WO2023200214A1 - 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체 - Google Patents

영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체 Download PDF

Info

Publication number
WO2023200214A1
WO2023200214A1 PCT/KR2023/004842 KR2023004842W WO2023200214A1 WO 2023200214 A1 WO2023200214 A1 WO 2023200214A1 KR 2023004842 W KR2023004842 W KR 2023004842W WO 2023200214 A1 WO2023200214 A1 WO 2023200214A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
current block
reference sample
block
sample
area
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/004842
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
허진
박승욱
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority claimed from KR1020230047179A external-priority patent/KR20230146470A/ko
Publication of WO2023200214A1 publication Critical patent/WO2023200214A1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
    • G06N3/02—Neural networks
    • G06N3/08—Learning methods
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T9/00—Image coding
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/103—Selection of coding mode or of prediction mode
    • H04N19/11—Selection of coding mode or of prediction mode among a plurality of spatial predictive coding modes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/132—Sampling, masking or truncation of coding units, e.g. adaptive resampling, frame skipping, frame interpolation or high-frequency transform coefficient masking
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/169—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding
    • H04N19/17—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being an image region, e.g. an object
    • H04N19/176—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being an image region, e.g. an object the region being a block, e.g. a macroblock
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/593—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving spatial prediction techniques

Definitions

  • the present invention relates to a video encoding/decoding method, device, and recording medium storing bitstreams. Specifically, the present invention relates to a video encoding/decoding method and device using bidirectional intra prediction, and a recording medium storing a bitstream.
  • the existing intra prediction method is uni-directional intra prediction, which generates a prediction block by copying the value of the first reference sample determined according to the directionality of the intra prediction mode.
  • the first reference sample may be determined from among the reconstructed left reference sample, top reference sample, or top left reference sample of the current block.
  • Such unidirectional intra prediction has a problem in that the prediction accuracy decreases for samples that are farther away from the first reference sample, such as samples that exist in the lower right area of the current block.
  • the purpose of the present invention is to provide a video encoding/decoding method and device with improved encoding/decoding efficiency.
  • Another object of the present invention is to provide a recording medium that stores a bitstream generated by the video decoding method or device according to the present invention.
  • the purpose of the present invention is to provide a bidirectional intra prediction method and a second reference sample generation method to solve the problems of unidirectional intra prediction.
  • An image decoding method includes generating a chrominance mode list of a current chrominance block, deriving a chrominance intra prediction mode of the current chrominance block based on the chrominance mode list, and performing the chrominance intra prediction mode. and generating a prediction block of the current chrominance block based on a mode, wherein the chrominance mode list includes at least one of a default mode, a derived-based chrominance mode, and a direct mode.
  • the guidance-based chrominance mode is a corresponding luminance at a corresponding position of the current chrominance block.
  • the image decoding method according to an embodiment of the present invention is based on a first reference area neighboring the current block. 1 Generating a reference sample, generating a second reference sample based on a second reference area neighboring the current block, and performing intra prediction on the current block based on the first reference sample and the second reference sample. Comprising the step of performing, wherein the first reference area is a restored area located at the left, top, and top left of the current block, and the second reference area is a predicted area located at the right, bottom, and bottom right of the current block. It could be an area.
  • the second reference area may be predicted based on samples surrounding a matching block discovered by performing template matching.
  • the template matching may search for a reference template most similar to the current template around the current block in the restored search area of the current image, and determine a matching block based on the searched reference template.
  • the second reference area may be predicted based on samples surrounding a matching block in the current image indicated by motion information of the current block.
  • the motion information may be a block vector.
  • the second reference region may be predicted based on a neural network model using a reconstructed sample of the first reference region as input.
  • the first reference sample and the second reference sample may be located in opposite directions with respect to the current block.
  • the step of performing intra prediction may be performed by applying a first weight and a second weight to the first reference sample and the second reference sample, respectively.
  • the first weight and the second weight may be determined based on the ratio of the distance between the current prediction target sample and the first reference sample and the distance between the current prediction target sample and the second reference sample. You can.
  • the intra prediction mode of the current block when the intra prediction mode of the current block is a non-directional mode, the intra prediction can be performed using only the first reference sample.
  • An image encoding method includes generating a first reference sample based on a first reference area neighboring a current block, and generating a first reference sample based on a second reference area neighboring the current block. Generating a sample and performing intra prediction on the current block based on the first reference sample and the second reference sample, wherein the first reference area is located at the left, top, and top left of the current block. It is a restored area located at the right, bottom, and bottom right of the current block, and the second reference area may be a predicted area located at the bottom and right of the current block.
  • a non-transitory computer-readable recording medium includes generating a first reference sample based on a first reference area neighboring a current block, based on a second reference area neighboring the current block. generating a second reference sample and performing intra prediction on the current block based on the first reference sample and the second reference sample, wherein the first reference area is located on the left side of the current block, A bitstream generated by an image encoding method can be stored, wherein the reconstructed area is located at the top and top left, and the second reference area is a predicted area located at the right, bottom, and bottom right of the current block.
  • a transmission method includes transmitting the bitstream, generating a first reference sample based on a first reference region neighboring the current block, and Generating a second reference sample based on a second reference area neighboring the block and performing intra prediction on the current block based on the first reference sample and the second reference sample, 1
  • the reference area is a reconstructed area located at the left, top, and upper left of the current block
  • the second reference area is a predicted area located at the right, bottom, and bottom right of the current block.
  • a video encoding/decoding method and device with improved encoding/decoding efficiency can be provided.
  • a bidirectional intra prediction method and a second reference sample generation method can be provided.
  • coding efficiency can be improved in intra prediction.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an encoding device to which the present invention is applied according to an embodiment.
  • Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a decoding device according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • Figure 3 is a diagram schematically showing a video coding system to which the present invention can be applied.
  • Figure 4 is a flowchart of a bidirectional intra prediction method according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a diagram for explaining a bidirectional intra prediction method according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a flowchart of a method for generating a second reference sample based on template matching according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a diagram for explaining a template matching-based intra prediction method according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a diagram for explaining a method of generating a second reference sample based on template matching according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a flowchart of a method for generating a second reference sample based on motion information according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a method for generating a second reference sample based on motion information according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a method for generating a second reference sample based on a neural network according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 12 is a flowchart showing an image decoding method according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 13 is a diagram illustrating a content streaming system to which an embodiment according to the present invention can be applied.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.
  • the above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention.
  • the term and/or includes any of a plurality of related stated items or a combination of a plurality of related stated items.
  • each component is listed and included as a separate component for convenience of explanation, and at least two 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 perform a function.
  • Integrated embodiments and separate embodiments of the constituent parts are also included in the scope of the present invention as long as they do not deviate from the essence of the present invention.
  • the terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. Additionally, some of the components of the present invention may not be essential components that perform essential functions in the present invention, but may be merely optional components to improve performance. The present invention can be implemented by including only essential components for implementing the essence of the present invention excluding components used only to improve performance, and a structure including only essential components excluding optional components used only to improve performance. is also included in the scope of rights of the present invention.
  • the term “at least one” may mean one of numbers greater than 1, such as 1, 2, 3, and 4. In embodiments, the term “a plurality of” may mean one of two or more numbers, such as 2, 3, and 4.
  • video may refer to a single picture that constitutes a video, or may refer to the video itself.
  • encoding and/or decoding of a video may mean “encoding and/or decoding of a video,” or “encoding and/or decoding of one of the videos that make up a video.” It may be possible.
  • the target image may be an encoding target image that is the target of encoding and/or a decoding target image that is the target of decoding. Additionally, the target image may be an input image input to an encoding device or may be an input image input to a decoding device. Here, the target image may have the same meaning as the current image.
  • encoder and video encoding device may be used with the same meaning and may be used interchangeably.
  • decoder and video decoding device may be used with the same meaning and may be used interchangeably.
  • image may be used with the same meaning and may be used interchangeably.
  • target block may be an encoding target block that is the target of encoding and/or a decoding target block that is the target of decoding. Additionally, the target block may be a current block that is currently the target of encoding and/or decoding. For example, “target block” and “current block” may be used with the same meaning and may be used interchangeably.
  • a Coding Tree Unit may be composed of two chrominance component (Cb, Cr) coding tree blocks related to one luminance component (Y) coding tree block (CTB). .
  • sample may represent the basic unit constituting the block.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an encoding device to which the present invention is applied according to an embodiment.
  • the encoding device 100 may be an encoder, a video encoding device, or an image encoding device.
  • a video may contain one or more images.
  • the encoding device 100 can sequentially encode one or more images.
  • the encoding device 100 includes an image segmentation unit 110, an intra prediction unit 120, a motion prediction unit 121, a motion compensation unit 122, a switch 115, a subtractor 113, A transform unit 130, a quantization unit 140, an entropy encoding unit 150, an inverse quantization unit 160, an inverse transform unit 170, an adder 117, a filter unit 180, and a reference picture buffer 190. It can be included.
  • the encoding device 100 can generate a bitstream including encoded information through encoding of an input image and output the generated bitstream.
  • the generated bitstream can be stored in a computer-readable recording medium or streamed through wired/wireless transmission media.
  • the image segmentation unit 110 may divide the input image into various forms to increase the efficiency of video encoding/decoding.
  • the input video consists of multiple pictures, and one picture can be hierarchically divided and processed for compression efficiency, parallel processing, etc.
  • one picture can be divided into one or multiple tiles or slices and further divided into multiple CTUs (Coding Tree Units).
  • one picture may first be divided into a plurality of sub-pictures defined as a group of rectangular slices, and each sub-picture may be divided into the tiles/slices.
  • subpictures can be used to support the function of partially independently encoding/decoding and transmitting a picture.
  • bricks can be created by dividing tiles horizontally.
  • a brick can be used as a basic unit of intra-picture parallel processing.
  • one CTU can be recursively divided into a quad tree (QT: Quadtree), and the end node of the division can be defined as a CU (Coding Unit).
  • CU can be divided into PU (Prediction Unit), which is a prediction unit, and TU (Transform Unit), which is a transformation unit, and prediction and division can be performed. Meanwhile, CUs can be used as prediction units and/or transformation units themselves.
  • each CTU may be recursively partitioned into not only a quad tree (QT) but also a multi-type tree (MTT).
  • CTU can begin to be divided into a multi-type tree from the end node of QT, and MTT can be composed of BT (Binary Tree) and TT (Triple Tree).
  • MTT can be composed of BT (Binary Tree) and TT (Triple Tree).
  • the MTT structure can be divided into vertical binary split mode (SPLIT_BT_VER), horizontal binary split mode (SPLIT_BT_HOR), vertical ternary split mode (SPLIT_TT_VER), and horizontal ternary split mode (SPLIT_TT_HOR).
  • the minimum block size (MinQTSize) of the quad tree of the luminance block can be set to 16x16
  • the maximum block size (MaxBtSize) of the binary tree can be set to 128x128, and the maximum block size (MaxTtSize) of the triple tree can be set to 64x64.
  • the minimum block size (MinBtSize) of the binary tree and the minimum block size (MinTtSize) of the triple tree can be set to 4x4, and the maximum depth (MaxMttDepth) of the multi-type tree can be set to 4.
  • a dual tree that uses different CTU division structures for luminance and chrominance components can be applied.
  • the luminance and chrominance CTB (Coding Tree Blocks) within the CTU can be divided into a single tree that shares the coding tree structure.
  • the encoding device 100 may perform encoding on an input image in intra mode and/or inter mode.
  • the encoding device 100 may perform encoding on the input image in a third mode (eg, IBC mode, Palette mode, etc.) other than the intra mode and inter mode.
  • a third mode eg, IBC mode, Palette mode, etc.
  • the third mode may be classified as intra mode or inter mode for convenience of explanation. In the present invention, the third mode will be classified and described separately only when a detailed explanation is needed.
  • intra mode may mean intra-screen prediction mode
  • inter mode may mean inter-screen prediction mode.
  • the encoding device 100 may generate a prediction block for an input block of an input image. Additionally, after the prediction block is generated, the encoding device 100 may encode the residual block using the residual of the input block and the prediction block.
  • the input image may be referred to as the current image that is currently the target of encoding.
  • the input block may be referred to as the current block that is currently the target of encoding or the encoding target block.
  • the intra prediction unit 120 may use samples of blocks that have already been encoded/decoded around the current block as reference samples.
  • the intra prediction unit 120 may perform spatial prediction for the current block using a reference sample and generate prediction samples for the input block through spatial prediction.
  • intra prediction may mean prediction within the screen.
  • non-directional prediction modes such as DC mode and Planar mode and directional prediction modes (e.g., 65 directions) can be applied.
  • the intra prediction method can be expressed as an intra prediction mode or an intra prediction mode.
  • the motion prediction unit 121 can search for the area that best matches the input block from the reference image during the motion prediction process and derive a motion vector using the searched area. . At this time, the search area can be used as the area.
  • the reference image may be stored in the reference picture buffer 190.
  • it when encoding/decoding of the reference image is processed, it may be stored in the reference picture buffer 190.
  • the motion compensation unit 122 may generate a prediction block for the current block by performing motion compensation using a motion vector.
  • inter prediction may mean inter-screen prediction or motion compensation.
  • the motion prediction unit 121 and the motion compensation unit 122 can generate a prediction block by applying an interpolation filter to some areas in the reference image.
  • the motion prediction and motion compensation methods of the prediction unit included in the coding unit based on the coding unit include skip mode, merge mode, and improved motion vector prediction ( It is possible to determine whether it is in Advanced Motion Vector Prediction (AMVP) mode or Intra Block Copy (IBC) mode, and inter-screen prediction or motion compensation can be performed depending on each mode.
  • AMVP Advanced Motion Vector Prediction
  • IBC Intra Block Copy
  • AFFINE mode of sub-PU-based prediction based on the inter-screen prediction method, AFFINE mode of sub-PU-based prediction, Subblock-based Temporal Motion Vector Prediction (SbTMVP) mode, and Merge with MVD (MMVD) mode of PU-based prediction, Geometric Partitioning Mode (GPM) ) mode can also be applied.
  • HMVP History based MVP
  • PAMVP Packet based MVP
  • CIIP Combined Intra/Inter Prediction
  • AMVR Adaptive Motion Vector Resolution
  • BDOF Bi-Directional Optical-Flow
  • BCW Bi-predictive with CU Weights
  • BCW Local Illumination Compensation
  • TM Template Matching
  • OBMC Overlapped Block Motion Compensation
  • AFFINE mode is used in both AMVP and MERGE modes and is a technology with high coding efficiency.
