WO2023200243A1 - Mvd 부호 예측에 기반한 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장하는 기록 매체 - Google Patents

Mvd 부호 예측에 기반한 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장하는 기록 매체 Download PDF

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WO2023200243A1
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current block
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장형문
남정학
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Definitions

  • the present disclosure relates to a video encoding/decoding method, device, and recording medium for storing bitstreams, and more specifically, to a video encoding/decoding method and device based on MVD code prediction and a video encoding method/decoding generated by the video encoding method/device of the present disclosure. It relates to a recording medium that stores a bitstream.
  • HD High Definition
  • UHD Ultra High Definition
  • the purpose of the present disclosure is to provide a video encoding/decoding method and device with improved encoding/decoding efficiency.
  • the present disclosure aims to provide an image encoding/decoding method and device that performs adaptive MVD code prediction based on whether or not a reference picture is resampled.
  • the present disclosure aims to provide an image encoding/decoding method and device that performs MVD code prediction only when the reference picture is not resampled.
  • the present disclosure aims to provide a video encoding/decoding method and device for deriving an MVD code from a predefined MVD code list when a reference picture is resampled.
  • the present disclosure aims to provide a non-transitory computer-readable recording medium that stores a bitstream generated by the video encoding method or device according to the present disclosure.
  • the present disclosure aims to provide a non-transitory computer-readable recording medium that stores a bitstream that is received and decoded by an image decoding device according to the present disclosure and used to restore an image.
  • the present disclosure aims to provide a method for transmitting a bitstream generated by the video encoding method or device according to the present disclosure.
  • An image decoding method includes determining a motion vector difference (MVD) of a current block, the determined MVD and a motion vector predictor (MVP) of the current block. Deriving a motion vector of the current block based on and generating a prediction sample of the current block based on the derived motion vector and a reference picture of the current block, wherein the sign of the MVD is the It may be determined based on whether the reference picture is resampled.
  • MVD motion vector difference
  • MVP motion vector predictor
  • An image decoding apparatus includes a memory and at least one processor, wherein the at least one processor determines a motion vector difference (MVD) of a current block, and the determined MVD and derive a motion vector of the current block based on a motion vector predictor (MVP) of the current block, and predict a sample of the current block based on the derived motion vector and a reference picture of the current block.
  • MVD motion vector difference
  • MVP motion vector predictor
  • An image encoding method includes generating a prediction sample of the current block based on a motion vector of the current block and a reference picture, the motion vector and a motion vector predictor of the current block.
  • a step of deriving a motion vector difference (MVD) of the current block based on a predictor (MVP), and encoding inter prediction information including information about the size and sign of the MVD; , information about the code of the MVD may be determined based on whether the reference picture is resampled.
  • MVP predictor
  • a computer-readable recording medium can store a bitstream generated by the video encoding method or video encoding device of the present disclosure.
  • a transmission method may transmit a bitstream generated by the video encoding device or video encoding method of the present disclosure.
  • an image encoding/decoding method and device with improved encoding/decoding efficiency can be provided.
  • an image encoding/decoding method and device that performs adaptive MVD code prediction based on whether or not a reference picture is resampled can be provided.
  • an image encoding/decoding method and device that performs MVD code prediction only when the reference picture is not resampled can be provided.
  • an image encoding/decoding method and device for deriving an MVD code from a predefined MVD code list when a reference picture is resampled can be provided.
  • a non-transitory computer-readable recording medium that stores a bitstream generated by the image encoding method or device according to the present disclosure may be provided.
  • a non-transitory computer-readable recording medium that stores a bitstream received and decoded by the video decoding device according to the present disclosure and used for image restoration can be provided.
  • a method for transmitting a bitstream generated by the video encoding method or device according to the present disclosure may be provided.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a video coding system to which an embodiment according to the present disclosure can be applied.
  • Figure 2 is a diagram schematically showing a video encoding device to which an embodiment according to the present disclosure can be applied.
  • Figure 3 is a diagram schematically showing an image decoding device to which an embodiment according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the inter prediction unit 180 of the video encoding device 100.
  • Figure 5 is a flowchart showing a method of encoding an image based on inter prediction.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing the inter prediction unit 260 of the video decoding device 200.
  • Figure 7 is a flowchart showing a method of decoding an image based on inter prediction.
  • Figure 8 is a flowchart showing the inter prediction method.
  • Figure 9 is a flowchart showing a method of constructing a motion vector predictor candidate list.
  • Figure 10 is a diagram for explaining the symmetric MVD mode.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a template matching-based encoding/decoding method according to the present disclosure.
  • FIGS. 12 and 13 are flowcharts showing a method for determining MVD according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figures 14 and 15 are flowcharts showing a method for determining MVD according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 16 is a flowchart showing an image encoding method according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 17 is a flowchart showing a video decoding method according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 18 is a diagram illustrating a content streaming system to which an embodiment according to the present disclosure can be applied.
  • a component when a component is said to be “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, this is not only a direct connection relationship, but also an indirect connection relationship in which another component exists in between. It may also be included.
  • a component when a component is said to "include” or “have” another component, this does not mean excluding the other component, but may further include another component, unless specifically stated to the contrary. .
  • first, second, etc. are used only for the purpose of distinguishing one component from other components, and do not limit the order or importance of components unless specifically mentioned. Accordingly, within the scope of the present disclosure, a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment, and similarly, the second component in one embodiment may be referred to as a first component in another embodiment. It may also be called.
  • distinct components are intended to clearly explain each feature, and do not necessarily mean that the components are separated. That is, a plurality of components may be integrated to form one hardware or software unit, or one component may be distributed to form a plurality of hardware or software units. Accordingly, even if not specifically mentioned, such integrated or distributed embodiments are also included in the scope of the present disclosure.
  • components described in various embodiments do not necessarily mean essential components, and some may be optional components. Accordingly, embodiments consisting of a subset of the elements described in one embodiment are also included in the scope of the present disclosure. Additionally, embodiments that include other components in addition to the components described in the various embodiments are also included in the scope of the present disclosure.
  • This disclosure relates to video encoding and decoding, and terms used in this disclosure may have common meanings commonly used in the technical field to which this disclosure belongs, unless they are newly defined in this disclosure.
  • a “picture” generally refers to a unit representing one image at a specific time
  • a slice/tile is a coding unit that constitutes a part of a picture, and one picture is one. It may consist of more than one slice/tile. Additionally, a slice/tile may include one or more coding tree units (CTUs).
  • CTUs coding tree units
  • pixel or “pel” may refer to the minimum unit that constitutes one picture (or video). Additionally, “sample” may be used as a term corresponding to a pixel. A sample may generally represent a pixel or a pixel value, and may represent only a pixel/pixel value of a luma component, or only a pixel/pixel value of a chroma component.
