다. 일 예로, 좌상단 서브 블록(LT)에 대한 서브 템플릿은 좌상단 서브 블록의 상단 복원 영역 A4 및 좌측 복원 영역 L4으로 설정되고, 이에 대응하는 참조 템플릿은, 좌상단 서브 블록(LT)의 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 서브 블록의 상단 복원 영역 및 좌측 복원 영역으로 설정될 수 있다.
또는, 우상단 서브 블록(RT)에 대한 서브 템플릿은 우상단 서브 블록의 상단 복원 영역 A1을 포함하고, 이에 대응하는 참조 템플릿은, 우상단 서브 블록(RT)의 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 서브 블록의 상단 복원 영역으로 설정될 수 있다.
4개의 부호 조합이 존재하므로, 하나의 서브 블록에 대해 4개의 참조 템플릿들이 유도될 수 있다. 이후, 서브 블록에 인접하는 현재 템플릿과 참조 블록에 인접하는 참조 템플릿 사이의 비용을 산출할 수 있다. 구체적으로, SAD를 이용하여, 서브 템플릿 및 참조 템플릿 사이의 비용을 산출할 수 있다.
쌍방 매칭 방식을 기반으로 비용을 산출하는 경우, 서브 블록에 대해 L0 서브 참조 블록 및 L1 서브 참조 블록을 결정할 수 있다. 이후, SAD를 기반으로, L0 서브 참조 블록과 L1 서브 참조 블록 간의 비용을 산출할 수 있다.
또는, 현재 블록의 경계에 인접하는 복수의 서브 블록들을 이용하여 비용을 산출할 수도 있다. 일 예로, 부호 조합을 이용하여, 현재 블록의 상단 경계에 접하는 서브 블록들 및/또는 좌측 경계에 접하는 복수의 서브 블록들에 대해 복수의 움직임 벡터 후보 세트들을 생성하고, 각 움직임 벡터 후보 세트를 기반으로, 복수의 서브 블록들 각각의 참조 영역을 결정할 수 있다. 각 서브 블록의 참조 영역에 대한 비용을 산출한 뒤, 산출된 비용을 합산하여 최종 비용이 산출될 수 있다.
또는, 현재 블록 내 모든 서브 블록들을 이용하여, 비용을 산출할 수도 있다. 일 예로, 참조 템플릿 매칭 또는 쌍방 매칭에 기반하여, 서브 블록들 각각에 대한 비용을 산출하고, 산출된 비용들의 합을, 부호 조합의 비용으로 설정할 수 있다.
부호화기에서는, 가장 낮은 비용을 갖는 참조 영역을 유도하는데 이용된 부호 조합이 실제 부호와 일치하는지 여부를 결정하고, 이에 따라, 부호 예측 정보를 부호화할 수 있다. 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분에 모두 부호 예측이 적용된 경우, 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분 각각에 대해 부호 예측 정보가 부호화되어 시그날링될 수 있다.
상술한 바와 같이, 부호 예측 정보는 확률 정보를 기반으로 부호화될 수 있다. 이때, 복수의 제어점 움직임 벡터 차분값들 중 어느 하나에 대해서만 부호 예측이 적용되는 경우, 부호 정보가 명시적으로 시그날링되는 제어점 움직임 벡터 차분값의 부호를 기반으로, 확률 정보를 결정할 수 있다. 일 예로, 제1 제어점 움직임 벡터 차분값에 대해서는 부호 정보가 명시적으로 시그날링되는 한편, 제2 제어점 움직임 벡터 차분값에 대해서는 부호 예측이 적용되는 경우, 제2 제어점 움직임 벡터 차분값에 대한 실제 부호가 제1 제어점 움직임 벡터 차분값과 부호가 동일할 확률을 그렇지 않을 확률보다 높게 설정할 수 있다 또는, 제2 제어점 움직임 벡터 차분값에 대한 실제 부호가, 제1 제어점 움직임 벡터 차분값의 수평 방향 성분과는 부호가 동일하나 수직 방향 성분과는 부호가 상이할 확률을, 그렇지 않을 확률보다 높게 설정할 수 있다. 또는, 제2 제어점 움직임 벡터 차분값에 대한 실제 부호가, 제1 제어점 움직임 벡터 차분값의 수평 방향 성분 및 수직 방향 성문과 모두 부호가 상이할 확률을 그렇지 않을 확률보다 높게 설정할 수 있다.
참조 템플릿 매칭 또는 쌍방 매칭을 기반으로, 예측 부호를 결정하는 대신, 부호 예측이 적용되지 않는 제어점 움직임 벡터 차분값의 부호를 기반으로 예측 부호를 결정할 수도 있다. 일 예로, 제1 제어점 움직임 벡터 차분값에 대해서는 부호 정보가 명시적으로 시그날링되는 한편, 제2 제어점 움직임 벡터 차분값에 대해서는 부호 예측이 적용되는 경우, 제2 제어점 움직임 벡터 차분값에 대한 예측 부호는, 제1 제어점 움직임 벡터 차분값의 부호와 동일하게 설정될 수 있다.
복호화 과정 또는 부호화 과정을 중심으로 설명된 실시예들을, 부호화 과정 또는 복호화 과정에 적용하는 것은, 본 개시의 범주에 포함되는 것이다. 소정의 순서로 설명된 실시예들을, 설명된 것과 상이한 순서로 변경하는 것 역시, 본 개시의 범주에 포함되는 것이다.