  • MC Motion Compensation
  • a 4-parameter affine motion model using two control point motion vectors (CPMV) and a 6-parameter affine motion model using three control point motion vectors are used for inter prediction. can do.
  • CPMV is a vector representing the affine motion model of any one of the top left, top right, and bottom left of the current block.
  • the subtractor 113 may generate a residual block using the difference between the input block and the prediction block.
  • the residual block may also be referred to as a residual signal.
  • the residual signal may refer to the difference between the original signal and the predicted signal.
  • the residual signal may be a signal generated by transforming, quantizing, or transforming and quantizing the difference between the original signal and the predicted signal.
  • the remaining block may be a residual signal in block units.
  • the transform unit 130 may generate a transform coefficient by performing transformation on the remaining block and output the generated transform coefficient.
  • the transformation coefficient may be a coefficient value generated by performing transformation on the remaining block.
  • the transform unit 130 may skip transforming the remaining blocks.
  • Quantized levels can be generated by applying quantization to the transform coefficients or residual signals.
  • the quantized level may also be referred to as a transform coefficient.
  • the 4x4 luminance residual block generated through intra-screen prediction is transformed using a DST (Discrete Sine Transform)-based basis vector, and the remaining residual blocks are transformed using a DCT (Discrete Cosine Transform)-based basis vector.
  • DST Discrete Sine Transform
  • DCT Discrete Cosine Transform
  • RQT Residual Quad Tree
  • the transform block for one block is divided into a quad tree form, and after performing transformation and quantization on each transform block divided through RQT, when all coefficients become 0,
  • cbf coded block flag
  • MTS Multiple Transform Selection
  • RQT Multiple Transform Selection
  • SBT Sub-block Transform
  • LFNST Low Frequency Non-Separable Transform
  • a secondary transform technology that further transforms the residual signal converted to the frequency domain through DCT or DST, can be applied.
  • LFNST additionally performs transformation on the 4x4 or 8x8 low-frequency area in the upper left corner, allowing the residual coefficients to be concentrated in the upper left corner.
  • the quantization unit 140 may generate a quantized level by quantizing a transform coefficient or a residual signal according to a quantization parameter (QP), and output the generated quantized level. At this time, the quantization unit 140 may quantize the transform coefficient using a quantization matrix.
  • QP quantization parameter
  • a quantizer using QP values of 0 to 51 can be used.
  • 0 to 63 QP can be used.
  • a DQ (Dependent Quantization) method that uses two quantizers instead of one quantizer can be applied. DQ performs quantization using two quantizers (e.g., Q0, Q1), but even without signaling information about the use of a specific quantizer, the quantizer to be used for the next transformation coefficient is determined based on the current state through a state transition model. It can be applied to be selected.
  • the entropy encoding unit 150 can generate a bitstream by performing entropy encoding according to a probability distribution on the values calculated by the quantization unit 140 or the coding parameter values calculated during the encoding process. and bitstream can be output.
  • the entropy encoding unit 150 may perform entropy encoding on information about image samples and information for decoding the image. For example, information for decoding an image may include syntax elements, etc.
  • the entropy encoding unit 150 may use encoding methods such as exponential Golomb, CAVLC (Context-Adaptive Variable Length Coding), and CABAC (Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding) for entropy encoding. For example, the entropy encoding unit 150 may perform entropy encoding using a Variable Length Coding/Code (VLC) table.
  • VLC Variable Length Coding/Code
  • the entropy encoding unit 150 derives a binarization method of the target symbol and a probability model of the target symbol/bin, and then uses the derived binarization method, probability model, and context model. Arithmetic coding can also be performed using .
  • the table probability update method may be changed to a table update method using a simple formula. Additionally, two different probability models can be used to obtain more accurate symbol probability values.
  • the entropy encoder 150 can change a two-dimensional block form coefficient into a one-dimensional vector form through a transform coefficient scanning method to encode the transform coefficient level (quantized level).
  • Coding parameters include information (flags, indexes, etc.) encoded in the encoding device 100 and signaled to the decoding device 200, such as syntax elements, as well as information derived from the encoding or decoding process. It may include and may mean information needed when encoding or decoding an image.
  • signaling a flag or index may mean that the encoder entropy encodes the flag or index and includes it in the bitstream, and the decoder may include the flag or index from the bitstream. This may mean entropy decoding.
  • the encoded current image can be used as a reference image for other images to be processed later. Accordingly, the encoding device 100 can restore or decode the current encoded image, and store the restored or decoded image as a reference image in the reference picture buffer 190.
  • the quantized level may be dequantized in the dequantization unit 160. It may be inverse transformed in the inverse transform unit 170.
  • the inverse-quantized and/or inverse-transformed coefficients may be combined with the prediction block through the adder 117.
  • a reconstructed block may be generated by combining the inverse-quantized and/or inverse-transformed coefficients with the prediction block.
  • the inverse-quantized and/or inverse-transformed coefficient refers to a coefficient on which at least one of inverse-quantization and inverse-transformation has been performed, and may refer to a restored residual block.
  • the inverse quantization unit 160 and the inverse transform unit 170 may be performed as reverse processes of the quantization unit 140 and the transform unit 130.
  • the restored block may pass through the filter unit 180.
  • the filter unit 180 includes a deblocking filter, a sample adaptive offset (SAO), an adaptive loop filter (ALF), a bilateral filter (BIF), and an LMCS (Luma). Mapping with Chroma Scaling) can be applied to restored samples, restored blocks, or restored images as all or part of the filtering techniques.
  • the filter unit 180 may also be referred to as an in-loop filter. At this time, in-loop filter is also used as a name excluding LMCS.
  • the deblocking filter can remove block distortion occurring at the boundaries between blocks. To determine whether to perform a deblocking filter, it is possible to determine whether to apply a deblocking filter to the current block based on the samples included in a few columns or rows included in the block. When applying a deblocking filter to a block, different filters can be applied depending on the required deblocking filtering strength.
  • Sample adaptive offset can correct the offset of the deblocked image with the original image on a sample basis. You can use a method of dividing the samples included in the image into a certain number of regions, then determining the region to perform offset and applying the offset to that region, or a method of applying the offset by considering the edge information of each sample.
  • Bilateral filter can also correct the offset from the original image on a sample basis for the deblocked image.
  • the adaptive loop filter can perform filtering based on a comparison value between the restored image and the original image. After dividing the samples included in the video into predetermined groups, filtering can be performed differentially for each group by determining the filter to be applied to that group. Information related to whether to apply an adaptive loop filter may be signaled for each coding unit (CU), and the shape and filter coefficients of the adaptive loop filter to be applied may vary for each block.
  • CU coding unit
  • LMCS Luma Mapping with Chroma Scaling
  • LM luma-mapping
  • CS chroma scaling
  • This refers to a technology that scales the residual value of the color difference component according to the luminance value.
  • LMCS can be used as an HDR correction technology that reflects the characteristics of HDR (High Dynamic Range) images.
  • the reconstructed block or reconstructed image that has passed through the filter unit 180 may be stored in the reference picture buffer 190.
  • the restored block that has passed through the filter unit 180 may be part of a reference image.
  • the reference image may be a reconstructed image composed of reconstructed blocks that have passed through the filter unit 180.
  • the stored reference image can then be used for inter-screen prediction or motion compensation.
  • Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a decoding device according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the decoding device 200 may be a decoder, a video decoding device, or an image decoding device.
  • the decoding device 200 includes an entropy decoding unit 210, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 230, an intra prediction unit 240, a motion compensation unit 250, and an adder 201. , it may include a switch 203, a filter unit 260, and a reference picture buffer 270.
  • the decoding device 200 may receive the bitstream output from the encoding device 100.
  • the decoding device 200 may receive a bitstream stored in a computer-readable recording medium or receive a bitstream streamed through a wired/wireless transmission medium.
  • the decoding device 200 may perform decoding on a bitstream in intra mode or inter mode. Additionally, the decoding device 200 can generate a restored image or a decoded image through decoding, and output the restored image or a decoded image.
  • the switch 203 may be switched to intra mode. If the prediction mode used for decoding is the inter mode, the switch 203 may be switched to inter.
  • the decoding device 200 can decode the input bitstream to obtain a reconstructed residual block and generate a prediction block.
  • the decoding device 200 may generate a restored block to be decoded by adding the restored residual block and the prediction block.
  • the block to be decrypted may be referred to as the current block.
  • the entropy decoding unit 210 may generate symbols by performing entropy decoding according to a probability distribution for the bitstream.
  • the generated symbols may include symbols in the form of quantized levels.
  • the entropy decoding method may be the reverse process of the entropy encoding method described above.
  • the entropy decoder 210 can change one-dimensional vector form coefficients into two-dimensional block form through a transform coefficient scanning method in order to decode the transform coefficient level (quantized level).
  • the quantized level may be inversely quantized in the inverse quantization unit 220 and inversely transformed in the inverse transformation unit 230.
  • the quantized level may be generated as a restored residual block as a result of performing inverse quantization and/or inverse transformation.
  • the inverse quantization unit 220 may apply the quantization matrix to the quantized level.
  • the inverse quantization unit 220 and the inverse transform unit 230 applied to the decoding device may use the same technology as the inverse quantization unit 160 and the inverse transform section 170 applied to the above-described encoding device.
  • the intra prediction unit 240 may generate a prediction block by performing spatial prediction on the current block using sample values of already decoded blocks surrounding the decoding target block.
  • the intra prediction unit 240 applied to the decoding device may use the same technology as the intra prediction unit 120 applied to the above-described encoding device.
  • the motion compensation unit 250 may generate a prediction block by performing motion compensation on the current block using a motion vector and a reference image stored in the reference picture buffer 270.
  • the motion compensator 250 may generate a prediction block by applying an interpolation filter to a partial area in the reference image.
  • To perform motion compensation based on the coding unit, it can be determined whether the motion compensation method of the prediction unit included in the coding unit is skip mode, merge mode, AMVP mode, or current picture reference mode, and each mode Motion compensation can be performed according to .
  • the motion compensation unit 250 applied to the decoding device may use the same technology as the motion compensation unit 122 applied to the above-described encoding device.
  • the adder 201 may generate a restored block by adding the restored residual block and the prediction block.
  • the filter unit 260 may apply at least one of inverse-LMCS, deblocking filter, sample adaptive offset, and adaptive loop filter to the reconstructed block or reconstructed image.
  • the filter unit 260 applied to the decoding device may apply the same filtering technology as the filtering technology applied to the filter unit 180 applied to the above-described encoding device.
  • the filter unit 260 may output a restored image.
  • the reconstructed block or reconstructed image may be stored in the reference picture buffer 270 and used for inter prediction.
  • the restored block that has passed through the filter unit 260 may be part of a reference image.
  • the reference image may be a reconstructed image composed of reconstructed blocks that have passed through the filter unit 260.
  • the stored reference image can then be used for inter-screen prediction or motion compensation.
  • Figure 3 is a diagram schematically showing a video coding system to which the present invention can be applied.
  • a video coding system may include an encoding device 10 and a decoding device 20.
  • the encoding device 10 may transmit encoded video and/or image information or data in file or streaming form to the decoding device 20 through a digital storage medium or network.
  • the encoding device 10 may include a video source generator 11, an encoder 12, and a transmitter 13.
  • the decoding device 20 may include a receiving unit 21, a decoding unit 22, and a rendering unit 23.
  • the encoder 12 may be called a video/image encoder
  • the decoder 22 may be called a video/image decoder.
  • the transmission unit 13 may be included in the encoding unit 12.
  • the receiving unit 21 may be included in the decoding unit 22.
  • the rendering unit 23 may include a display unit, and the display unit may be composed of a separate device or external component.
  • the video source generator 11 may acquire video/image through a video/image capture, synthesis, or creation process.
  • the video source generator 11 may include a video/image capture device and/or a video/image generation device.
  • a video/image capture device may include, for example, one or more cameras, a video/image archive containing previously captured video/images, etc.
  • Video/image generating devices may include, for example, computers, tablets, and smartphones, and are capable of generating video/images (electronically). For example, a virtual video/image may be created through a computer, etc., and in this case, the video/image capture process may be replaced by the process of generating related data.
  • the encoder 12 can encode the input video/image.
  • the encoder 12 can perform a series of procedures such as prediction, transformation, and quantization for compression and encoding efficiency.
  • the encoder 12 may output encoded data (encoded video/image information) in the form of a bitstream.
  • the detailed configuration of the encoding unit 12 may be the same as that of the encoding device 100 of FIG. 1 described above.
  • the transmission unit 13 may transmit encoded video/image information or data output in the form of a bitstream to the reception unit 21 of the decoding device 20 through a digital storage medium or network in the form of a file or streaming.
  • Digital storage media may include various storage media such as USB, SD, CD, DVD, Blu-ray, HDD, and SSD.
  • the transmission unit 13 may include elements for creating a media file through a predetermined file format and may include elements for transmission through a broadcasting/communication network.
  • the receiving unit 21 may extract/receive the bitstream from the storage medium or network and transmit it to the decoding unit 22.
  • the decoder 22 can decode the video/image by performing a series of procedures such as inverse quantization, inverse transformation, and prediction corresponding to the operations of the encoder 12.
  • the detailed configuration of the decoding unit 22 may be the same as that of the decoding device 200 of FIG. 2 described above.
  • the rendering unit 23 may render the decrypted video/image.
  • the rendered video/image may be displayed through the display unit.
  • the first reference sample is a reference sample used in the unidirectional intra prediction method and the bidirectional intra prediction method and may refer to a sample located at the reconstructed left, top, or upper left corner of the current block.
  • the second reference sample is a reference sample used in the bidirectional intra prediction method and may refer to a sample located on the right, bottom, or bottom right of the current block.
  • the area located on the left, top, or top left of the current block from which the first reference sample is derived may be referred to as the first reference area
  • the area located on the right, bottom, and bottom right of the current block from which the second reference sample is derived may be referred to as the first reference area. It may be referred to as a second reference area.
  • Figure 4 is a flowchart of a bidirectional intra prediction method according to an embodiment of the present invention.
  • the encoder/decoder may generate a first reference sample based on the intra prediction mode of the current block (S410). Specifically, the first reference sample may be determined based on the intra prediction mode of the current block among samples located at the reconstructed left, top, and upper left sides of the current block (i.e., first reference area).
  • the encoder/decoder may generate a second reference sample based on the intra prediction mode of the current block (S420).
  • the second reference sample may be determined based on the intra prediction mode of the current block among samples located on the right, bottom, and bottom right of the current block (i.e., second reference area).