  • unit may represent a basic unit of image processing.
  • a unit may include at least one of a specific area of a picture and information related to the area.
  • unit may be used interchangeably with terms such as “sample array,” “block,” or “area.”
  • an MxN block may include a set (or array) of samples (or a sample array) or transform coefficients consisting of M columns and N rows.
  • “current block” may mean one of “current coding block”, “current coding unit”, “encoding target block”, “decoding target block”, or “processing target block”.
  • “current block” may mean “current prediction block” or “prediction target block.”
  • transformation inverse transformation
  • quantization inverse quantization
  • “current block” may mean “current transformation block” or “transformation target block.”
  • filtering filtering target block.”
  • current block may mean a block containing both a luma component block and a chroma component block or “the luma block of the current block” unless explicitly stated as a chroma block.
  • the luma component block of the current block may be expressed by explicitly including an explicit description of the luma component block, such as “luma block” or “current luma block.”
  • the chroma component block of the current block may be expressed including an explicit description of the chroma component block, such as “chroma block” or “current chroma block.”
  • “/” and “,” may be interpreted as “and/or.”
  • “A/B” and “A, B” can be interpreted as “A and/or B.”
  • “A/B/C” and “A, B, C” may mean “at least one of A, B and/or C.”
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a video coding system to which an embodiment according to the present disclosure 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 transmitting unit 13 can obtain encoded video/image information or data output in the form of a bitstream, and transmit it to the receiving unit 21 of the decoding device 20 through a digital storage medium or network in the form of a file or streaming. It can be passed to another external object.
  • 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 transmission unit 13 may be provided as a separate transmission device from the encoding device 12.
  • the transmission device includes at least one processor that acquires encoded video/image information or data output in the form of a bitstream. It may include a transmission unit that delivers the message in file or streaming form.
  • 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 rendering unit 23 may render the decrypted video/image.
  • the rendered video/image may be displayed through the display unit.
  • Figure 2 is a diagram schematically showing a video encoding device to which an embodiment according to the present disclosure can be applied.
  • the image encoding device 100 includes an image segmentation unit 110, a subtraction unit 115, a transformation unit 120, a quantization unit 130, an inverse quantization unit 140, and an inverse transformation unit ( 150), an adder 155, a filtering unit 160, a memory 170, an inter prediction unit 180, an intra prediction unit 185, and an entropy encoding unit 190.
  • the inter prediction unit 180 and intra prediction unit 185 may be collectively referred to as a “prediction unit.”
  • the transform unit 120, the quantization unit 130, the inverse quantization unit 140, and the inverse transform unit 150 may be included in a residual processing unit.
  • the residual processing unit may further include a subtraction unit 115.
  • All or at least a portion of the plurality of components constituting the video encoding device 100 may be implemented as one hardware component (eg, an encoder or processor) depending on the embodiment.
  • the memory 170 may include a decoded picture buffer (DPB) and may be implemented by a digital storage medium.
  • DPB decoded picture buffer
  • the image segmentation unit 110 may divide an input image (or picture, frame) input to the image encoding device 100 into one or more processing units.
  • the processing unit may be called a coding unit (CU).
  • the coding unit is a coding tree unit (CTU) or largest coding unit (LCU) recursively according to the QT/BT/TT (Quad-tree/binary-tree/ternary-tree) structure. It can be obtained by dividing recursively.
  • one coding unit may be divided into a plurality of coding units of deeper depth based on a quad tree structure, binary tree structure, and/or ternary tree structure.
  • the quad tree structure may be applied first and the binary tree structure and/or ternary tree structure may be applied later.
  • the coding procedure according to the present disclosure can be performed based on the final coding unit that is no longer divided.
  • the largest coding unit can be directly used as the final coding unit, and a lower-depth coding unit obtained by dividing the maximum coding unit can be used as the final cornet unit.
  • the coding procedure may include procedures such as prediction, conversion, and/or restoration, which will be described later.
  • the processing unit of the coding procedure may be a prediction unit (PU) or a transform unit (TU).
  • the prediction unit and the transform unit may each be divided or partitioned from the final coding unit.
  • the prediction unit may be a unit of sample prediction
  • the transform unit may be a unit for deriving a transform coefficient and/or a unit for deriving a residual signal from the transform coefficient.
  • the prediction unit (inter prediction unit 180 or intra prediction unit 185) performs prediction on the block to be processed (current block) and generates a predicted block including prediction samples for the current block. can be created.
  • the prediction unit may determine whether intra prediction or inter prediction is applied on a current block or CU basis.
  • the prediction unit may generate various information regarding prediction of the current block and transmit it to the entropy encoding unit 190.
  • Information about prediction may be encoded in the entropy encoding unit 190 and output in the form of a bitstream.
  • the intra prediction unit 185 can predict the current block by referring to samples in the current picture.
  • the referenced samples may be located in the neighborhood of the current block or may be located away from the current block depending on the intra prediction mode and/or intra prediction technique.
  • Intra prediction modes may include a plurality of non-directional modes and a plurality of directional modes.
  • Non-directional modes may include, for example, DC mode and planar mode.
  • the directional mode may include, for example, 33 directional prediction modes or 65 directional prediction modes, depending on the level of detail of the prediction direction. However, this is an example and more or less directional prediction modes may be used depending on the setting.
  • the intra prediction unit 185 may determine the prediction mode applied to the current block using the prediction mode applied to the neighboring block.
  • the inter prediction unit 180 may derive a predicted block for the current block based on a reference block (reference sample array) specified by a motion vector in the reference picture.
  • motion information can be predicted in blocks, subblocks, or samples based on the correlation of motion information between neighboring blocks and the current block.
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture index.
  • the motion information may further include inter prediction direction (L0 prediction, L1 prediction, Bi prediction, etc.) information.
  • neighboring blocks may include a spatial neighboring block existing in the current picture and a temporal neighboring block existing in the reference picture.
  • a reference picture including the reference block and a reference picture including the temporal neighboring block may be the same or different from each other.
  • the temporal neighboring block may be called a collocated reference block, a collocated reference block, or a collocated CU (colCU).
  • a reference picture including the temporal neighboring block may be called a collocated picture (colPic).
  • the inter prediction unit 180 configures a motion information candidate list based on neighboring blocks and provides information indicating which candidate is used to derive the motion vector and/or reference picture index of the current block. can be created. Inter prediction may be performed based on various prediction modes. For example, in the case of skip mode and merge mode, the inter prediction unit 180 may use motion information of neighboring blocks as motion information of the current block.