상술한 개시는 일련의 단계 또는 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 이는 발명의 시계열적 순서를 한정한 것은 아니며, 필요에 따라 동시에 수행되거나 다른 순서로 수행될 수 있다. 또한, 상술한 개시에서 블록도를 구성하는 구성요소(예를 들어, 유닛, 모듈 등) 각각은 하드웨어 장치 또는 소프트웨어로 구현될 수도 있고, 복수의 구성요소가 결합하여 하나의 하드웨어 장치 또는 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 상술한 개시는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 개시에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 개시는 비디오 신호를 인코딩/디코딩할 수 있는 컴퓨팅 또는 전자 장치 에 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 현재 블록에 대한 움직임 벡터 예측 리스트를 생성하는 단계;
    상기 움직임 정보 예측 리스트에 포함된 복수의 움직임 벡터 예측 후보들 중 하나를 선택하는 단계;
    상기 현재 블록의 움직임 벡터 차분값을 복원하는 단계; 및
    움직임 벡터 예측 후보와 상기 움직임 벡터 차분값을 더하여, 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 유도하는 단계를 포함하되,
    상기 움직임 벡터 차분값의 부호는, 예측된 부호와 실제 부호가 일치하는지 여부를 지시하는 부호 예측 정보를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 움직임 벡터 차분값의 부호 조합 각각을 적용하여 움직임 벡터 후보들이 유도되고,
    상기 움직임 벡터 후보들 각각을 기반으로, 참조 픽처 내 참조 영역이 지정되고,
    상기 예측된 부호는 복수의 참조 영역들 중 비용이 가장 작은 참조 영역을 유도하는데 이용된 부호 조합에 대응하는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 참조 영역은 움직임 벡터 후보가 지시하는 참조 블록에 인접하는 참조 템플릿이고,
    상기 참조 영역에 대한 비용은, 상기 참조 테플릿과, 상기 현재 블록에 인접하는 현재 템플릿에 SAD (Sum of Difference)를 적용하여 획득되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 참조 영역은 움직임 벡터 후보가 지시하는 L0 참조 블록이고,
    상기 참조 영역에 대한 비용은 상기 L0 참조 블록과, 상기 L0 참조 블록에 대응하는 L1 참조 블록에 SAD를 적용하여 획득되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  5. 제2 항에 있어서,
    움직임 벡터 후보가 지시하는 참조 영역이 참조 픽처의 경계를 벗어나는 경우, 상기 움직임 벡터 후보는 이용 불가능한 것으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 부호 예측 정보는 확률 정보를 기반으로 복호화되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 확률 정보는, L0 방향 및 L1 방향 중 부호 예측이 적용되지 않는 방향의 움직임 벡터 차분값의 부호를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 부호 예측 정보는, 수평 방향 및 수직 방향 각각에 대해 시그날링되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 움직임 벡터, 상기 움직임 벡터 예측 후보 및 상기 움직임 벡터 차분값은, 상기 현재 블록의 제어점 움직임 벡터에 관한 것인, 영상 복호화 방법.
  10. 현재 블록에 대한 움직임 벡터 예측 리스트를 생성하는 단계;
    상기 움직임 정보 예측 리스트에 포함된 복수의 움직임 벡터 예측 후보들 중 하나를 선택하는 단계;
    상기 현재 블록의 움직임 벡터에서 움직임 벡터 예측 후보를 차분하여, 움직임 벡터 차분값을 유도하는 단계;
    상기 움직임 벡터 차분값에 대한 예측 부호를 유도하는 단계; 및
    상기 움직임 벡터 차분값의 실제 부호가 상기 예측 부호화 일치하는지 여부를 지시하는 부호 예측 정보를 부호화하는 단계를 포함하는, 영상 부호화 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 움직임 벡터 차분값에 대해 복수의 부호 조합들을 적용하여 복수의 움직임 벡터 후보들이 유도되고,
    상기 움직임 벡터 후보들 각각을 기반으로, 참조 픽처 내 참조 영역이 지정되고,
    상기 예측된 부호는 복수의 참조 영역들 중 비용이 가장 작은 참조 영역을 유도하는데 이용된 부호 조합에 대응하는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 참조 영역은 움직임 벡터 후보가 지시하는 참조 블록에 인접하는 참조 템플릿이고,
    상기 참조 영역에 대한 비용은, 상기 참조 테플릿과, 상기 현재 블록에 인접하는 현재 템플릿에 SAD (Sum of Difference)를 적용하여 획득되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 참조 영역은 움직임 벡터 후보가 지시하는 L0 참조 블록이고,
    상기 참조 영역에 대한 비용은 상기 L0 참조 블록과, 상기 L0 참조 블록에 대응하는 L1 참조 블록에 SAD를 적용하여 획득되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    움직임 벡터 후보가 지시하는 참조 영역이 참조 픽처의 경계를 벗어나는 경우, 상기 움직임 벡터 후보는 이용 불가능한 것으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  15. 현재 블록에 대한 움직임 벡터 예측 리스트를 생성하는 단계;
    상기 움직임 정보 예측 리스트에 포함된 복수의 움직임 벡터 예측 후보들 중 하나를 선택하는 단계;
    상기 현재 블록의 움직임 벡터에서 움직임 벡터 예측 후보를 차분하여, 움직임 벡터 차분값을 유도하는 단계;
    상기 움직임 벡터 차분값에 대한 예측 부호를 유도하는 단계; 및
    상기 움직임 벡터 차분값의 실제 부호가 상기 예측 부호화 일치하는지 여부를 지시하는 부호 예측 정보를 부호화하는 단계를 포함하는, 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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