  • the direction of the intra prediction mode for generating the second reference sample may be opposite to the direction of the intra prediction mode of the current block. For example, if the direction of the intra prediction mode of the current block is +45 degrees, the direction for generating the second reference sample may be +225 degrees.
  • the right, bottom, and bottom right areas of the current block are unrestored areas, and their sample values can be predicted and used as a second reference sample. A detailed description of this will be provided with reference to FIGS. 6 to 11.
  • the encoder/decoder may perform bidirectional intra prediction based on the first reference sample and the second reference sample (S430). Specifically, the encoder/decoder may perform bidirectional intra prediction by weighted summing the first reference sample and the second reference sample. Equation 1 below explains how to generate the final prediction sample (Cur_pred) by applying the first weight (W1_cur) and the second weight (W2_cur) to the first reference sample (Ref1_cur) and the second reference sample (Ref2_cur), respectively. do.
  • the sum of the first weight (W1_cur) and the second weight (W2_cur) may be 1.
  • the weight used in bidirectional intra prediction may be determined by the ratio of the distance between the current sample and each reference sample. That is, the closer the distance between the current sample and the reference sample is, the larger the weight can be set, and the farther the distance between the current sample and the reference sample is, the smaller the weight can be set.
  • weight information can be derived in one of two ways: an implicit method derived from a neighboring block, or an explicit method signaled through a bitstream.
  • the intra prediction mode of the current block is a non-directional mode (for example, DC mode or Planar mode)
  • the above-described bidirectional intra prediction mode may not be performed.
  • unidirectional intra prediction mode may be performed.
  • Figure 5 is a diagram for explaining a bidirectional intra prediction method according to an embodiment of the present invention.
  • (A1 ⁇ A16), (L1 ⁇ L16), (B1 ⁇ B8), and AL may represent the top reference sample, left reference sample, bottom reference sample, and top left reference sample, respectively.
  • Cur represents the sample to be currently predicted within the current block
  • Ref1_Cur and Ref2_Cur represent the first and second reference samples, respectively.
  • W1_Cur and W2_Cur represent the weight of the first reference sample and the weight of the second reference sample, respectively.
  • BL may mean L9
  • AR may mean A9.
  • the prediction sample of the current sample (Cur) may be generated by using the value of the first reference sample (Ref1_Cur) as is. At this time, there is a problem that the prediction accuracy may be lowered because the distance between the current sample (Cur) and the first reference sample (Ref1_Cur) is large.
  • Bidirectional intra prediction shown in FIG. 5 is intended to solve this problem of unidirectional intra prediction.
  • a prediction sample can be generated using a first reference sample (Ref1_Cur) determined considering the directionality of the intra prediction mode and a second reference sample (Ref2_Cur) corresponding to the first reference sample.
  • the prediction sample of the current sample (Cur) may be generated based on the weighted sum of the first reference sample (Ref1_Cur) and the second reference sample (Ref2_Cur).
  • the weight of the two reference samples may be determined by the ratio of the distance between the current sample (Cur) and each reference sample, as shown in FIG. 5.
  • Figure 6 is a flowchart of a method for generating a second reference sample based on template matching according to an embodiment of the present invention.
  • the encoder/decoder may search for a reference template in the search area based on the current template (S610). Specifically, a reference template may be searched in the restored search area within the current image based on the current template of a predefined shape neighboring the current block. This can be defined as template matching.
  • the encoder/decoder may generate a second reference sample based on the searched reference template (S620). Specifically, the unrestored second reference area of the current block may be predicted based on the right sample, bottom sample, and bottom right sample of the matching block of the searched reference template, and the intra of the current block in the predicted second reference area. A second reference sample for bidirectional intra prediction may be generated based on the prediction mode.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a template matching-based intra prediction method according to an embodiment of the present invention.
  • the template matching-based intra prediction Intra Template Matching Prediction, Intra TMP
  • the neighboring ⁇ area (i.e., left, top, and top left areas) of the current block 710 can be defined as the current template 720. and.
  • a reference template 730 most similar to the current template 720 may be searched within a predefined search range (R1, R2, R3, R4) of the reconstructed area of the current image 700.
  • the prediction block of the current block 710 may be determined based on the corresponding matching block 740 of the determined reference template 730.
  • the predefined search ranges R1, R2, R3, and R4 can be defined as the current CTU (Coding Tree Unit) including the current block, the upper left CTU, the upper CTU, and the left CTU, respectively.
  • reference template may be searched for in the predefined search range based on the predefined search order.
  • reference templates may be searched in a zigzag order of R1, R4, R3, and R2.
  • information about the search range and the size and shape of the current template may be determined by the encoder and transmitted to the decoder.
  • Figure 8 is a diagram for explaining a method of generating a second reference sample based on template matching according to an embodiment of the present invention.
  • the neighboring ⁇ area (i.e., left, top, and top left areas) of the current block 810 can be defined as the current template 820. and.
  • a reference template 830 most similar to the current template 820 may be searched within a predefined search range (R1, R2, R3, R4) of the reconstructed area of the current image 800.
  • the unrestored second reference area 860 of the current block 810 is a reference area 850 including the right sample, bottom sample, and bottom right sample of the corresponding matching block 840 of the determined reference template 830.
  • a second reference sample for bidirectional intra prediction may be generated in the predicted second reference region 860 based on the intra prediction mode of the current block.
  • the predefined search ranges R1, R2, R3, and R4 can be defined as the current CTU (Coding Tree Unit) including the current block, the upper left CTU, the upper CTU, and the left CTU, respectively.
  • reference template may be searched for in the predefined search range based on the predefined search order.
  • reference templates may be searched in a zigzag order of R1, R4, R3, and R2.
  • information about the search range and the size and shape of the current template may be determined by the encoder and transmitted to the decoder.
  • the method of generating a second reference sample based on template matching proposed in FIG. 8 generates a second reference sample by performing the same template matching process as the encoder in the decoder without signaling (transmission/parsing) the syntax related to generating the second reference sample. can be created.
  • Figure 9 is a flowchart of a method for generating a second reference sample based on motion information according to an embodiment of the present invention.
  • the encoder/decoder can search for a matching block in the search area based on the motion information of the current block (S910).
  • the motion information may be a block vector indicating a matching block in the current image.
  • the encoder/decoder may generate a second reference sample based on the searched matching block (S920). Specifically, the unreconstructed second reference area of the current block may be predicted based on the right sample, bottom sample, and bottom right sample of the searched matching block, and the intra prediction mode of the current block in the predicted second reference area. Based on this, a second reference sample for bidirectional intra prediction can be generated.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a method for generating a second reference sample based on motion information according to an embodiment of the present invention.
  • the matching block 1020 can be derived from .
  • the unreconstructed second reference area 1040 of the current block 1010 can be predicted based on the reference area 1030 including the right sample, bottom sample, and bottom right sample of the matching block 1020.
  • a second reference sample for bidirectional intra prediction may be generated in the predicted second reference region 1040 based on the intra prediction mode of the current block 1010.
  • a matching block may be derived based on motion information in a restored area within the current image 1000.
  • motion information for generating the second reference sample may be determined by the encoder and transmitted to the decoder.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a method for generating a second reference sample based on a neural network according to an embodiment of the present invention.
  • the encoder/decoder may input the reconstructed sample 1110 around the current block 1100 to the neural network processor 1120 to predict the second reference area 1130 of the current block 1100. Additionally, the encoder/decoder may generate a second reference sample for bidirectional intra prediction based on the intra prediction mode of the current block 1100 in the predicted second reference region 1130.
  • the size of the reconstructed sample surrounding the current block which is the input of the neural network processor, may be determined based on signaling information.
  • the size of the restored sample used as input to the neural network processor may be (L1 x 2h) + (2w x L2) + (L1 x L2).
  • the sizes of L1 and L2 can be determined in the encoder and transmitted to the decoder.
  • the size of the restored sample used as an input to the neural network processing unit may be (L1 x h) + (w x L2) + (L1 x L2).
  • the size of the reconstructed sample surrounding the current block which is the input to the neural network processing unit, may be a predetermined fixed size.
  • the neural network processing unit 1120 may be implemented as a neural network model.
  • the artificial neural network model may represent a deep neural network including one or multiple neural network layers. Additionally, the neural network model may include all or part of a convolution layer, a fully-connected layer, and a pooling layer.
  • a neural network model can be implemented in a form that includes one type of neural network layer, or can be implemented in a form that additionally combines different types of layers.
  • the initial internal parameters of the neural network model used in the neural network processing unit 1120 are already learned, but can be additionally learned during the encoding/decoding process.
  • the second reference sample generation method may be adaptively selected.
  • the encoder may determine information indicating how to generate the second reference sample and transmit it to the decoder.
  • the second reference region predicted by various methods in the second reference sample generation method of FIGS. 6 to 11 can be used in unidirectional intra prediction.
  • the restored sample area i.e., first reference area
  • the predicted sample area i.e., at the right, bottom, and lower right corner of the current block described above
  • a second reference area can be used.
  • the directional intra prediction mode of unidirectional intra prediction may include all modes representing 360 degrees omnidirectionally.
  • FIG. 12 is a flowchart showing an image decoding method according to an embodiment of the present invention.
  • the image decoding method of FIG. 12 may be performed by an image decoding device.
  • the image decoding device may generate a first reference sample based on the first reference area neighboring the current block (S1210). Specifically, the image decoding apparatus may generate a first reference sample from the first reference region according to the direction of the intra prediction mode of the current block.
  • the first reference area may be a restored area located on the left, top, and top left of the current block.
  • the image decoding device may generate a second reference sample based on the second reference area neighboring the current block (S1220). Specifically, the image decoding apparatus may generate a second reference sample from the second reference region by considering the direction of the intra prediction mode of the current block.
  • the second reference area may be a predicted area located on the right, bottom, and bottom right of the current block.
  • the second reference area may be predicted based on samples surrounding a matching block discovered by performing template matching.
  • the template matching may involve searching for a reference template most similar to the current template around the current block in the restored search area of the current image and determining a matching block based on the searched reference template.
  • the template matching-based second reference sample generation method was described in detail in FIGS. 6 to 8.
  • the second reference area may be predicted based on the surrounding samples of the matching block in the current image indicated by the motion information of the current block.
  • the motion information may be a block vector. The method of generating a second reference sample based on motion information was described in detail in FIGS. 9 and 10.
  • the second reference area may be predicted based on a neural network model using a reconstructed sample of the first reference area as input.
  • the neural network-based second reference sample generation method is described in detail in FIG. 11.
  • the first reference sample and the second reference sample may be located in opposite directions with respect to the current block.
  • the image decoding device may perform intra prediction on the current block based on the first reference sample and the second reference sample (S1230).
  • the video decoding device may perform the intra prediction to generate a prediction block of the current block.
  • the image decoding apparatus may perform intra prediction by applying a first weight and a second weight to the first reference sample and the second reference sample, respectively.
  • the first weight and the second weight may be determined based on the ratio of the distance between the current prediction target sample and the first reference sample and the distance between the current prediction target sample and the second reference sample.
  • intra prediction when the intra prediction mode of the current block is a non-directional mode, intra prediction can be performed using only the first reference sample.
  • a bitstream can be generated by an image encoding method including the steps described in FIG. 12.
  • the bitstream may be stored in a non-transitory computer-readable recording medium and may also be transmitted (or streamed).
  • Figure 13 is a diagram illustrating a content streaming system to which an embodiment according to the present invention can be applied.
  • a content streaming system to which an embodiment of the present invention is applied may largely include an encoding server, a streaming server, a web server, a media storage, a user device, and a multimedia input device.
  • the encoding server compresses content input from multimedia input devices such as smartphones, cameras, CCTV, etc. into digital data, generates a bitstream, and transmits it to the streaming server.
  • multimedia input devices such as smartphones, cameras, CCTV, etc. directly generate bitstreams
  • the encoding server may be omitted.
  • the bitstream may be generated by an image encoding method and/or an image encoding device to which an embodiment of the present invention is applied, and the streaming server may temporarily store the bitstream in the process of transmitting or receiving the bitstream.
  • the streaming server transmits multimedia data to the user device based on a user request through a web server, and the web server can serve as a medium to inform the user of what services are available.
  • the web server delivers it to a streaming server, and the streaming server can transmit multimedia data to the user.
  • the content streaming system may include a separate control server, and in this case, the control server may control commands/responses between each device in the content streaming system.
  • the streaming server may receive content from a media repository and/or encoding server. For example, when receiving content from the encoding server, the content can be received in real time. In this case, in order to provide a smooth streaming service, the streaming server may store the bitstream for a certain period of time.
  • Examples of the user devices include mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcasting terminals, personal digital assistants (PDAs), portable multimedia players (PMPs), navigation, slate PCs, Tablet PC, ultrabook, wearable device (e.g. smartwatch, smart glass, head mounted display), digital TV, desktop There may be computers, digital signage, etc.
  • PDAs personal digital assistants
  • PMPs portable multimedia players
  • navigation slate PCs
  • Tablet PC ultrabook
  • wearable device e.g. smartwatch, smart glass, head mounted display
  • digital TV desktop There may be computers, digital signage, etc.
  • Each server in the content streaming system may be operated as a distributed server, and in this case, data received from each server may be distributedly processed.
  • an image can be encoded/decoded using at least one or a combination of at least one of the above embodiments.
  • the order in which the above embodiments are applied may be different in the encoding device and the decoding device. Alternatively, the order in which the above embodiments are applied may be the same in the encoding device and the decoding device.
  • the above embodiments can be performed for each luminance and chrominance signal.
  • the above embodiments for luminance and chrominance signals can be performed in the same way.
  • the above embodiments may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded on a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination.
  • Program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable by those skilled in the computer software field.
  • the bitstream generated by the encoding method according to the above embodiment may be stored in a non-transitory computer-readable recording medium. Additionally, the bitstream stored in the non-transitory computer-readable recording medium can be decoded using the decoding method according to the above embodiment.
  • 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. -optical media), and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc.
  • Examples of program instructions include not only machine language code such as that created by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform processing according to the invention and vice versa.
  • the present invention can be used in devices that encode/decode images and recording media that store bitstreams.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

영상 부호화/복호화 방법, 장치, 비트스트림을 저장한 기록 매체 및 전송 방법이 제공된다. 상기 영상 복호화 방법은, 현재 블록에 이웃하는 제1 참조 영역을 기초로 제1 참조 샘플을 생성하는 단계, 상기 현재 블록에 이웃하는 제2 참조 영역을 기초로 제2 참조 샘플을 생성하는 단계 및 상기 제1 참조 샘플 및 상기 제2 참조 샘플을 기초로 상기 현재 블록에 인트라 예측을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 제1 참조 영역은 상기 현재 블록의 좌측, 상단 및 좌상단에 위치한 복원된 영역이고, 상기 제2 참조 영역은 상기 현재 블록의 우측, 하단 및 우하단에 위치한 예측된 영역일 수 있다.