  • motion vector prediction MVP
  • the motion vector of the neighboring block is used as a motion vector predictor, and the motion vector difference and indicator for the motion vector predictor ( The motion vector of the current block can be signaled by encoding the indicator).
  • Motion vector difference may mean the difference between the motion vector of the current block and the motion vector predictor.
  • the prediction unit may generate a prediction signal based on various prediction methods and/or prediction techniques described later. For example, the prediction unit can not only apply intra prediction or inter prediction for prediction of the current block, but also can apply intra prediction and inter prediction simultaneously.
  • a prediction method that simultaneously applies intra prediction and inter prediction to predict the current block may be called combined inter and intra prediction (CIIP).
  • the prediction unit may perform intra block copy (IBC) to predict the current block.
  • Intra block copy can be used, for example, for video/video coding of content such as games, such as screen content coding (SCC).
  • IBC is a method of predicting the current block using a reconstructed reference block in the current picture located a predetermined distance away from the current block.
  • the position of the reference block in the current picture can be encoded as a vector (block vector) corresponding to the predetermined distance.
  • IBC basically performs prediction within the current picture, but can be performed similarly to inter prediction in that it derives a reference block within the current picture. That is, IBC can use at least one of the inter prediction techniques described in this disclosure.
  • the prediction signal generated through the prediction unit may be used to generate a restored signal or a residual signal.
  • the subtraction unit 115 subtracts the prediction signal (predicted block, prediction sample array) output from the prediction unit from the input image signal (original block, original sample array) to generate a residual signal (residual block, residual sample array). ) can be created.
  • the generated residual signal may be transmitted to the converter 120.
  • the transform unit 120 may generate transform coefficients by applying a transform technique to the residual signal.
  • the transformation technique may be at least one of Discrete Cosine Transform (DCT), Discrete Sine Transform (DST), Karhunen-Loeve Transform (KLT), Graph-Based Transform (GBT), or Conditionally Non-linear Transform (CNT). It can be included.
  • DCT Discrete Cosine Transform
  • DST Discrete Sine Transform
  • KLT Karhunen-Loeve Transform
  • GBT Graph-Based Transform
  • CNT Conditionally Non-linear Transform
  • GBT refers to the transformation obtained from this graph when the relationship information between pixels is expressed as a graph.
  • CNT refers to the transformation obtained by generating a prediction signal using all previously reconstructed pixels and obtaining it based on it.
  • the conversion process may be applied to square pixel blocks of the same size, or to non-square blocks of variable size.
  • the quantization unit 130 may quantize the transform coefficients and transmit them to the entropy encoding unit 190.
  • the entropy encoding unit 190 may encode a quantized signal (information about quantized transform coefficients) and output it as a bitstream. Information about the quantized transform coefficients may be called residual information.
  • the quantization unit 130 may rearrange the quantized transform coefficients in block form into a one-dimensional vector form based on the coefficient scan order, and the quantized transform coefficients based on the quantized transform coefficients in the one-dimensional vector form. Information about transformation coefficients may also be generated.
  • the entropy encoding unit 190 may perform various encoding methods, such as exponential Golomb, context-adaptive variable length coding (CAVLC), and context-adaptive binary arithmetic coding (CABAC).
  • the entropy encoding unit 190 may encode information necessary for video/image restoration (e.g., values of syntax elements, etc.) in addition to the quantized transformation coefficients together or separately.
  • Encoded information (e.g., encoded video/image information) may be transmitted or stored in bitstream form in units of NAL (network abstraction layer) units.
  • the video/image information may further include information about various parameter sets, such as an adaptation parameter set (APS), a picture parameter set (PPS), a sequence parameter set (SPS), or a video parameter set (VPS). Additionally, the video/image information may further include general constraint information. Signaling information, transmitted information, and/or syntax elements mentioned in this disclosure may be encoded through the above-described encoding procedure and included in the bitstream.
  • the bitstream can be transmitted over a network or stored in a digital storage medium.
  • the network may include a broadcasting network and/or a communication network
  • the digital storage medium may include various storage media such as USB, SD, CD, DVD, Blu-ray, HDD, and SSD.
  • a transmission unit (not shown) that transmits the signal output from the entropy encoding unit 190 and/or a storage unit (not shown) that stores the signal may be provided as an internal/external element of the video encoding device 100, or may be transmitted.
  • the unit may be provided as a component of the entropy encoding unit 190.
  • Quantized transform coefficients output from the quantization unit 130 can be used to generate a residual signal.
  • a residual signal residual block or residual samples
  • inverse quantization and inverse transformation residual block or residual samples
  • the adder 155 adds the reconstructed residual signal to the prediction signal output from the inter prediction unit 180 or the intra prediction unit 185 to generate a reconstructed signal (reconstructed picture, reconstructed block, reconstructed sample array). can be created. If there is no residual for the block to be processed, such as when skip mode is applied, the predicted block can be used as a restoration block.
  • the addition unit 155 may be called a restoration unit or a restoration block generation unit.
  • the generated reconstructed signal can be used for intra prediction of the next processing target block in the current picture, and can also be used for inter prediction of the next picture after filtering, as will be described later.
  • the filtering unit 160 may improve subjective/objective image quality by applying filtering to the restored signal.
  • the filtering unit 160 may generate a modified reconstructed picture by applying various filtering methods to the reconstructed picture, and store the modified reconstructed picture in the memory 170, specifically the DPB of the memory 170. It can be saved in .
  • the various filtering methods may include, for example, deblocking filtering, sample adaptive offset, adaptive loop filter, bilateral filter, etc.
  • the filtering unit 160 may generate various information regarding filtering and transmit it to the entropy encoding unit 190, as will be described later in the description of each filtering method. Information about filtering may be encoded in the entropy encoding unit 190 and output in the form of a bitstream.
  • the modified reconstructed picture transmitted to the memory 170 can be used as a reference picture in the inter prediction unit 180.
  • the video encoding device 100 can avoid prediction mismatch in the video encoding device 100 and the video decoding device, and can also improve coding efficiency.
  • the DPB in the memory 170 can store a modified reconstructed picture to be used as a reference picture in the inter prediction unit 180.
  • the memory 170 may store motion information of a block from which motion information in the current picture is derived (or encoded) and/or motion information of blocks in an already reconstructed picture.
  • the stored motion information may be transmitted to the inter prediction unit 180 to be used as motion information of spatial neighboring blocks or motion information of temporal neighboring blocks.
  • the memory 170 can store reconstructed samples of reconstructed blocks in the current picture and transmit them to the intra prediction unit 185.
  • Figure 3 is a diagram schematically showing an image decoding device to which an embodiment according to the present disclosure can be applied.