Description

영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체
본 발명은 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 양방향 인트라 예측을 이용한 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체에 관한 것이다.
최근 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 더 높은 해상도 및 화질을 갖는 영상에 대한 고효율 영상 부호화(encoding)/복호화(decoding) 기술이 요구된다.
기존 인트라 예측 방법은 단방향 인트라 예측(uni-directional intra prediction)으로 인트라 예측 모드의 방향성에 따라 결정된 제1 참조 샘플의 값을 복사하여 예측 블록을 생성한다. 여기서, 제1 참조 샘플은 현재 블록의 주변 복원된 좌측 참조 샘플, 상단 참조 샘플, 또는 좌상단 참조 샘플 중에서 결정될 수 있다. 이와 같은 단방향 인트라 예측은 현재 블록 내의 우하단 영역에 존재하는 샘플과 같이 제1 참조 샘플로부터 멀리 떨어진 샘플일수록 예측 정확도가 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 부호화/복호화 효율이 향상된 영상 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 영상 복호화 방법 또는 장치에 의해 생성된 비트스트림을 저장한 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 단방향 인트라 예측의 문제점을 해결하기 위한 양방향 인트라 예측 방법 및 제2 참조 샘플 생성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법은, 현재 색차 블록의 색차 모드 리스트를 생성하는 단계, 상기 색차 모드 리스트를 기초로 상기 현재 색차 블록의 색차 인트라 예측 모드를 유도하는 단계 및 상기 색차 인트라 예측 모드를 기초로 상기 현재 색차 블록의 예측 블록을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 색차 모드 리스트는 디폴트 모드, 유도 기반 색차 모드 및 직접 모드 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 유도 기반 색차 모드는 상기 현재 색차 블록의 대응 위치에 있는 대응 휘도 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법은, 현재 블록에 이웃하는 제1 참조 영역을 기초로 제1 참조 샘플을 생성하는 단계, 상기 현재 블록에 이웃하는 제2 참조 영역을 기초로 제2 참조 샘플을 생성하는 단계 및 상기 제1 참조 샘플 및 상기 제2 참조 샘플을 기초로 상기 현재 블록에 인트라 예측을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 제1 참조 영역은 상기 현재 블록의 좌측, 상단 및 좌상단에 위치한 복원된 영역이고, 상기 제2 참조 영역은 상기 현재 블록의 우측, 하단 및 우하단에 위치한 예측된 영역일 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 제2 참조 영역은, 템플릿 매칭을 수행하여 탐색된 매칭 블록의 주변 샘플을 기초로 예측될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 템플릿 매칭은, 현재 영상의 복원된 탐색 영역에서 상기 현재 블록 주변의 현재 템플릿과 가장 유사한 참조 템플릿을 탐색하고, 상기 탐색된 참조 템플릿을 기초로 매칭 블록을 결정할 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 제2 참조 영역은, 상기 현재 블록의 움직임 정보가 지시하는 현재 영상 내의 매칭 블록의 주변 샘플을 기초로 예측될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 움직임 정보는 블록 벡터일 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 제2 참조 영역은, 상기 제1 참조 영역의 복원된 샘플을 입력으로 하는 신경망 모델에 기초하여 예측될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 제1 참조 샘플과 상기 제2 참조 샘플은, 상기 현재 블록을 기준으로 서로 반대 방향에 위치할 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 인트라 예측을 수행하는 단계는, 상기 제1 참조 샘플과 상기 제2 참조 샘플에 제1 가중치 및 제2 가중치를 각각 적용하여 상기 인트라 예측을 수행할 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치는, 현재 예측 대상 샘플과 상기 제1 참조 샘플의 거리 및 상기 현재 예측 대상 샘플과 상기 제2 참조 샘플의 거리의 비율에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드가 비 방향성 모드인 경우, 상기 제1 참조 샘플만 이용하여 상기 인트라 예측을 수행할 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법은, 현재 블록에 이웃하는 제1 참조 영역을 기초로 제1 참조 샘플을 생성하는 단계, 상기 현재 블록에 이웃하는 제2 참조 영역을 기초로 제2 참조 샘플을 생성하는 단계 및 상기 제1 참조 샘플 및 상기 제2 참조 샘플을 기초로 상기 현재 블록에 인트라 예측을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 제1 참조 영역은 상기 현재 블록의 좌측, 상단 및 좌상단에 위치한 복원된 영역이고, 상기 제2 참조 영역은 상기 현재 블록의 우측, 하단 및 우하단에 위치한 예측된 영역일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비 일시적 컴퓨터 판독가능한 기록 매체는, 현재 블록에 이웃하는 제1 참조 영역을 기초로 제1 참조 샘플을 생성하는 단계, 상기 현재 블록에 이웃하는 제2 참조 영역을 기초로 제2 참조 샘플을 생성하는 단계 및 상기 제1 참조 샘플 및 상기 제2 참조 샘플을 기초로 상기 현재 블록에 인트라 예측을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 제1 참조 영역은 상기 현재 블록의 좌측, 상단 및 좌상단에 위치한 복원된 영역이고, 상기 제2 참조 영역은 상기 현재 블록의 우측, 하단 및 우하단에 위치한 예측된 영역인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전송 방법은, 상기 전송 방법은 상기 비트스트림은 전송하는 단계를 포함하고, 현재 블록에 이웃하는 제1 참조 영역을 기초로 제1 참조 샘플을 생성하는 단계, 상기 현재 블록에 이웃하는 제2 참조 영역을 기초로 제2 참조 샘플을 생성하는 단계 및 상기 제1 참조 샘플 및 상기 제2 참조 샘플을 기초로 상기 현재 블록에 인트라 예측을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 제1 참조 영역은 상기 현재 블록의 좌측, 상단 및 좌상단에 위치한 복원된 영역이고, 상기 제2 참조 영역은 상기 현재 블록의 우측, 하단 및 우하단에 위치한 예측된 영역인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 전송할 수 있다.
본 개시에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 개시의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 발명에 따르면, 부호화/복호화 효율이 향상된 영상 부호화/복호화 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 양방향 인트라 예측 방법 및 제2 참조 샘플 생성 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 인트라 예측에서 부호화 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 발명이 적용되는 부호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 복호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 비디오 코딩 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 인트라 예측 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 인트라 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 템플릿 매칭 기반 제2 참조 샘플 생성 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 템플릿 매칭 기반 인트라 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 템플릿 매칭 기반 제2 참조 샘플 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 움직임 정보 기반 제2 참조 샘플 생성 방법의 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 움직임 정보 기반 제2 참조 샘플 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경망 기반 제2 참조 샘플 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 복호화 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 13은 본 발명에 따른 실시예가 적용될 수 있는 컨텐츠 스트리밍 시스템을 예시적으로 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 예시적으로 제공될 수 있다. 후술하는 예시적 실시예들에 대한 상세한 설명은, 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 실시예를 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 다양한 실시예들은 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 예시적으로 제공될 수 있다. 후술하는 예시적 실시예들에 대한 상세한 설명은, 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 실시예를 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 다양한 실시예들은 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 실시예의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 예시적 실시예들의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.
본 발명에서 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 발명의 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.
본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 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 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 발명의 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리범위에 포함된다.
실시예에서 용어 "적어도 하나(at least one)"는 1, 2, 3 및 4와 같은 1 이상의 개수들 중 하나를 의미할 수 있다. 실시예에서 용어 "복수(a plurality of)"는 2, 3 및 4와 같은 2 이상의 개수들 중 하나를 의미할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 명세서의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하고, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
용어 설명
이하에서, “영상”은 동영상(video)을 구성하는 하나의 픽처(picture)를 의미할 수 있으며, 동영상 자체를 나타낼 수도 있다. 예를 들면, "영상의 부호화 및/또는 복호화"는 "동영상의 부호화 및/또는 복호화"를 의미할 수 있으며, "동영상을 구성하는 영상들 중 하나의 영상의 부호화 및/또는 복호화"를 의미할 수도 있다.
이하에서, "동영상" 및 "비디오"는 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서로 교체되어 사용될 수 있다. 또한, 대상 영상은 부호화의 대상인 부호화 대상 영상 및/또는 복호화의 대상인 복호화 대상 영상일 수 있다. 또한, 대상 영상은 부호화 장치로 입력된 입력 영상일 수 있고, 복호화 장치로 입력된 입력 영상일 수 있다. 여기서, 대상 영상은 현재 영상과 동일한 의미를 가질 수 있다.
이하에서, 부호화기 및 영상 부호화 장치는 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서로 교체되어 사용될 수 있다.
이하에서, 복호화기 및 영상 복호화 장치는 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서로 교체되어 사용될 수 있다.
이하에서, "영상(image)", "픽처(picture)", "프레임(frame)" 및 "스크린(screen)"은 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서로 교체되어 사용될 수 있다.
이하에서, “대상 블록”은 부호화의 대상인 부호화 대상 블록 및/또는 복호화의 대상인 복호화 대상 블록일 수 있다. 또한, 대상 블록은 현재 부호화 및/또는 복호화의 대상인 현재 블록일 수 있다. 예를 들면, "대상 블록" 및 "현재 블록"은 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서로 교체되어 사용될 수 있다.
이하에서, "블록" 및 "유닛"은 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서로 교체되어 사용될 수 있다. 또한, “유닛”은 블록과 구분하여 지칭하기 위해 휘도(Luma) 성분 블록과 그에 대응하는 색차(Chroma) 성분 블록을 포함한 것을 의미할 수 있다. 일 예로, 부호화 트리 유닛(Coding Tree Unit, CTU)은 하나의 휘도 성분(Y) 부호화 트리 블록(Coding Tree Block, CTB)과 관련된 두 색차 성분(Cb, Cr) 부호화 트리 블록들로 구성될 수 있다.
이하에서, “샘플”, “화소” 및 “픽셀”은 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서로 교체되어 사용될 수 있다. 여기서, 샘플은 블록을 구성하는 기본 단위를 나타낼 수 있다.
이하에서, “인터” 및 “화면 간”은 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서로 교체되어 사용될 수 있다.
이하에서, “인트라” 및 “화면 내”는 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서로 교체되어 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 부호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
부호화 장치(100)는 인코더, 비디오 부호화 장치 또는 영상 부호화 장치일 수 있다. 비디오는 하나 이상의 영상들을 포함할 수 있다. 부호화 장치(100)는 하나 이상의 영상들을 순차적으로 부호화할 수 있다.
도 1을 참조하면, 부호화 장치(100)는 영상 분할부(110), 인트라 예측부(120), 움직임 예측부(121), 움직임 보상부(122), 스위치(115), 감산기(113), 변환부(130), 양자화부(140), 엔트로피 부호화부(150), 역양자화부(160), 역변환부(170), 가산기(117), 필터부(180) 및 참조 픽처 버퍼(190)를 포함할 수 있다.
또한, 부호화 장치(100)는 입력 영상에 대한 부호화를 통해 부호화된 정보를 포함하는 비트스트림을 생성할 수 있고, 생성된 비트스트림을 출력할 수 있다. 생성된 비트스트림은 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장될 수 있거나, 유/무선 전송 매체를 통해 스트리밍될 수 있다.
영상 분할부(110)는 동영상 부호화/복호화의 효율을 높이기 위해, 입력 영상을 다양한 형태로 분할할 수 있다. 즉, 입력 동영상은 다수의 픽처로 구성되어 있고 하나의 픽처는 압축 효율, 병렬처리 등을 위하여 계층적으로 분할되어 처리될 수 있다. 예를 들어, 하나의 픽처를 하나 또는 다수개의 타일(tile) 또는 슬라이스(slice)로 분할하고 다시 다수개의 CTU (Coding Tree Unit)로 분할할 수 있다. 또 다른 방식으로, 먼저 하나의 픽처를 직사각형 모양의 슬라이스의 그룹으로 정의되는 다수개의 서브픽처(sub-picture)로 분할하고, 각 서브픽처를 상기 타일/슬라이스로 분할할 수도 있다. 여기서, 서브픽처는 픽처를 부분적으로 독립 부호화/복호화 및 전송하는 기능을 지원하기 위하여 활용될 수 있다. 여러 개의 서브픽처는 각각 개별적으로 복원 가능하기에 멀티 채널 입력을 하나의 픽처로 구성하는 응용에 있어서 편집이 용이하다는 장점을 가지게 된다. 또한, 타일을 횡방향으로 분할하여 브릭(brick)을 생성할 수도 있다. 여기서, 브릭(brick)은 픽처내 병렬처리의 기본 단위로 활용할 수 있다. 또한, 하나의 CTU는 쿼드 트리(QT: Quadtree)로 재귀적으로 분할될 수 있고, 분할의 말단 노드를 CU (Coding Unit)라고 정의할 수 있다. CU는 예측 단위인 PU(Prediction Unit)와 변환 단위인 TU (Transform Unit)로 분할되어 예측과 분할이 수행될 수 있다. 한편, CU는 예측 단위 및/또는 변환 단위 그 자체로 활용할 수 있다. 여기서, 유연한 분할을 위하여 각 CTU는 쿼드 트리(QT) 뿐만 아니라 멀티타입 트리(MTT: Multi-Type Tree)로 재귀적으로 분할될 수도 있다. CTU는 QT의 말단 노드에서 멀티타입 트리로 분할이 시작될 수 있으며 MTT는 BT(Binary Tree)와 TT(Triple Tree)로 구성될 수 있다. 예를 들어, MTT구조에는 수직 이진 분할모드(SPLIT_BT_VER), 수평 이진 분할모드(SPLIT_BT_HOR), 수직 삼항 분할모드(SPLIT_TT_VER), 수평 삼항 분할모드(SPLIT_TT_HOR)로 구분될 수 있다. 또한, 분할 시 휘도 블록의 쿼드 트리의 최소 블록 크기(MinQTSize)는 16x16이고 바이너리 트리의 최대블록 크기(MaxBtSize)는 128x128, 트리플 트리의 최대 블록 크기(MaxTtSize)는 64x64로 설정할 수 있다. 또한, 바이너리 트리의 최소 블록 크기(MinBtSize)와 트리플 트리의 최소 블록 크기(MinTtSize)는 4x4, 멀티 타입 트리의 최대 깊이(MaxMttDepth)는 4로 지정할 수 있다. 또한 I 슬라이스의 부호화 효율을 높이기 위하여 휘도와 색차성분의 CTU 분할 구조를 서로 다르게 사용하는 듀얼 트리(dual tree)를 적용할 수도 있다. 반면 P와 B슬라이스에서는 CTU 내의 휘도와 색차 CTB (Coding Tree Block)들이 코딩 트리 구조를 공유하는 싱글 트리(single tree)로 분할할 수 있다.
부호화 장치(100)는 입력 영상에 대해 인트라 모드 및/또는 인터 모드로 부호화를 수행할 수 있다. 또는, 부호화 장치(100)는 입력 영상에 대해 상기 인트라 모드 및 인터 모드가 아닌 제3의 모드 (예, IBC 모드, Palette 모드 등)로 부호화를 수행할 수도 있다. 단, 상기 제3의 모드가 인트라 모드 또는 인터 모드와 유사한 기능적 특징을 가지는 경우, 설명의 편의를 위해 인트라 모드 또는 인터 모드로 분류하기도 한다. 본 발명에서는 상기 제3의 모드에 대한 구체적인 설명이 필요한 경우에만 이를 별도로 분류하여 기술할 것이다.
예측 모드로 인트라 모드가 사용되는 경우 스위치(115)는 인트라로 전환될 수 있고, 예측 모드로 인터 모드가 사용되는 경우 스위치(115)는 인터로 전환될 수 있다. 여기서 인트라 모드는 화면 내 예측 모드를 의미할 수 있으며, 인터 모드는 화면 간 예측 모드를 의미할 수 있다. 부호화 장치(100)는 입력 영상의 입력 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다. 또한, 부호화 장치(100)는 예측 블록이 생성된 후, 입력 블록 및 예측 블록의 차분(residual)을 사용하여 잔여 블록을 부호화할 수 있다. 입력 영상은 현재 부호화의 대상인 현재 영상으로 칭해질 수 있다. 입력 블록은 현재 부호화의 대상인 현재 블록 혹은 부호화 대상 블록으로 칭해질 수 있다.
예측 모드가 인트라 모드인 경우, 인트라 예측부(120)는 현재 블록의 주변에 이미 부호화/복호화된 블록의 샘플을 참조 샘플로서 이용할 수 있다. 인트라 예측부(120)는 참조 샘플을 이용하여 현재 블록에 대한 공간적 예측을 수행할 수 있고, 공간적 예측을 통해 입력 블록에 대한 예측 샘플들을 생성할 수 있다. 여기서 인트라 예측은 화면 내 예측을 의미할 수 있다.
인트라 예측 방식으로, DC 모드, Planar 모드와 같은 무방향성 예측 모드와 방향성 예측 모드 (예, 65개 방향)가 적용될 수 있다. 여기서, 인트라 예측 방식은 인트라 예측 모드 또는 화면 내 예측 모드로 표현될 수 있다.
예측 모드가 인터 모드인 경우, 움직임 예측부(121)는, 움직임 예측 과정에서 참조 영상으로부터 입력 블록과 가장 매치가 잘 되는 영역을 검색할 수 있고, 검색된 영역을 이용하여 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 이때, 상기 영역으로 탐색 영역을 사용할 수 있다. 참조 영상은 참조 픽처 버퍼(190)에 저장될 수 있다. 여기서, 참조 영상에 대한 부호화/복호화가 처리되었을 때 참조 픽처 버퍼(190)에 저장될 수 있다.
움직임 보상부(122)는 움직임 벡터를 이용하는 움직임 보상을 수행함으로써 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다. 여기서 인터 예측은 화면 간 예측 혹은 움직임 보상을 의미할 수 있다.
상기 움직임 예측부(121)과 움직임 보상부(122)는 움직임 벡터의 값이 정수 값을 가지지 않을 경우에 참조 영상 내의 일부 영역에 대해 보간 필터(Interpolation Filter)를 적용하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 화면 간 예측 혹은 움직임 보상을 수행하기 위해 부호화 유닛을 기준으로 해당 부호화 유닛에 포함된 예측 유닛의 움직임 예측 및 움직임 보상 방법이 스킵 모드(Skip Mode), 머지 모드(Merge Mode), 향상된 움직임 벡터 예측(Advanced Motion Vector Prediction; AMVP) 모드, 인트라 블록 카피(Intra Block Copy; IBC) 모드 중 어떠한 방법인지 여부를 판단할 수 있고, 각 모드에 따라 화면 간 예측 혹은 움직임 보상을 수행할 수 있다.
또한, 상기 화면 간 예측 방법을 기초로, sub-PU 기반 예측의 AFFINE 모드, SbTMVP (Subblock-based Temporal Motion Vector Prediction) 모드, 및 PU 기반 예측의 MMVD(Merge with MVD) 모드, GPM(Geometric Partitioning Mode) 모드를 적용할 수도 있다. 또한, 각 모드의 성능 향상을 위하여 HMVP(History based MVP), PAMVP(Pairwise Average MVP), CIIP(Combined Intra/Inter Prediction), AMVR(Adaptive Motion Vector Resolution), BDOF(Bi-Directional Optical-Flow), BCW(Bi-predictive with CU Weights), LIC (Local Illumination Compensation), TM(Template Matching), OBMC(Overlapped Block Motion Compensation) 등을 적용할 수도 있다.
이 중, AFFINE 모드는 AMVP와 MERGE 모드에서 모두 사용되고 부호화 효율 또한 높은 기술이다. 종래 동영상 코딩 표준에서는 블록의 평행이동만을 고려하여 MC(Motion Compensation)를 수행하기 때문에 줌 인/아웃(zoom in/out), 회전(rotation)과 같이 현실에서 발생하는 움직임을 제대로 보상하지 못하는 단점이 있었다. 이를 보완하여, 두 개의 컨트롤 포인트 움직임 벡터(control point motion vector, CPMV)를 사용하는 4 파라미터 어파인 움직임 모델과 세 개의 컨트롤 포인트 움직임 벡터를 사용하는 6 파라미터 어파인 움직임 모델을 사용하여 인터 예측에 적용할 수 있다. 여기서, CPMV는 현재 블록의 왼쪽 상단, 오른쪽 상단, 왼쪽 하단 중 어느 하나의 어파인 움직임 모델을 표현하는 벡터이다.
감산기(113)는 입력 블록 및 예측 블록의 차분을 사용하여 잔여 블록을 생성할 수 있다. 잔여 블록은 잔여 신호로 칭해질 수도 있다. 잔여 신호는 원 신호 및 예측 신호 간의 차이(difference)를 의미할 수 있다. 또는, 잔여 신호는 원신호 및 예측 신호 간의 차이를 변환(transform)하거나, 양자화하거나, 또는 변환 및 양자화함으로써 생성된 신호일 수 있다. 잔여 블록은 블록 단위의 잔여 신호일 수 있다.
변환부(130)는 잔여 블록에 대해 변환(transform)을 수행하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성할 수 있고, 생성된 변환 계수를 출력할 수 있다. 여기서, 변환 계수는 잔여 블록에 대한 변환을 수행함으로써 생성된 계수 값일 수 있다. 변환 생략(transform skip) 모드가 적용되는 경우, 변환부(130)는 잔여 블록에 대한 변환을 생략할 수도 있다.
변환 계수 또는 잔여 신호에 양자화를 적용함으로써 양자화된 레벨(quantized level)이 생성될 수 있다. 이하, 실시예들에서는 양자화된 레벨도 변환 계수로 칭해질 수 있다.
일 예로, 화면내 예측을 통해 생성된 4x4 휘도 잔차 블록은 DST(Discrete Sine Transform) 기반 기저 벡터를 통해 변환하며, 나머지 잔차 블록에 대해서는 DCT(Discrete Cosine Transform) 기반의 기저 벡터를 사용하여 변환을 수행할 수 있다. 또한 RQT(Residual Quad Tree) 기술을 통하여 하나의 블록에 대하여 변환 블록을 쿼드 트리 형태로 분할하며 RQT를 통해 분할된 각 변환 블록에 대하여 변환과 양자화를 수행하고 난 후 모든 계수가 0이 되는 경우의 부호화 효율을 높이기 위해 cbf(coded block flag)를 전송할 수 있다.
또 다른 대안으로는, 여러 변환 기저를 선택적으로 사용하여 변환을 수행하는 MTS(Multiple Transform Selection) 기술을 적용할 수도 있다. 즉, CU를 RQT를 통해 TU로 분할하지 않고, SBT(Sub-block Transform) 기술을 통해 TU분할과 유사한 기능을 수행할 수 있다. 구체적으로, SBT는 화면 간 예측 블록에만 적용되며 RQT와 달리 현재 블록을 수직 혹은 수평 방향으로 ½ 혹은 ¼ 크기로 분할한 뒤 그 중 하나의 블록에 대해서만 변환을 수행할 수 있다. 예를 들어, 수직으로 분할된 경우 맨 왼쪽 혹은 맨 오른쪽 블록에 대해 변환을 수행하고, 수평으로 분할된 경우 맨 위쪽 혹은 맨 아래쪽 블록에 대하여 변환을 수행할 수 있다.
또한 DCT 또는 DST를 통해 주파수 영역으로 변환된 잔차 신호를 추가 변환하는 2차 변환 (secondary transform) 기술인 LFNST(Low Frequency Non-Separable Transform)를 적용할 수도 있다. LFNST는 좌측 상단의 4x4 또는 8x8의 저주파수 영역에 대해서 변환을 추가적으로 수행하여 잔차 계수를 좌측 상단으로 집중시킬 수 있게 된다.
양자화부(140)는 변환 계수 또는 잔여 신호를 양자화 매개변수 (QP, Quantization parameter)에 따라 양자화함으로써 양자화된 레벨을 생성할 수 있고, 생성된 양자화된 레벨을 출력할 수 있다. 이때, 양자화부(140)에서는 양자화 행렬을 사용하여 변환 계수를 양자화할 수 있다.
일 예로, 0~51 QP 값을 사용하는 양자화기를 사용할 수 있다. 또는, 영상의 크기가 보다 크고 높은 부호화 효율이 요구되는 경우에는, 0~63 QP를 사용할 수도 있다. 또한 하나의 양자화기를 사용하는 것이 아닌 두 개의 양자화기를 사용하는 DQ(Dependent Quantization) 방법을 적용할 수도 있다. DQ는 두개의 양자화기(예, Q0, Q1)를 사용하여 양자화를 수행하되, 특정 양자화기 사용에 대한 정보를 시그널링 하지 않더라도, 상태 전이 모델을 통해 현재 상태에 기반하여 다음 변환 계수에 사용할 양자화기가 선택되도록 적용할 수 있다.
엔트로피 부호화부(150)는, 양자화부(140)에서 산출된 값들 또는 부호화 과정에서 산출된 부호화 파라미터(Coding Parameter) 값들 등에 대하여 확률 분포에 따른 엔트로피 부호화를 수행함으로써 비트스트림(bitstream)을 생성할 수 있고, 비트스트림을 출력할 수 있다. 엔트로피 부호화부(150)는 영상의 샘플에 관한 정보 및 영상의 복호화를 위한 정보에 대한 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 예를 들면, 영상의 복호화를 위한 정보는 구문 요소(syntax element) 등을 포함할 수 있다.
엔트로피 부호화가 적용되는 경우, 높은 발생 확률을 갖는 심볼(symbol)에 적은 수의 비트가 할당되고 낮은 발생 확률을 갖는 심볼에 많은 수의 비트가 할당되어 심볼이 표현됨으로써, 부호화 대상 심볼들에 대한 비트열의 크기가 감소될 수 있다. 엔트로피 부호화부(150)는 엔트로피 부호화를 위해 지수 골롬(exponential Golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 부호화 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 엔트로피 부호화부(150)는 가변 길이 부호화(Variable Length Coding/Code; VLC) 테이블을 이용하여 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 또한 엔트로피 부호화부(150)는 대상 심볼의 이진화(binarization) 방법 및 대상 심볼/빈(bin)의 확률 모델(probability model)을 도출한 후, 도출된 이진화 방법, 확률 모델, 문맥 모델(Context Model)을 사용하여 산술 부호화를 수행할 수도 있다.
관련하여, CABAC을 적용함에 있어서, 복호화 장치에서 저장되는 확률 테이블의 크기를 줄이고자, 테이블 확률 업데이트 방식을 간단한 수식을 통한 테이블 업데이트 방식으로 변경하여 적용할 수도 있다. 또한 더 정확한 심볼의 확률 값을 얻기 위하여 2개의 서로 다른 확률 모델을 사용할 수도 있다.
엔트로피 부호화부(150)는 변환 계수 레벨(양자화된 레벨)을 부호화하기 위해 변환 계수 스캐닝(Transform Coefficient Scanning) 방법을 통해 2차원의 블록 형태(form) 계수를 1차원의 벡터 형태로 변경할 수 있다.
부호화 파라미터(Coding Parameter)는 구문 요소 (syntax element)와 같이 부호화 장치(100)에서 부호화되어 복호화 장치(200)로 시그널링되는 정보(플래그, 색인 등)뿐만 아니라, 부호화 과정 혹은 복호화 과정에서 유도되는 정보를 포함할 수 있으며, 영상을 부호화하거나 복호화할 때 필요한 정보를 의미할 수 있다.
여기서, 플래그 혹은 색인을 시그널링(signaling)한다는 것은 인코더에서는 해당 플래그 혹은 색인을 엔트로피 부호화(Entropy Encoding)하여 비트스트림(Bitstream)에 포함하는 것을 의미할 수 있고, 디코더에서는 비트스트림으로부터 해당 플래그 혹은 색인을 엔트로피 복호화(Entropy Decoding)하는 것을 의미할 수 있다.
부호화된 현재 영상은 이후에 처리되는 다른 영상에 대한 참조 영상으로서 사용될 수 있다. 따라서, 부호화 장치(100)는 부호화된 현재 영상을 다시 복원 또는 복호화할 수 있고, 복원 또는 복호화된 영상을 참조 영상으로 참조 픽처 버퍼(190)에 저장할 수 있다.
양자화된 레벨은 역양자화부(160)에서 역양자화(dequantization)될 수 있고. 역변환부(170)에서 역변환(inverse transform)될 수 있다. 역양자화 및/또는 역변환된 계수는 가산기(117)를 통해 예측 블록과 합해질 수 있다, 역양자화 및/또는 역변환된 계수와 예측 블록을 합함으로써 복원 블록(reconstructed block)이 생성될 수 있다. 여기서, 역양자화 및/또는 역변환된 계수는 역양자화 및 역변환 중 적어도 하나 이상이 수행된 계수를 의미하며, 복원된 잔여 블록을 의미할 수 있다. 상기 역양자화부(160) 및 역변환부(170)는 양자화부(140) 및 변환부(130)의 역과정으로 수행될 수 있다.