  • the image decoding device 200 includes an entropy decoding unit 210, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 230, an adder 235, a filtering unit 240, and a memory 250. ), an inter prediction unit 260, and an intra prediction unit 265.
  • the inter prediction unit 260 and the intra prediction unit 265 may be collectively referred to as a “prediction unit.”
  • the inverse quantization unit 220 and the inverse transform unit 230 may be included in the residual processing unit.
  • All or at least part of the plurality of components constituting the video decoding device 200 may be implemented as one hardware component (eg, a decoder or processor) depending on the embodiment.
  • the memory 170 may include a DPB and may be implemented by a digital storage medium.
  • the image decoding device 200 which has received a bitstream containing video/image information, may restore the image by performing a process corresponding to the process performed by the image encoding device 100 of FIG. 2.
  • the video decoding device 200 may perform decoding using a processing unit applied in the video encoding device. Therefore, the processing unit of decoding may be a coding unit, for example.
  • the coding unit may be a coding tree unit or may be obtained by dividing the largest coding unit.
  • the restored video signal decoded and output through the video decoding device 200 can be played through a playback device (not shown).
  • the video decoding device 200 may receive a signal output from the video encoding device of FIG. 2 in the form of a bitstream.
  • the received signal may be decoded through the entropy decoding unit 210.
  • the entropy decoder 210 may parse the bitstream to derive information (eg, video/picture information) necessary for image restoration (or picture restoration).
  • the video/image information may further include information about various parameter sets, such as an adaptation parameter set (APS), a picture parameter set (PPS), a sequence parameter set (SPS), or a video parameter set (VPS).
  • the video/image information may further include general constraint information.
  • the video decoding device may additionally use the information about the parameter set and/or the general restriction information to decode the video.
  • Signaling information, received information, and/or syntax elements mentioned in this disclosure may be obtained from the bitstream by being decoded through the decoding procedure.
  • the entropy decoding unit 210 decodes information in the bitstream based on a coding method such as exponential Golomb coding, CAVLC, or CABAC, and quantizes the values of syntax elements necessary for image restoration and transform coefficients related to residuals. The values can be output.
  • the CABAC entropy decoding method receives bins corresponding to each syntax element in the bitstream, and includes decoding target syntax element information and surrounding blocks and decoding information of the decoding target block or information of symbols/bins decoded in the previous step.
  • the CABAC entropy decoding method can update the context model using information on the decoded symbol/bin for the context model of the next symbol/bin after determining the context model.
  • information about prediction is provided to the prediction unit (inter prediction unit 260 and intra prediction unit 265), and the register on which entropy decoding was performed in the entropy decoding unit 210
  • Dual values that is, quantized transform coefficients and related parameter information, may be input to the inverse quantization unit 220.
  • information about filtering among the information decoded by the entropy decoding unit 210 may be provided to the filtering unit 240.
  • a receiving unit (not shown) that receives a signal output from the video encoding device may be additionally provided as an internal/external element of the video decoding device 200, or the receiving device may be provided as a component of the entropy decoding unit 210. It could be.
  • the video decoding device may be called a video/picture/picture decoding device.
  • the video decoding device may include an information decoder (video/image/picture information decoder) and/or a sample decoder (video/image/picture sample decoder).
  • the information decoder may include an entropy decoding unit 210
  • the sample decoder may include an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 230, an addition unit 235, a filtering unit 240, a memory 250, It may include at least one of the inter prediction unit 260 and the intra prediction unit 265.
  • the inverse quantization unit 220 may inversely quantize the quantized transform coefficients and output the transform coefficients.
  • the inverse quantization unit 220 may rearrange the quantized transform coefficients into a two-dimensional block form. In this case, the reordering may be performed based on the coefficient scan order performed in the video encoding device.
  • the inverse quantization unit 220 may perform inverse quantization on quantized transform coefficients using quantization parameters (eg, quantization step size information) and obtain transform coefficients.
  • the inverse transform unit 230 can inversely transform the transform coefficients to obtain a residual signal (residual block, residual sample array).
  • the prediction unit may perform prediction on the current block and generate a predicted block including prediction samples for the current block.
  • the prediction unit may determine whether intra prediction or inter prediction is applied to the current block based on the information about the prediction output from the entropy decoding unit 210, and determine a specific intra/inter prediction mode (prediction technique). You can.
  • the prediction unit can generate a prediction signal based on various prediction methods (techniques) described later is the same as mentioned in the description of the prediction unit of the video encoding apparatus 100.
  • the intra prediction unit 265 can predict the current block by referring to samples in the current picture.
  • the description of the intra prediction unit 185 can be equally applied to the intra prediction unit 265.
  • the inter prediction unit 260 may derive a predicted block for the current block based on a reference block (reference sample array) specified by a motion vector in the reference picture.
  • motion information can be predicted in blocks, subblocks, or samples based on the correlation of motion information between neighboring blocks and the current block.
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture index.
  • the motion information may further include inter prediction direction (L0 prediction, L1 prediction, Bi prediction, etc.) information.
  • neighboring blocks may include a spatial neighboring block existing in the current picture and a temporal neighboring block existing in the reference picture.
  • the inter prediction unit 260 may construct a motion information candidate list based on neighboring blocks and derive a motion vector and/or reference picture index of the current block based on the received candidate selection information. Inter prediction may be performed based on various prediction modes (techniques), and the information about the prediction may include information indicating the mode (technique) of inter prediction for the current block.
  • the adder 235 restores the obtained residual signal by adding it to the prediction signal (predicted block, prediction sample array) output from the prediction unit (including the inter prediction unit 260 and/or the intra prediction unit 265).
  • a signal (restored picture, restored block, restored sample array) can be generated. If there is no residual for the block to be processed, such as when skip mode is applied, the predicted block can be used as a restoration block.
  • the description of the addition unit 155 can be equally applied to the addition unit 235.
  • the addition unit 235 may be called a restoration unit or a restoration block generation unit.
  • the generated reconstructed signal can be used for intra prediction of the next processing target block in the current picture, and can also be used for inter prediction of the next picture after filtering, as will be described later.
  • the filtering unit 240 can improve subjective/objective image quality by applying filtering to the restored signal.
  • the filtering unit 240 may generate a modified reconstructed picture by applying various filtering methods to the reconstructed picture, and store the modified reconstructed picture in the memory 250, specifically the DPB of the memory 250. It can be saved in .
  • the various filtering methods may include, for example, deblocking filtering, sample adaptive offset, adaptive loop filter, bilateral filter, etc.
  • the (corrected) reconstructed picture stored in the DPB of the memory 250 can be used as a reference picture in the inter prediction unit 260.
  • the memory 250 may store motion information of a block from which motion information in the current picture is derived (or decoded) and/or motion information of blocks in a picture that has already been reconstructed.
  • the stored motion information can be transmitted to the inter prediction unit 260 to be used as motion information of spatial neighboring blocks or motion information of temporal neighboring blocks.
  • the memory 250 can store reconstructed samples of reconstructed blocks in the current picture and transmit them to the intra prediction unit 265.
  • the embodiments described in the filtering unit 160, the inter prediction unit 180, and the intra prediction unit 185 of the video encoding apparatus 100 are the filtering unit 240 and the intra prediction unit 185 of the video decoding apparatus 200, respectively. It may also be applied to the inter prediction unit 260 and the intra prediction unit 265 in the same or corresponding manner.
  • the prediction units of the image encoding apparatus 100 and the image decoding apparatus 200 may perform inter prediction on a block basis to derive prediction samples.
  • Inter prediction may be a prediction derived in a manner dependent on data elements (e.g. sample values, motion information, etc.) of picture(s) other than the current picture.
  • the predicted block (prediction sample array) for the current block will be derived based on the reference block (reference sample array) specified by the motion vector on the reference picture pointed to by the reference picture index. You can.
  • the motion information of the current block may be predicted on a block, subblock, or sample basis based on the correlation of motion information between neighboring blocks and the current block.
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture index.
  • the motion information may further include inter prediction type (L0 prediction, L1 prediction, Bi prediction, etc.) information.
  • neighboring blocks may include a spatial neighboring block existing in the current picture and a temporal neighboring block existing in the reference picture.
  • a reference picture including the reference block and a reference picture including the temporal neighboring block may be the same or different.
  • the temporal neighboring block may be called a collocated reference block, a collocated reference block, a collocated CU (colCU), etc.
  • a reference picture including the temporal neighboring block may be called a collocated picture (colPic). It may be possible.
  • a motion information candidate list may be constructed based on neighboring blocks of the current block, and a flag indicating which candidate is selected (used) to derive the motion vector and/or reference picture index of the current block.
  • index information may be signaled.
  • Inter prediction may be performed based on various prediction modes. For example, in the case of skip mode and merge mode, the motion information of the current block may be the same as the motion information of the selected neighboring block. In the case of skip mode, unlike merge mode, residual signals may not be transmitted.
  • MVP motion vector prediction
  • the motion vector of the selected neighboring block is used as a motion vector predictor, and the motion vector difference can be signaled. In this case, the motion vector of the current block can be derived using the sum of the motion vector predictor and the motion vector difference.
  • the motion information may include L0 motion information and/or L1 motion information depending on the inter prediction type (L0 prediction, L1 prediction, Bi prediction, etc.).
  • a motion vector in the L0 direction may be called an L0 motion vector or MVL0
  • a motion vector in the L1 direction may be called an L1 motion vector or MVL1.
  • Prediction based on the L0 motion vector may be called L0 prediction
  • prediction based on the L1 motion vector may be called L1 prediction
  • prediction based on both the L0 motion vector and the L1 motion vector may be called pair (Bi) prediction. You can.
  • the L0 motion vector may represent a motion vector associated with the reference picture list L0 (L0), and the L1 motion vector may represent a motion vector associated with the reference picture list L1 (L1).
  • the reference picture list L0 may include pictures that are earlier than the current picture in output order as reference pictures, and the reference picture list L1 may include pictures that are later than the current picture in output order.
  • the previous pictures may be called forward (reference) pictures, and the subsequent pictures may be called reverse (reference) pictures.
  • the reference picture list L0 may further include pictures subsequent to the current picture in output order as reference pictures. In this case, the previous pictures within the reference picture list L0 may be indexed first and the subsequent pictures may be indexed next.
  • the reference picture list L1 may further include pictures previous to the current picture in output order as reference pictures. In this case, the later pictures within the reference picture list 1 may be indexed first and the previous pictures may be indexed next.
  • the output order may correspond to the picture order count (POC) order.
  • POC picture order count
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the inter prediction unit 180 of the image encoding device 100
  • FIG. 5 is a flowchart showing a method of encoding an image based on inter prediction.
  • the image encoding device 100 may perform inter prediction on the current block (S510).
  • the image encoding apparatus 100 may derive the inter prediction mode and motion information of the current block and generate prediction samples of the current block.
  • the procedures for determining the inter prediction mode, deriving motion information, and generating prediction samples may be performed simultaneously, or one procedure may be performed before the other procedure.
  • the inter prediction unit 180 of the video encoding device 100 may include a prediction mode determination unit 181, a motion information derivation unit 182, and a prediction sample derivation unit 183, and may determine the prediction mode.
  • Unit 181 determines the prediction mode for the current block
  • motion information derivation unit 182 derives motion information of the current block
  • prediction sample derivation unit 183 derives prediction samples of the current block.
  • the inter prediction unit 180 of the video encoding apparatus 100 searches for a block similar to the current block within a certain area (search area) of reference pictures through motion estimation, and searches for the current block.
  • a reference block whose difference from is below a minimum or certain standard can be derived.
  • a reference picture index indicating the reference picture where the reference block is located can be derived, and a motion vector can be derived based on the position difference between the reference block and the current block.
  • the image encoding apparatus 100 may determine a mode to be applied to the current block among various prediction modes.
  • the image encoding apparatus 100 may compare RD costs for the various prediction modes and determine the optimal prediction mode for the current block.
  • the video encoding device 100 configures a merge candidate list, which will be described later, and selects the reference blocks indicated by the merge candidates included in the merge candidate list.
  • a reference block can be derived whose difference from the current block is minimum or below a certain standard.
  • merge candidate associated with the derived reference block is selected, and merge index information indicating the selected merge candidate can be generated and signaled to the decoding device.
  • the motion information of the current block can be derived using the motion information of the selected merge candidate.
  • the video encoding device 100 configures an (A)MVP candidate list described later, and mvp (motion vector) included in the (A)MVP candidate list.
  • the motion vector of the mvp candidate selected among the predictor) candidates can be used as the mvp of the current block.
  • a motion vector pointing to a reference block derived by the above-described motion estimation may be used as the motion vector of the current block, and among the mvp candidates, the difference with the motion vector of the current block is the smallest.
  • An MVP candidate with a motion vector may become the selected MVP candidate.
  • a motion vector difference which is the difference obtained by subtracting the mvp from the motion vector of the current block, can be derived.
  • information about the MVD may be signaled to the video decoding device 200.
  • the value of the reference picture index may be configured as reference picture index information and separately signaled to the video decoding device 200.
  • the image encoding apparatus 100 may derive residual samples based on the prediction samples (S520).
  • the image encoding apparatus 100 may derive the residual samples through comparison of the original samples of the current block and the prediction samples.