복원 블록은 필터부(180)를 거칠 수 있다. 필터부(180)는 디블록킹 필터(deblocking filter), 샘플 적응적 오프셋(Sample Adaptive Offset; SAO), 적응적 루프 필터(Adaptive Loop Filter; ALF), 양방향 필터 (Bilateral filter; BIF), LMCS (Luma Mapping with Chroma Scaling) 등을 복원 샘플, 복원 블록 또는 복원 영상에, 전부 또는 일부 필터링 기술로 적용할 수 있다. 필터부(180)는 인-루프 필터(in-loop filter)로 칭해질 수도 있다. 이때, 인-루프 필터(in-loop filter)는 LMCS를 제외하는 명칭으로 사용하기도 한다.
디블록킹 필터는 블록들 간의 경계에서 발생한 블록 왜곡을 제거할 수 있다. 디블록킹 필터를 수행할지 여부를 판단하기 위해 블록에 포함된 몇 개의 열 또는 행에 포함된 샘플을 기초로 현재 블록에 디블록킹 필터 적용할지 여부를 판단할 수 있다. 블록에 디블록킹 필터를 적용하는 경우 필요한 디블록킹 필터링 강도에 따라 서로 다른 필터를 적용할 수 있다.
샘플 적응적 오프셋을 이용하여 부호화 에러를 보상하기 위해 샘플 값에 적정 오프셋(offset) 값을 더할 수 있다. 샘플 적응적 오프셋은 디블록킹을 수행한 영상에 대해 샘플 단위로 원본 영상과의 오프셋을 보정할 수 있다. 영상에 포함된 샘플을 일정한 수의 영역으로 구분한 후 오프셋을 수행할 영역을 결정하고 해당 영역에 오프셋을 적용하는 방법 또는 각 샘플의 에지 정보를 고려하여 오프셋을 적용하는 방법을 사용할 수 있다.
양방향 필터 (Bilateral filter; BIF) 또한 디블록킹을 수행한 영상에 대해 샘플 단위로 원본 영상과의 오프셋을 보정할 수 있다.
적응적 루프 필터는 복원 영상 및 원래의 영상을 비교한 값에 기반하여 필터링을 수행할 수 있다. 영상에 포함된 샘플을 소정의 그룹으로 나눈 후 해당 그룹에 적용될 필터를 결정하여 그룹마다 차별적으로 필터링을 수행할 수 있다. 적응적 루프 필터를 적용할지 여부에 관련된 정보는 부호화 유닛(Coding Unit, CU) 별로 시그널링될 수 있고, 각각의 블록에 따라 적용될 적응적 루프 필터의 모양 및 필터 계수는 달라질 수 있다.
LMCS(Luma Mapping with Chroma Scaling)에서, 루마 매핑(LM, Luma-mapping)은 piece-wise 선형 모델을 통해 휘도 값을 재맵핑 하는 것을 의미하고, 크로마 스케일링(CS, Chroma scaling)은 예측 신호의 평균 휘도 값에 따라 색차 성분의 잔차 값을 스케일링해주는 기술을 의미한다. 특히, LMCS는 HDR(High Dynamic Range) 영상의 특성을 반영한 HDR 보정 기술로 활용될 수 있다.
필터부(180)를 거친 복원 블록 또는 복원 영상은 참조 픽처 버퍼(190)에 저장될 수 있다. 필터부(180)를 거친 복원 블록은 참조 영상의 일부일 수 있다. 말하자면, 참조 영상은 필터부(180)를 거친 복원 블록들로 구성된 복원 영상일 수 있다. 저장된 참조 영상은 이후 화면 간 예측 혹은 움직임 보상에 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 복호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
복호화 장치(200)는 디코더, 비디오 복호화 장치 또는 영상 복호화 장치일 수 있다.
도 2를 참조하면, 복호화 장치(200)는 엔트로피 복호화부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 인트라 예측부(240), 움직임 보상부(250), 가산기(201), 스위치 (203), 필터부(260) 및 참조 픽처 버퍼(270)를 포함할 수 있다.
복호화 장치(200)는 부호화 장치(100)에서 출력된 비트스트림을 수신할 수 있다. 복호화 장치(200)는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장된 비트스트림을 수신하거나, 유/무선 전송 매체를 통해 스트리밍되는 비트스트림을 수신할 수 있다. 복호화 장치(200)는 비트스트림에 대하여 인트라 모드 또는 인터 모드로 복호화를 수행할 수 있다. 또한, 복호화 장치(200)는 복호화를 통해 복원된 영상 또는 복호화된 영상을 생성할 수 있고, 복원된 영상 또는 복호화된 영상을 출력할 수 있다.
복호화에 사용되는 예측 모드가 인트라 모드인 경우 스위치(203)가 인트라로 전환될 수 있다. 복호화에 사용되는 예측 모드가 인터 모드인 경우 스위치(203)가 인터로 전환될 수 있다.
복호화 장치(200)는 입력된 비트스트림을 복호화하여 복원된 잔여 블록(reconstructed residual block)을 획득할 수 있고, 예측 블록을 생성할 수 있다. 복원된 잔여 블록 및 예측 블록이 획득되면, 복호화 장치(200)는 복원된 잔여 블록과 및 예측 블록을 더함으로써 복호화 대상이 되는 복원 블록을 생성할 수 있다. 복호화 대상 블록은 현재 블록으로 칭해질 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)는 비트스트림에 대한 확률 분포에 따른 엔트로피 복호화를 수행함으로써 심볼들을 생성할 수 있다. 생성된 심볼들은 양자화된 레벨 형태의 심볼을 포함할 수 있다. 여기에서, 엔트로피 복호화 방법은 상술된 엔트로피 부호화 방법의 역과정일 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)는 변환 계수 레벨(양자화된 레벨)을 복호화하기 위해 변환 계수 스캐닝 방법을 통해 1차원의 벡터 형태 계수를 2차원의 블록 형태로 변경할 수 있다.
양자화된 레벨은 역양자화부(220)에서 역양자화될 수 있고, 역변환부(230)에서 역변환될 수 있다. 양자화된 레벨은 역양자화 및/또는 역변환이 수행된 결과로서, 복원된 잔여 블록으로 생성될 수 있다. 이때, 역양자화부(220)는 양자화된 레벨에 양자화 행렬을 적용할 수 있다. 복호화 장치에 적용되는 역양자화부(220) 및 역변환부(230)는 전술한 부호화 장치에 적용되는 역양자화부(160) 및 역변환부(170)와 동일한 기술을 적용할 수 있다.
인트라 모드가 사용되는 경우, 인트라 예측부(240)는 복호화 대상 블록 주변의 이미 복호화된 블록의 샘플 값을 이용하는 공간적 예측을 현재 블록에 대해 수행함으로써 예측 블록을 생성할 수 있다. 복호화 장치에 적용되는 인트라 예측부(240)는 전술한 부호화 장치에 적용되는 인트라 예측부(120)와 동일한 기술을 적용할 수 있다.
인터 모드가 사용되는 경우, 움직임 보상부(250)는 움직임 벡터 및 참조 픽처 버퍼(270)에 저장되어 있는 참조 영상을 이용하는 움직임 보상을 현재 블록에 대해 수행함으로써 예측 블록을 생성할 수 있다. 상기 움직임 보상부(250)는 움직임 벡터의 값이 정수 값을 가지지 않을 경우에 참조 영상 내의 일부 영역에 대해 보간 필터를 적용하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 움직임 보상을 수행하기 위해 부호화 유닛을 기준으로 해당 부호화 유닛에 포함된 예측 유닛의 움직임 보상 방법이 스킵 모드, 머지 모드, AMVP 모드, 현재 픽처 참조 모드 중 어떠한 방법인지 여부를 판단할 수 있고, 각 모드에 따라 움직임 보상을 수행할 수 있다. 복호화 장치에 적용되는 움직임 보상부(250)는 전술한 부호화 장치에 적용되는 움직임 보상부(122)와 동일한 기술을 적용할 수 있다.
가산기(201)는 복원된 잔여 블록 및 예측 블록을 가산하여 복원 블록을 생성할 수 있다. 필터부(260)는 Inverse-LMCS, 디블록킹 필터, 샘플 적응적 오프셋 및 적응적 루프 필터 등 적어도 하나를 복원 블록 또는 복원 영상에 적용할 수 있다. 복호화 장치에 적용되는 필터부(260)는 전술한 부호화 장치에 적용되는 필터부(180)에 적용된 필터링 기술과 동일한 기술을 적용할 수 있다.
필터부(260)는 복원 영상을 출력할 수 있다. 복원 블록 또는 복원 영상은 참조 픽처 버퍼(270)에 저장되어 인터 예측에 사용될 수 있다. 필터부(260)를 거친 복원 블록은 참조 영상의 일부일 수 있다. 말하자면, 참조 영상은 필터부(260)를 거친 복원 블록들로 구성된 복원 영상일 수 있다. 저장된 참조 영상은 이후 화면 간 예측 혹은 움직임 보상에 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 비디오 코딩 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
일 실시예에 따른 비디오 코딩 시스템은 부호화 장치(10) 및 복호화 장치(20)를 포함할 수 있다. 부호화 장치(10)는 부호화된 비디오(video) 및/또는 영상(image) 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 복호화 장치(20)로 전달할 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 장치(10)는 비디오 소스 생성부(11), 부호화부(12), 전송부(13)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 복호화 장치(20)는 수신부(21), 복호화부(22) 및 렌더링부(23)를 포함할 수 있다. 상기 부호화부(12)는 비디오/영상 부호화부라고 불릴 수 있고, 상기 복호화부(22)는 비디오/영상 복호화부라고 불릴 수 있다. 전송부(13)는 부호화부(12)에 포함될 수 있다. 수신부(21)는 복호화부(22)에 포함될 수 있다. 렌더링부(23)는 디스플레이부를 포함할 수도 있고, 디스플레이부는 별개의 디바이스 또는 외부 컴포넌트로 구성될 수도 있다.
비디오 소스 생성부(11)는 비디오/영상의 캡쳐, 합성 또는 생성 과정 등을 통하여 비디오/영상을 획득할 수 있다. 비디오 소스 생성부(11)는 비디오/영상 캡쳐 디바이스 및/또는 비디오/영상 생성 디바이스를 포함할 수 있다. 비디오/영상 캡쳐 디바이스는 예를 들어, 하나 이상의 카메라, 이전에 캡쳐된 비디오/영상을 포함하는 비디오/영상 아카이브 등을 포함할 수 있다. 비디오/영상 생성 디바이스는 예를 들어 컴퓨터, 타블렛 및 스마트폰 등을 포함할 수 있으며 (전자적으로) 비디오/영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 등을 통하여 가상의 비디오/영상이 생성될 수 있으며, 이 경우 관련 데이터가 생성되는 과정으로 비디오/영상 캡쳐 과정이 갈음될 수 있다.
부호화부(12)는 입력 비디오/영상을 부호화할 수 있다. 부호화부(12)는 압축 및 부호화 효율을 위하여 예측, 변환, 양자화 등 일련의 절차를 수행할 수 있다. 부호화부(12)는 부호화된 데이터(부호화된 비디오/영상 정보)를 비트스트림(bitstream) 형태로 출력할 수 있다. 상기 부호화부(12)의 상세 구성은 전술한 도 1의 부호화 장치(100)와 동일하게 구성하는 것도 가능하다.
전송부(13)는 비트스트림 형태로 출력된 부호화된 비디오/영상 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 복호화 장치(20)의 수신부(21)로 전달할 수 있다. 디지털 저장 매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장 매체를 포함할 수 있다. 전송부(13)는 미리 정해진 파일 포맷을 통하여 미디어 파일을 생성하기 위한 엘리먼트를 포함할 수 있고, 방송/통신 네트워크를 통한 전송을 위한 엘리먼트를 포함할 수 있다. 수신부(21)는 상기 저장매체 또는 네트워크로부터 상기 비트스트림을 추출/수신하여 복호화부(22)로 전달할 수 있다.
복호화부(22)는 부호화부(12)의 동작에 대응하는 역양자화, 역변환, 예측 등 일련의 절차를 수행하여 비디오/영상을 복호화할 수 있다. 상기 복호화부(22)의 상세 구성은 전술한 도 2의 복호화 장치(200)와 동일하게 구성하는 것도 가능하다.
렌더링부(23)는 복호화된 비디오/영상을 렌더링할 수 있다. 렌더링된 비디오/영상은 디스플레이부를 통하여 디스플레이될 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 12를 참고하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 인트라 예측 방법 및 제2 참조 샘플 생성 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.
본 발명에서, 제1 참조 샘플은 단방향 인트라 예측 방법 및 양방향 인트라 예측 방법에서 이용되는 참조 샘플로서 현재 블록의 복원된 좌측, 상단 또는 좌상단에 위치한 샘플을 의미할 수 있다. 그리고, 제2 참조 샘플은 양방향 인트라 예측 방법에서 이용되는 참조 샘플로서 현재 블록의 우측, 하단 또는 우하단에 위치한 샘플을 의미할 수 있다. 그리고, 제1 참조 샘플이 유도되는 현재 블록의 좌측, 상단 또는 좌상단에 위치한 영역을 제1 참조 영역으로 칭할 수 있고, 제2 참조 샘플이 유도되는 현재 블록의 우측, 하단 및 우하단에 위치한 영역을 제2 참조 영역으로 칭할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 인트라 예측 방법의 흐름도이다.
도 4를 참고하면, 부호화기/복호화기는 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 제1 참조 샘플을 생성할 수 있다(S410). 구체적으로, 제1 참조 샘플은 현재 블록의 복원된 좌측, 상단 및 좌상단에 위치한 샘플들(즉, 제1 참조 영역) 중에서 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 결정될 수 있다.
그리고, 부호화기/복호화기는 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 제2 참조 샘플을 생성할 수 있다(S420). 구체적으로, 제2 참조 샘플은 현재 블록의 우측, 하단 및 우하단에 위치한 샘플들(즉, 제2 참조 영역) 중에서 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 결정될 수 있다. 여기서, 제2 참조 샘플을 생성하기 위한 인트라 예측 모드의 방향은 현재 블록의 인트라 예측 모드의 방향과 반대일 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 인트라 예측 모드의 방향이 +45도인 경우, 제2 참조 샘플을 생성하기 위한 방향은 +225도일 수 있다.
한편, 현재 블록의 우측, 하단 및 우하단 영역은 미 복원된 영역으로, 제2 참조 샘플로 이용하기 위해 그 샘플 값을 예측하여 이용할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은, 도 6 내지 11을 참고하여 구체적으로 설명하도록 한다.