  • the video encoding device 100 may encode video information including prediction information and residual information (S530).
  • the video encoding device 100 may output encoded video information in the form of a bitstream.
  • the prediction information is information related to the prediction procedure and may include information about prediction mode information (e.g., skip flag, merge flag or mode index, etc.) and motion information.
  • the information about the motion information may include candidate selection information (e.g., merge index, mvp flag or mvp index), which is information for deriving a motion vector. Additionally, the information about the motion information may include information about the above-described MVD and/or reference picture index information. Additionally, the information about the motion information may include information indicating whether L0 prediction, L1 prediction, or bi prediction is applied.
  • the residual information is information about the residual samples.
  • the residual information may include information about quantized transform coefficients for the residual samples.
  • the output bitstream may be stored in a (digital) storage medium and transmitted to a decoding device, or may be transmitted to the video decoding device 200 through a network.
  • the image encoding apparatus 100 may generate a reconstructed picture (including reconstructed samples and a reconstructed block) based on the reference samples and the residual samples. This is because the video encoding device 100 derives the same prediction result as that performed in the video decoding device 200, and through this, coding efficiency can be improved. Accordingly, the image encoding apparatus 100 can store a reconstructed picture (or reconstructed samples, or reconstructed block) in memory and use it as a reference picture for inter prediction. As described above, an in-loop filtering procedure, etc. may be further applied to the reconstructed picture.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing the inter prediction unit 260 of the image decoding apparatus 200
  • FIG. 7 is a flowchart showing a method of decoding an image based on inter prediction.
  • the video decoding device 200 may perform operations corresponding to the operations performed by the video encoding device 100.
  • the image decoding apparatus 200 may perform prediction on the current block and derive prediction samples based on the received prediction information.
  • the video decoding device 200 may determine the prediction mode for the current block based on the received prediction information (S710).
  • the image decoding apparatus 200 may determine which inter prediction mode is applied to the current block based on prediction mode information in the prediction information.
  • the merge mode is applied to the current block or the (A)MVP mode is determined based on the merge flag.
  • one of various inter prediction mode candidates can be selected based on the mode index.
  • the inter prediction mode candidates may include skip mode, merge mode, and/or (A)MVP mode, or may include various inter prediction modes described later.
  • the video decoding device 200 may derive motion information of the current block based on the determined inter prediction mode (S720). For example, when skip mode or merge mode is applied to the current block, the video decoding device 200 configures a merge candidate list, which will be described later, and selects one of the merge candidates included in the merge candidate list. You can choose. The selection may be performed based on the above-described selection information (merge index). The motion information of the current block can be derived using the motion information of the selected merge candidate. The motion information of the selected merge candidate can be used as the motion information of the current block.
  • the video decoding device 200 configures an (A)MVP candidate list described later, and mvp (motion vector) included in the (A)MVP candidate list.
  • the motion vector of the mvp candidate selected among the predictor) candidates can be used as the mvp of the current block.
  • the selection may be performed based on the above-described selection information (mvp flag or mvp index).
  • the MVD of the current block can be derived based on the information about the MVD
  • the motion vector of the current block can be derived based on the mvp of the current block and the MVD.
  • the reference picture index of the current block may be derived based on the reference picture index information.
  • the picture indicated by the reference picture index within the reference picture list for the current block may be derived as a reference picture referenced for inter prediction of the current block.
  • motion information of the current block may be derived without configuring a candidate list.
  • motion information of the current block may be derived according to a procedure initiated in a prediction mode, which will be described later.
  • the candidate list configuration as described above may be omitted.
  • the image decoding apparatus 200 may generate prediction samples for the current block based on the motion information of the current block (S730).
  • the reference picture is derived based on the reference picture index of the current block, and prediction samples of the current block can be derived using samples of the reference block indicated by the motion vector of the current block on the reference picture.
  • a prediction sample filtering procedure may be further performed on all or some of the prediction samples of the current block, depending on the case.
  • the inter prediction unit 260 of the video decoding apparatus 200 may include a prediction mode determination unit 261, a motion information derivation unit 262, and a prediction sample derivation unit 263, and may determine the prediction mode.
  • the prediction mode for the current block is determined based on the prediction mode information received from the unit 181, and the motion information (motion information) of the current block is determined based on the information about the motion information received from the motion information deriving unit 182. vector and/or reference picture index, etc.), and the prediction sample derivation unit 183 may derive prediction samples of the current block.
  • the video decoding apparatus 200 may generate residual samples for the current block based on the received residual information (S740).
  • the image decoding apparatus 200 may generate reconstructed samples for the current block based on the prediction samples and the residual samples and generate a reconstructed picture based on them (S750). Thereafter, as described above, an in-loop filtering procedure, etc. may be further applied to the reconstructed picture.
  • the inter prediction procedure includes an inter prediction mode determination step (S810), a motion information derivation step according to the determined prediction mode (S820), and a prediction performance (prediction sample generation) step based on the derived motion information. (S830) may be included.
  • the inter prediction procedure may be performed in the image encoding device 100 and the image decoding device 200 as described above.
  • inter prediction modes can be used to predict the current block in the picture.
  • various modes may be used, such as merge mode, skip mode, MVP (motion vector prediction) mode, Affine mode, subblock merge mode, and MMVD (merge with MVD) mode.
  • Decoder side motion vector refinement (DMVR) mode adaptive motion vector resolution (AMVR) mode, Bi-prediction with CU-level weight (BCW), Bi-directional optical flow (BDOF), etc.
  • DMVR Decoder side motion vector refinement
  • AMVR adaptive motion vector resolution
  • BCW Bi-prediction with CU-level weight
  • BDOF Bi-directional optical flow
  • the affine mode may also be called an affine motion prediction mode.
  • MVP mode may also be called AMVP (advanced motion vector prediction) mode.
  • some modes and/or motion information candidates derived by some modes may be included as one of motion information-related candidates of other modes.
  • an HMVP candidate may be added as a merge candidate in the merge/skip mode, or as an MVP candidate in the MVP mode.
  • Prediction mode information indicating the inter prediction mode of the current block may be signaled from the video encoding device 100 to the video decoding device 200.
  • the prediction mode information may be included in a bitstream and received by the video decoding device 200.
  • the prediction mode information may include index information indicating one of multiple candidate modes.
  • the inter prediction mode may be indicated through hierarchical signaling of flag information.
  • the prediction mode information may include one or more flags. For example, a skip flag is signaled to indicate whether skip mode is applied, and if skip mode is not applied, a merge flag is signaled to indicate whether merge mode is to be applied. If merge mode is not applied, MVP mode is indicated to be applied. Alternatively, a flag for additional distinction may be signaled.