그리고, 부호화기/복호화기는 제1 참조 샘플 및 제2 참조 샘플을 기초로 양방향 인트라 예측을 수행할 수 있다(S430). 구체적으로, 부호화기/복호화기는 제1 참조 샘플 및 제2 참조 샘플을 가중합하여 양방향 인트라 예측을 수행할 수 있다. 아래 수학식 1은 제1 참조 샘플(Ref1_cur) 및 제2 참조 샘플(Ref2_cur)에 제1 가중치(W1_cur) 및 제2 가중치(W2_cur)을 각각 적용하여 최종 예측 샘플(Cur_pred)을 생성하는 방법을 설명한다.
Figure PCTKR2023004842-appb-img-000001
여기서, 제1 가중치(W1_cur)와 제2 가중치(W2_cur)의 합은 1일 수 있다.
양방향 인트라 예측에서 이용되는 가중치는 현재 샘플과 각각의 참조 샘플의 거리의 비로 결정될 수 있다. 즉 현재 샘플과 참조 샘플간의 거리가 가까울수록 더 큰 가중치로 설정되고, 현재 샘플과 참조 샘플간의 거리가 멀수록 더 작은 가중치로 설정될 수 있다.
또한, 현재 블록의 인트라 예측 모드의 방향성인 수직 방향성 모드인 경우(즉, 상단 참조 샘플을 이용하는 경우), 현재 샘플과 각각의 참조 샘플의 y축 거리(즉, y좌표의 차이)에 기초하여 결정될 수 있다. 반대로, 현재 블록의 인트라 예측 모드의 방향성인 수평 방향성 모드인 경우(즉, 좌측 참조 샘플을 이용하는 경우), 현재 샘플과 각각의 참조 샘플의 x축 거리(즉, x좌표의 차이)에 기초하여 결정될 수 있다.
한편, 양방향 인트라 예측에서 이용되는 가중치는 기 결정되어 있거나(일 예로, W1_cur = 0.5, W2_cur = 0.5), 가중치 정보에 의해 적응적으로 결정될 수 있다. 일 예로, 가중치 정보는 이웃 블록으로부터 유도되는 묵시적 방법, 비트스트림을 통해 시그널링되는 명시적인 방법 중 어느 하나로 유도될 수 있다.
한편, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 비 방향성 모드인 경우(일 예로, DC 모드 또는 Planar 모드), 상술한 양방향 인트라 예측 모드가 수행되지 않을 수 있다. 이 경우, 단방향 인트라 예측 모드가 수행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 인트라 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에서, (A1 ~ A16), (L1 ~ L16), (B1 ~ B8) 및 AL은 각각 상단 참조 샘플, 좌측 참조 샘플, 하단 참조 샘플 및 좌상단 참조 샘플을 나타낼 수 있다. 그리고, Cur은 현재 블록 내의 현재 예측하고자 하는 샘플, Ref1_Cur과 Ref2_Cur은 각각 제1 참조 샘플과 제2 참조 샘플을 나타낸다. W1_Cur와 W2_Cur는 각각 제1 참조 샘플의 가중치과 제2 참조 샘플의 가중치를 나타낸다. 한편, 도 5에서 BL은 L9를 의미할 수 있으며, AR은 A9을 의미할 수 있다.
도 5에서 기존 단방향 인트라 예측을 수행하는 경우, 현재 샘플(Cur)의 예측 샘플은 제1 참조 샘플(Ref1_Cur)의 값이 그대로 이용되어 생성될 수 있다. 이 때, 현재 샘플(Cur)과 제1 참조 샘플(Ref1_Cur)과의 거리가 멀어 예측 정확도가 낮아질 수 있는 문제점이 있다.
도 5에서 나타낸 양방향 인트라 예측은 이러한 단방향 인트라 예측의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 도 5를 참고하면, 인트라 예측 모드의 방향성을 고려하여 결정된 제1 참조 샘플(Ref1_Cur)과, 제1 참조 샘플에 대응되는 제2 참조 샘플(Ref2_Cur)을 이용하여 예측 샘플을 생성할 수 있다. 구체적으로, 상술한 수학식 1과 같이, 현재 샘플(Cur)의 예측 샘플은 제1 참조 샘플(Ref1_Cur)과 제2 참조 샘플(Ref2_Cur)의 가중합에 기초하여 생성될 수 있다. 이 때, 두 참조 샘플의 가중치는 도 5에서 보듯이 현재 샘플(Cur)과 각각의 참조 샘플의 거리의 비로 결정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 템플릿 매칭 기반 제2 참조 샘플 생성 방법의 흐름도이다.
도 6을 참고하면, 부호화기/복호화기는 현재 템플릿에 기반하여 탐색 영역에서 참조 템플릿을 탐색할 수 있다(S610). 구체적으로, 현재 블록의 이웃하는 기 정의된 모양의 현재 템플릿을 기초로 현재 영상내 복원된 탐색 영역에서 참조 템플릿이 탐색될 수 있다. 이를 템플릿 매칭(Template matching)이라고 정의할 수 있다.
그리고, 부호화기/복호화기는 탐색된 참조 템플릿을 기초하여 제2 참조 샘플을 생성할 수 있다(S620). 구체적으로, 현재 블록의 미 복원된 제2 참조 영역은 탐색된 참조 템플릿의 매칭 블록의 우측 샘플, 하단 샘플 및 우하단 샘플을 기초로 예측될 수 있고, 예측된 제2 참조 영역에서 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 양방향 인트라 예측을 위한 제2 참조 샘플이 생성될 수 있다.
상기 템플릿 매칭과 관련하여, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 템플릿 매칭 기반 인트라 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 템플릿 매칭 기반 인트라 예측(Intra Template Matching Prediction, Intra TMP) 방법은 템플릿 매칭을 이용하여 현재 영상의 복원된 영역에서 최적의 예측 블록을 탐색하고, 이를 복사하여 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 방법을 의미할 수 있다.
도 7을 참고하면, 현재 블록(710)의 이웃하는 ┌ 영역(즉, 좌측, 상단 및 좌상단 영역)을 현재 템플릿(720)으로 정의할 수 있다. 그리고. 현재 영상(700)의 복원된 영역(Reconstructed area)의 기 정의된 탐색 범위 (R1, R2, R3, R4) 내에서 현재 템플릿(720)과 가장 유사한 참조 템플릿(730)이 탐색될 수 있다. 그리고, 현재 블록(710)의 예측 블록은 결정된 참조 템플릿(730)의 대응하는 매칭 블록(740)을 기초로 결정될 수 있다.
도 7에서 기 정의된 탐색 범위인 R1, R2, R3, R4는 현재 블록을 포함하는 현재 CTU(Coding Tree Unit), 좌상단 CTU, 상단 CTU, 좌측 CTU 로 각각 정의될 수 있다.
또한, 기 정의된 탐색 범위는 기 정의된 탐색 순서에 기초하여 참조 템플릿이 탐색될 수 있다. 일 예로, 지그재그 순서인 R1, R4, R3, R2 순서로 참조 템플릿이 탐색될 수 있다.
한편, 탐색 범위 및 현재 템플릿의 크기 및 모양에 대한 정보는 부호화기에서 결정하여 복호화기에 전송될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 템플릿 매칭 기반 제2 참조 샘플 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참고하면, 현재 블록(810)의 이웃하는 ┌ 영역(즉, 좌측, 상단 및 좌상단 영역)을 현재 템플릿(820)으로 정의할 수 있다. 그리고. 현재 영상(800)의 복원된 영역(Reconstructed area)의 기 정의된 탐색 범위 (R1, R2, R3, R4) 내에서 현재 템플릿(820)과 가장 유사한 참조 템플릿(830)이 탐색될 수 있다. 그리고, 현재 블록(810)의 미 복원된 제2 참조 영역(860)은 결정된 참조 템플릿(830)의 대응하는 매칭 블록(840)의 우측 샘플, 하단 샘플 및 우하단 샘플을 포함하는 참조 영역(850)을 기초로 예측될 수 있다. 그리고, 예측된 제2 참조 영역(860)에서 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 양방향 인트라 예측을 위한 제2 참조 샘플이 생성될 수 있다.
도 8에서 기 정의된 탐색 범위인 R1, R2, R3, R4는 현재 블록을 포함하는 현재 CTU(Coding Tree Unit), 좌상단 CTU, 상단 CTU, 좌측 CTU 로 각각 정의될 수 있다.
또한, 기 정의된 탐색 범위는 기 정의된 탐색 순서에 기초하여 참조 템플릿이 탐색될 수 있다. 일 예로, 지그재그 순서인 R1, R4, R3, R2 순서로 참조 템플릿이 탐색될 수 있다.
한편, 탐색 범위 및 현재 템플릿의 크기 및 모양에 대한 정보는 부호화기에서 결정하여 복호화기에 전송될 수 있다.
도 8에서 제안한 템플릿 매칭 기반으로 제2 참조 샘플을 생성하는 방법은 제2 참조 샘플 생성과 관련한 신택스를 시그널링(전송/파싱)없이 복호화기에서 부호화기와 동일한 템플릿 매칭 과정을 수행하여 제2 참조 샘플을 생성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 움직임 정보 기반 제2 참조 샘플 생성 방법의 흐름도이다.
도 9를 참고하면, 부호화기/복호화기는 현재 블록의 움직임 정보에 기반하여 탐색 영역에서 매칭 블록을 탐색할 수 있다(S910). 여기서, 움직임 정보는 현재 영상내의 매칭 블록을 지시하는 블록 벡터(Block Vector)일 수 있다.
그리고, 부호화기/복호화기는 탐색된 매칭 블록을 기초하여 제2 참조 샘플을 생성할 수 있다(S920). 구체적으로, 현재 블록의 미 복원된 제2 참조 영역은 탐색된 매칭 블록의 우측 샘플, 하단 샘플 및 우하단 샘플을 기초로 예측될 수 있고, 예측된 제2 참조 영역에서 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 양방향 인트라 예측을 위한 제2 참조 샘플이 생성될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 움직임 정보 기반 제2 참조 샘플 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참고하면, 현재 블록(1010)의 움직임 정보(Motion Information)을 기초하여 현재 영상(1000)의 복원된 영역(Reconstructed area)의 기 정의된 탐색 범위 (R1, R2, R3, R4) 내에서 매칭 블록(1020)이 유도될 수 있다. 그리고, 현재 블록(1010)의 미 복원된 제2 참조 영역(1040)은 매칭 블록(1020)의 우측 샘플, 하단 샘플 및 우하단 샘플을 포함하는 참조 영역(1030)을 기초로 예측될 수 있다. 그리고, 예측된 제2 참조 영역(1040)에서 현재 블록(1010)의 인트라 예측 모드에 기초하여 양방향 인트라 예측을 위한 제2 참조 샘플이 생성될 수 있다.
도 10에서 기 정의된 탐색 범위 내에서 매칭 블록이 유도되는 것으로 설명하였으나, 현재 영상(1000) 내의 복원된 영역에서 움직임 정보를 기초하여 매칭 블록이 유도될 수 있다.
한편, 제2 참조 샘플을 생성하기 위한 움직임 정보는 부호화기에서 결정하여 복호화기에 전송될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신경망 기반 제2 참조 샘플 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참고하면, 부호화기/복호화기는 현재 블록(1100) 주변 복원된 샘플(1110)을 신경망 처리부(1120)에 입력하여 현재 블록(1100)의 제2 참조 영역(1130)을 예측할 수 있다. 그리고, 부호화기/복호화기는 예측된 제2 참조 영역(1130)에서 현재 블록(1100)의 인트라 예측 모드에 기초하여 양방향 인트라 예측을 위한 제2 참조 샘플을 생성할 수 있다.
한편, 신경망 처리부의 입력인 현재 블록의 주변 복원된 샘플의 크기는 시그널링 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 일 예로, 신경망 처리부의 입력으로 사용하는 복원된 샘플의 크기는 (L1 x 2h) + (2w x L2) + (L1 x L2)일 수 있다. 이때, L1과 L2의 크기는 부호화기에서 결정되어 복호화기로 전송될 수 있다. 또 다른 예로 신경망 처리부의 입력으로 사용하는 복원된 샘플의 크기는 (L1 x h) + (w x L2) + (L1 x L2)일 수 있다.
한편, 신경망 처리부의 입력인 현재 블록의 주변 복원된 샘플의 크기는 기 결정된 고정된 크기 일 수 있다.
도 11에서 신경망 처리부(1120)은 신경망 모델로 구현될 수 있다. 여기서, 인공 신경망 모델은 하나 또는 다수의 신경망 레이어(neural layers)를 포함하는 심층 신경망을 나타낼 수 있다. 또한 신경망 모델은 콘볼루션 레이어(convolution layer), 전연결 레이어(fully-connected layer) 및 풀링 레이어(pooling layer)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. 신경망 모델은 한 종류의 신경망 층을 포함하는 형태로 구현할 수 있고 또는 추가적으로 상이한 종류의 레이어들이 결합된 형태로 구현할 수 있다.
한편, 신경망 처리부(1120)에서 이용되는 신경망 모델의 초기 내부 파라미터는 기학습되어 있으나, 부호화/복호화 과정에서 추가 학습될 수 있다.
이상 도 6 내지 도 11을 참고하여, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 양방향 인트라 예측을 위한 제2 참조 샘플 생성 방법에 대해 설명하였다.
양방향 인트라 예측에서 제2 참조 샘플 생성 방법은 적응적으로 선택될 수 있다. 부호화기에서 제2 참조 샘플 생성 방법을 지시하는 정보를 결정하여 복호화기로 전송할 수 있다.
한편, 도 6 내지 도 11의 제2 참조 샘플 생성 방법에서 다양한 방법으로 예측되는 제2 참조 영역은 단방향 인트라 예측에서 이용될 수 있다. 단방향 인트라 예측의 참조 영역으로 현재 블록의 좌측, 상단 및 좌상단의 기복원된 샘플 영역(즉, 제1 참조 영역)뿐만 아니라 상술한 현재 블록의 우측, 하단 및 우하단의 예측된 샘플 영역(즉, 제2 참조 영역)을 이용할 수 있다. 이 경우, 단방향 인트라 예측의 방향성 인트라 예측 모드는 360도 전방향을 나타내는 모드 모두를 포함할 수 있다. 이와 같이 제2 참조 영역의 예측을 통해 360도 전방향 인트라 예측을 가능하게 하여, 기존 제1 참조 영역만 사용하는 단방향 인트라 예측의 문제점인 제1 참조 샘플로부터 멀리 떨어진 현재 샘플의 예측 정확도가 낮아지는 문제점을 해결할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 복호화 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 12의 영상 복호화 방법은 영상 복호화 장치에 의해 수행될 수 있다.
영상 복호화 장치는 현재 블록에 이웃하는 제1 참조 영역을 기초로 제1 참조 샘플을 생성할 수 있다(S1210). 구체적으로, 영상 복호화 장치는 현재 블록의 인트라 예측 모드의 방향에 따라 제1 참조 영역으로부터 제1 참조 샘플을 생성할 수 있다. 여기서, 제1 참조 영역은 현재 블록의 좌측, 상단 및 좌상단에 위치한 복원된 영역일 수 있다.
그리고, 영상 복호화 장치는 현재 블록에 이웃하는 제2 참조 영역을 기초로 제2 참조 샘플을 생성할 수 있다(S1220). 구체적으로, 영상 복호화 장치는 현재 블록의 인트라 예측 모드의 방향을 고려하여 제2 참조 영역으로부터 제2 참조 샘플을 생성할 수 있다. 여기서, 제2 참조 영역은 현재 블록의 우측, 하단 및 우하단에 위치한 예측된 영역일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 참조 영역은, 템플릿 매칭을 수행하여 탐색된 매칭 블록의 주변 샘플을 기초로 예측될 수 있다. 여기서, 상기 템플릿 매칭은, 현재 영상의 복원된 탐색 영역에서 상기 현재 블록 주변의 현재 템플릿과 가장 유사한 참조 템플릿을 탐색하고, 상기 탐색된 참조 템플릿을 기초로 매칭 블록을 결정하는 것일 수 있다. 템플릿 매칭 기반 제2 참조 샘플 생성 방법은 도 6 내지 도 8에서 자세히 설명하였다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 참조 영역은, 상기 현재 블록의 움직임 정보가 지시하는 현재 영상 내의 매칭 블록의 주변 샘플을 기초로 예측될 수 있다. 여기서, 상기 움직임 정보는 블록 벡터일 수 있다. 움직임 정보 기반 제2 참조 샘플 생성 방법은 도 9 내지 도 10에서 자세히 설명하였다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 참조 영역은, 상기 제1 참조 영역의 복원된 샘플을 입력으로 하는 신경망 모델에 기초하여 예측될 수 있다. 신경망 기반 제2 참조 샘플 생성 방법은 도 11에서 자세히 설명하였다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 참조 샘플과 상기 제2 참조 샘플은, 상기 현재 블록을 기준으로 서로 반대 방향에 위치할 수 있다.
그리고, 영상 복호화 장치는 상기 제1 참조 샘플 및 상기 제2 참조 샘플을 기초로 상기 현재 블록에 인트라 예측을 수행할 수 있다(S1230). 영상 복호화 장치는 상기 인트라 예측을 수행하여 현재 블록의 예측 블록을 생성할 수 있다.
구체적으로, 영상 복호화 장치는 상기 제1 참조 샘플과 상기 제2 참조 샘플에 제1 가중치 및 제2 가중치를 각각 적용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치는, 현재 예측 대상 샘플과 상기 제1 참조 샘플의 거리 및 상기 현재 예측 대상 샘플과 상기 제2 참조 샘플의 거리의 비율에 기초하여 결정될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드가 비 방향성 모드인 경우, 상기 제1 참조 샘플만 이용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.
한편, 도 12에서 설명한 단계들은 영상 부호화 방법에서도 동일하게 수행될 수 있다. 또한, 도 12에서 설명한 단계를 포함하는 영상 부호화 방법에 의해 비트스트림이 생성될 수 있다. 상기 비트스트림은 비 일시적 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 저장될 수 있으며, 또한, 전송(또는 스트리밍)될 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 실시예가 적용될 수 있는 컨텐츠 스트리밍 시스템을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예가 적용된 컨텐츠 스트리밍 시스템은 크게 인코딩 서버, 스트리밍 서버, 웹 서버, 미디어 저장소, 사용자 장치 및 멀티미디어 입력 장치를 포함할 수 있다.
상기 인코딩 서버는 스마트폰, 카메라, CCTV 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들로부터 입력된 컨텐츠를 디지털 데이터로 압축하여 비트스트림을 생성하고 이를 상기 스트리밍 서버로 전송하는 역할을 한다. 다른 예로, 스마트폰, 카메라, CCTV 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들이 비트스트림을 직접 생성하는 경우, 상기 인코딩 서버는 생략될 수도 있다.
상기 비트스트림은 본 발명의 실시예가 적용된 영상 부호화 방법 및/또는 영상 부호화 장치에 의해 생성될 수 있고, 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 전송 또는 수신하는 과정에서 일시적으로 상기 비트스트림을 저장할 수 있다.
상기 스트리밍 서버는 웹 서버를 통한 사용자 요청에 기반하여 멀티미디어 데이터를 사용자 장치에 전송하고, 상기 웹 서버는 사용자에게 어떠한 서비스가 있는지를 알려주는 매개체 역할을 할 수 있다. 사용자가 상기 웹 서버에 원하는 서비스를 요청하면, 상기 웹 서버는 이를 스트리밍 서버에 전달하고, 상기 스트리밍 서버는 사용자에게 멀티미디어 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템은 별도의 제어 서버를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 제어 서버는 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 장치 간 명령/응답을 제어하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 스트리밍 서버는 미디어 저장소 및/또는 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신하는 경우, 상기 컨텐츠를 실시간으로 수신할 수 있다. 이 경우, 원활한 스트리밍 서비스를 제공하기 위하여 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 일정 시간동안 저장할 수 있다.
상기 사용자 장치의 예로는, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)), 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등이 있을 수 있다.
상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 서버들은 분산 서버로 운영될 수 있으며, 이 경우 각 서버에서 수신하는 데이터는 분산 처리될 수 있다.
상기의 실시예들은 부호화 장치 및 복호화 장치에서 동일한 방법 또는 상응하는 방법으로 수행될 수 있다. 또한, 상기 실시예들 중 적어도 하나 혹은 적어도 하나의 조합을 이용해서 영상을 부호화/복호화할 수 있다.
상기 실시예들이 적용되는 순서는 부호화 장치와 복호화 장치에서 상이할 수 있다. 또는, 상기 실시예들이 적용되는 순서는 부호화 장치와 복호화 장치에서 동일할 수 있다.
상기 실시예들은 휘도 및 색차 신호 각각에 대하여 수행될 수 있다. 또는, 휘도 및 색차 신호에 대한 상기 실시예들이 동일하게 수행될 수 있다.
상기 실시예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 유닛으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상기 실시예들은 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. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
상기 실시예에 따른 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림은 비 일시적인 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장될 수 있다. 또한, 상기 비 일시적인 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장되는 비트스트림은 상기 실시예에 따른 복호화 방법에 의해 복호화될 수 있다.
여기서, 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. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
본 발명은 영상을 부호화/복호화하는 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체에 이용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 영상 복호화 방법에 있어서,
    현재 블록에 이웃하는 제1 참조 영역을 기초로 제1 참조 샘플을 생성하는 단계;
    상기 현재 블록에 이웃하는 제2 참조 영역을 기초로 제2 참조 샘플을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 참조 샘플 및 상기 제2 참조 샘플을 기초로 상기 현재 블록에 인트라 예측을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 참조 영역은 상기 현재 블록의 좌측, 상단 및 좌상단에 위치한 복원된 영역이고,
    상기 제2 참조 영역은 상기 현재 블록의 우측, 하단 및 우하단에 위치한 예측된 영역인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 참조 영역은,
    템플릿 매칭을 수행하여 탐색된 매칭 블록의 주변 샘플을 기초로 예측된 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 템플릿 매칭은,
    현재 영상의 복원된 탐색 영역에서 상기 현재 블록 주변의 현재 템플릿과 가장 유사한 참조 템플릿을 탐색하고, 상기 탐색된 참조 템플릿을 기초로 매칭 블록을 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 참조 영역은,
    상기 현재 블록의 움직임 정보가 지시하는 현재 영상 내의 매칭 블록의 주변 샘플을 기초로 예측되는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 움직임 정보는,
    블록 벡터인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 참조 영역은,
    상기 제1 참조 영역의 복원된 샘플을 입력으로 하는 신경망 모델에 기초하여 예측되는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 참조 샘플과 상기 제2 참조 샘플은,
    상기 현재 블록을 기준으로 서로 반대 방향에 위치한 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 인트라 예측을 수행 단계는,
    상기 제1 참조 샘플과 상기 제2 참조 샘플에 제1 가중치 및 제2 가중치를 각각 적용하여 상기 인트라 예측을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치는,
    현재 예측 대상 샘플과 상기 제1 참조 샘플의 거리 및 상기 현재 예측 대상 샘플과 상기 제2 참조 샘플의 거리의 비율에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 현재 블록의 인트라 예측 모드가 비 방향성 모드인 경우, 상기 제1 참조 샘플만 이용하여 상기 인트라 예측을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  11. 영상 부호화 방법에 있어서,
    현재 블록에 이웃하는 제1 참조 영역을 기초로 제1 참조 샘플을 생성하는 단계;
    상기 현재 블록에 이웃하는 제2 참조 영역을 기초로 제2 참조 샘플을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 참조 샘플 및 상기 제2 참조 샘플을 기초로 상기 현재 블록에 인트라 예측을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 참조 영역은 상기 현재 블록의 좌측, 상단 및 좌상단에 위치한 복원된 영역이고,
    상기 제2 참조 영역은 상기 현재 블록의 우측, 하단 및 우하단에 위치한 예측된 영역인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  12. 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 비 일시적 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 있어서,
    영상 부호화 방법에 있어서,
    현재 블록에 이웃하는 제1 참조 영역을 기초로 제1 참조 샘플을 생성하는 단계;
    상기 현재 블록에 이웃하는 제2 참조 영역을 기초로 제2 참조 샘플을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 참조 샘플 및 상기 제2 참조 샘플을 기초로 상기 현재 블록에 인트라 예측을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 참조 영역은 상기 현재 블록의 좌측, 상단 및 좌상단에 위치한 복원된 영역이고,
    상기 제2 참조 영역은 상기 현재 블록의 우측, 하단 및 우하단에 위치한 예측된 영역인 것을 특징으로 하는, 비 일시적 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
  13. 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 전송 방법에 있어서,
    상기 전송 방법은 상기 비트스트림은 전송하는 단계를 포함하고,
    영상 부호화 방법에 있어서,
    현재 블록에 이웃하는 제1 참조 영역을 기초로 제1 참조 샘플을 생성하는 단계;
    상기 현재 블록에 이웃하는 제2 참조 영역을 기초로 제2 참조 샘플을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 참조 샘플 및 상기 제2 참조 샘플을 기초로 상기 현재 블록에 인트라 예측을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 참조 영역은 상기 현재 블록의 좌측, 상단 및 좌상단에 위치한 복원된 영역이고,
    상기 제2 참조 영역은 상기 현재 블록의 우측, 하단 및 우하단에 위치한 예측된 영역인 것을 특징으로 하는, 전송 방법.
PCT/KR2023/004842 2022-04-12 2023-04-11 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체 WO2023200214A1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2022-0045181 2022-04-12
KR20220045181 2022-04-12
KR1020230047179A KR20230146470A (ko) 2022-04-12 2023-04-11 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체
KR10-2023-0047179 2023-04-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023200214A1 true WO2023200214A1 (ko) 2023-10-19

Family

ID=88329980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/004842 WO2023200214A1 (ko) 2022-04-12 2023-04-11 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023200214A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190068517A (ko) * 2016-11-01 2019-06-18 삼성전자주식회사 부호화 방법 및 그 장치, 복호화 방법 및 그 장치
US20190356914A1 (en) * 2015-06-04 2019-11-21 Tsinghua University Encoding method, decoding method and device thereof
WO2021040330A1 (en) * 2019-08-26 2021-03-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and device for coding and decoding
WO2021165018A1 (en) * 2020-02-21 2021-08-26 Interdigital Vc Holdings France Neural network-based intra prediction for video encoding or decoding
KR20220019288A (ko) * 2019-06-18 2022-02-16 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 비디오 코딩에서 필터링을 위한 장치 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190356914A1 (en) * 2015-06-04 2019-11-21 Tsinghua University Encoding method, decoding method and device thereof
KR20190068517A (ko) * 2016-11-01 2019-06-18 삼성전자주식회사 부호화 방법 및 그 장치, 복호화 방법 및 그 장치
KR20220019288A (ko) * 2019-06-18 2022-02-16 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 비디오 코딩에서 필터링을 위한 장치 및 방법
WO2021040330A1 (en) * 2019-08-26 2021-03-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and device for coding and decoding
WO2021165018A1 (en) * 2020-02-21 2021-08-26 Interdigital Vc Holdings France Neural network-based intra prediction for video encoding or decoding

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020071829A1 (ko) 히스토리 기반 영상 코딩 방법 및 그 장치
WO2020071830A1 (ko) 히스토리 기반 움직임 정보를 이용한 영상 코딩 방법 및 그 장치
WO2020017861A1 (ko) 서브블록 단위의 시간적 움직임 정보 예측을 위한 인터 예측 방법 및 그 장치
WO2020197038A1 (ko) 영상 코딩 시스템에서 인트라 서브 파티션 기반의 인트라 예측 방법 및 장치
WO2021137597A1 (ko) Ols에 대한 dpb 파라미터를 사용하는 영상 디코딩 방법 및 그 장치
WO2020141932A1 (ko) Cpr 기반 mmvd를 이용하는 인터 예측 방법 및 장치
WO2021091252A1 (ko) 영상/비디오 코딩을 위한 영상 정보 처리 방법 및 장치
WO2020145656A1 (ko) Tmvp 후보의 가용 여부를 시그널링하는 방법 및 장치
WO2020180044A1 (ko) Lmcs에 기반한 영상 코딩 방법 및 그 장치
WO2023200214A1 (ko) 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체
WO2024053963A1 (ko) 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체
WO2024005456A1 (ko) 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체
WO2024039155A1 (ko) 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체
WO2024177434A1 (ko) 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체
WO2023239147A1 (ko) 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체
WO2023249353A1 (ko) 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체
WO2023200206A1 (ko) 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체
WO2024210624A1 (ko) 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체
WO2024144118A1 (ko) 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체
WO2024210648A1 (ko) 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체
WO2024147600A1 (ko) 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체
WO2023172002A1 (ko) 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체
WO2024181820A1 (ko) 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체
WO2024043666A1 (ko) 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체
WO2024025370A1 (ko) 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23788563

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1