  • Affine mode may be signaled as an independent mode, or may be signaled as a dependent mode, such as merge mode or MVP mode.
  • an an Mre mode may include an Arte merge mode and an an MVP mode.
  • information indicating whether the above-described list0(L0) prediction, list1(L1) prediction, or bi-prediction is used for the current block (current coding unit) may be signaled.
  • the information may be called motion prediction direction information, inter prediction direction information, or inter prediction indication information, and may be configured/encoded/signaled in the form of, for example, an inter_pred_idc syntax element. That is, the inter_pred_idc syntax element may indicate whether the above-described list0 (L0) prediction, list1 (L1) prediction, or bi-prediction is used for the current block (current coding unit).
  • the inter prediction type (L0 prediction, L1 prediction, or BI prediction) indicated by the inter_pred_idc syntax element may be indicated as the motion prediction direction.
  • L0 prediction may be expressed as pred_L0, L1 prediction as pred_L1, and pair prediction as pred_BI.
  • the prediction type can be indicated as shown in Table 1 below.
  • one picture may include one or more slices.
  • a slice can have one of the following slice types, including intra (I) slice, predictive (P) slice, and bi-predictive (B) slice.
  • the slice type may be indicated based on slice type information.
  • intra prediction or inter prediction can be used for blocks in a P slice, and when inter prediction is used, only uni prediction can be used.
  • intra prediction or inter prediction can be used for blocks in a B slice, and when inter prediction is used, up to bi prediction can be used.
  • L0 and L1 may include reference pictures encoded/decoded prior to the current picture.
  • L0 may include reference pictures that are earlier and/or later than the current picture in POC order
  • L1 may include reference pictures that are later and/or earlier than the current picture in POC order.
  • a relatively lower reference picture index may be assigned to L0 to reference pictures earlier than the current picture in POC order
  • a relatively lower reference picture index may be assigned to L1 to reference pictures later than the current picture in POC order. It can be.
  • pair prediction may be applied, and in this case as well, unidirectional pair prediction may be applied, or bidirectional pair prediction may be applied. Two-way pair prediction can be called true pair prediction.
  • information about the inter prediction mode of the current block may be coded and signaled at a level such as CU (CU syntax), or may be implicitly determined depending on conditions. In this case, some modes may be explicitly signaled and others may be derived implicitly.
  • CU CU syntax
  • MVP Motion Vector Prediction
  • AMVP advanced motion vector prediction
  • mvp motion vector predictor
  • mvp candidate list is created using the motion vector of the restored spatial neighboring block and/or the motion vector corresponding to the temporal neighboring block (or Col block).
  • the motion vector of the reconstructed spatial neighboring block and/or the motion vector corresponding to the temporal neighboring block may be used as a motion vector predictor candidate.
  • pair prediction is applied, an mvp candidate list for deriving L0 motion information and an mvp candidate list for deriving L1 motion information can be created and used separately.
  • the above-described prediction information may include selection information (e.g., MVP flag or MVP index) indicating the optimal motion vector predictor candidate selected from among the motion vector predictor candidates included in the list. .
  • the prediction unit may use the selection information to select a motion vector predictor of the current block from among motion vector predictor candidates included in the motion vector candidate list.
  • the prediction unit of the encoding device can obtain a motion vector difference (MVD) between the motion vector of the current block and the motion vector predictor, encode it, and output it in the form of a bitstream. That is, the MVD can be obtained by subtracting the motion vector predictor from the motion vector of the current block.
  • MVD motion vector difference
  • the prediction unit of the decoding device may obtain the motion vector difference included in the prediction information, and derive the motion vector of the current block through addition of the motion vector difference and the motion vector predictor.
  • the prediction unit of the decoding device may obtain or derive a reference picture index indicating a reference picture from the information on the prediction.
  • FIG. 9 An example of a method for constructing a motion vector predictor candidate list is shown in FIG. 9.
  • Each step in FIG. 9 may be performed by the video encoding device 100 or the video decoding device 200.
  • each step of FIG. 9 will be described based on the video decoding device 200.
  • the video decoding apparatus 200 may search for a spatial merge candidate block for motion vector prediction and insert it into the prediction candidate list (S910). Additionally, the video decoding apparatus 200 may determine whether the number of spatial candidate blocks in the prediction candidate list is less than 2 (S920).
  • the video decoding device 200 may search for temporal candidate blocks and insert them into the prediction candidate list (S930). If a temporal candidate block is not available, the video decoding apparatus 200 may construct a prediction candidate list using a zero motion vector (S940).
  • the video decoding device 200 skips the above-described steps S930 and S940 and ends construction of the prediction candidate list. You can.
  • the reference picture index can be explicitly signaled.
  • the reference picture index (refidxL0) for L0 prediction and the reference picture index (refidxL1) for L1 prediction may be signaled separately.
  • BI prediction biprediction
  • Information about the MVD derived from the encoding device may be signaled to the decoding device.
  • Information about MVD may include, for example, information indicating x and y components for the MVD absolute value and sign. In this case, information indicating whether the MVD absolute value is greater than 0 and greater than 1, and the MVD remainder may be signaled step by step. For example, information indicating whether the absolute value of MVD is greater than 1 may be signaled only when the value of flag information indicating whether the absolute value of MVD is greater than 0 is 1.
  • Information about the MVD may be composed of, for example, a syntax as shown in Table 2 below, encoded in the encoding device, and signaled to the decoding device.
  • MVD[ compIdx ] can be derived based on abs_mvd_greater0_flag[ compIdx ]*( abs_mvd_minus2[ compIdx ] + 2 )*( 1 - 2 * mvd_sign_flag[ compIdx ]).
  • compIdx (or cpIdx) represents the index of each component and can have the value of 0 or 1.
  • compIdx 0 can point to the x component, and compIdx 1 can point to the y component.
  • the MVD for L0 prediction (MVDL0) and the MVD for L1 prediction (MVDL1) may be signaled separately, and the information about the MVD may include information about MVDL0 and/or information about MVDL1.
  • the information about the MVD may include information about MVDL0 and/or information about MVDL1.
  • MVP mode when MVP mode is applied to the current block and BI prediction is applied, both information about the MVDLO and information about MVDL1 may be signaled.
  • symmetric MVD such as the example in FIG. 10 may be used considering coding efficiency.
  • signaling of some of the motion information may be omitted.
  • information about refidxL0, information about refidxL1, and information about MVDL1 are not signaled from the encoding device to the decoding device, but may be derived internally.
  • flag information e.g., symmetric MVD flag information or sym_mvd_flag syntax element
  • the value of the flag information is If it is 1, the decoding device can determine that symmetric MVD is applied to the current block.
  • information about mvp_l0_flag, mvp_l1_flag, and MVDL0 can be explicitly signaled, and in refidxL0 as described above.
  • Signaling of information about, information about refidxL1, and information about MVDL1 may be omitted and derived internally.
  • refidxL0 may be derived as an index that points to the previous reference picture closest to the current picture in POC order within referene picture list 0 (may be called list 0 or L0).
  • refidxL1 can be derived as an index that points to the next reference picture closest to the current picture in POC order within reference picture list 1 (may be called list 1 or L1). Or, for example, refidxL0 and refidxL1 can both be derived as 0, respectively. Or, for example, refidxL0 and refidxL1 may each be derived as the minimum index having the same POC difference in relation to the current picture. Specifically, for example, [POC of the current picture] - [POC of the first reference picture indicated by refidxL0] is called the first POC difference, and [POC of the second reference picture indicated by refidxL1] is called the second POC difference.
  • the value of refidxL0 pointing to the first reference picture is derived as the value of refidxL0 of the current block, and the value of refidxL1 pointing to the second reference picture is derived.
  • the value may be derived as the value of refidxL1 of the current block.
  • refidxL0 and refidxL1 of the set with the minimum difference may be derived as refidxL0 and refidxL1 of the current block.
  • MVDL1 can be derived as -MVDL0.
  • the final MV for the current block can be derived as shown in Equation 1 below.
  • Template Matching is a method of deriving a motion vector performed at the decoding stage, and refers to the most similar reference to a template (hereinafter referred to as “current template”) adjacent to the current block (e.g., current coding unit, current CU). This is a method of improving the motion information of the current block by discovering a template (hereinafter referred to as a “reference template”) within the picture.
  • the current template may be or be part of the top and/or left neighbor blocks of the current block. Additionally, the reference template may be determined to be the same size as the current template.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a template matching-based encoding/decoding method according to the present disclosure.
  • a search for a better motion vector can be performed in the surrounding area of the initial motion vector.
  • the range of the surrounding area where the search is performed may be within the [-8, +8]-pel search area centered on the initial motion vector.
  • the size of the search step for performing the search may be determined based on the AMVR mode of the current block.
  • template matching may be performed continuously with the bilateral matching process in merge mode.
  • a motion vector predictor candidate may be determined based on the template matching cost. For example, a motion vector predictor candidate (MVP candidate) that minimizes the error between the current template and the reference template may be selected. Afterwards, template matching to improve the motion vector may be performed on the selected motion vector predictor candidate. At this time, template matching to improve the motion vector may not be performed on unselected motion vector predictor candidates.
  • template matching may be a process of searching for a reference template with the highest similarity to the current template.
  • a template matching cost can be calculated to measure the similarity, and a cost function such as SAD can be used for this purpose.
  • a high template matching cost may mean that the template matching error is large and therefore the similarity between templates is low.
  • a small template matching cost may mean that the template matching error is small and therefore the similarity between templates is high.
  • the cost function for calculating the template matching cost may be a function that uses the difference between a sample value in the current template and a corresponding sample value in the reference template. Therefore, the cost function is a "difference(error)-based function” or a “difference(error)-based equation” between corresponding samples in two templates. can be referred to.
  • the template matching cost calculated by the cost function is the "difference (error)-based function value" or "difference (error)-based value" between corresponding samples in two templates. (error)-based value)".
  • ARC Adaptive Resolution Change
  • CLVS Coded Layer Video Sequence
  • RPR Reference Picture Resampling
  • reference picture resampling may include scaling and interpolation of the reference picture.
  • inter prediction can be performed based on reference pictures with different resolutions.
  • the reference picture may have a different width and/or height of the luma sample than the current picture.
  • the reference picture may be resampled. Prediction samples of the current block in the current picture may be derived based on the motion vector of the current block and the resampled reference picture.
  • the prediction mode of the current block is AMVP mode
  • possible MVD code combinations can be sorted based on the template matching cost, and an index corresponding to the actual MVD code can be derived and coded as a context model.
  • the MVD code can be derived as follows.
  • the MVD code is not directly signaled, and only sign combination index information indicating the actually selected sign combination among possible sign combinations sorted based on the template matching cost is signaled.
  • the reference picture if the reference picture is resampled, the reference picture must be scaled and interpolated to correspond to the size of the current picture to calculate the template matching cost, and this process must be performed for all possible symbol combinations. As a result, the problem of increased throughput and decreased accuracy occurs compared to the case of referring to a reference picture that has not been resampled.
  • this disclosure proposes an adaptive MVD code determination method based on whether or not the reference picture is resampled.
  • the various embodiments of the present disclosure described below are only for explaining representative aspects of the present disclosure, and may be applied individually or in combination of two or more.
  • various embodiments of the present disclosure will be described with reference to the attached drawings.
  • the MVD code may be determined differently based on whether or not the reference picture is resampled. Specifically, when the reference picture of the current block is resampled, the MVD code prediction process is skipped (or bypassed), and the MVD code can be directly obtained through the bitstream. In contrast, when the reference picture of the current block is not resampled, the MVD code can be derived from the MVD code list through an MVD code prediction process.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a method for determining MVD according to an embodiment of the present disclosure. Each step in FIG. 12 may be performed by the image decoding device 200.
  • the video decoding apparatus 200 may determine the size of the MVD to derive the MVD of the current block in inter prediction mode, for example, AMVP mode (S1210).
  • the size of the MVD may be determined based on information about the MVD size (e.g., abs_mvd_greater0_flag, etc.) obtained from the mvd_coding syntax, which will be described later.
  • the video decoding apparatus 200 may determine whether to resample the reference picture to determine the code of the MVD (S1220).
  • the MVD code determination method may vary depending on whether the reference picture is resampled. Specifically, when the reference picture of the current block is resampled ('YES' in S1220), the video decoding device 200 obtains an MVD sign flag (e.g., mvd_sign_flag) from the mvd_coding syntax, which will be described later, and adds the obtained MVD sign flag to the obtained MVD sign flag. Based on this, the MVD code can be determined (S1230). In this case, the above-described template matching-based MVD code prediction process is skipped.
  • an MVD sign flag e.g., mvd_sign_flag
  • the video decoding apparatus 200 may perform template matching-based MVD code prediction to derive the MVD code (S1240).
  • template matching-based MVD code prediction performs template matching to sort an MVD code list (or MVD code candidate list), and generates an MVD code index (or MVD code prediction index) from the sorted MVD code list. This can be performed by selecting one MVD code candidate based on (e.g., mvd_sign_pair_idx).
  • the above-described MVD determination method can be individually performed for each reference picture list or prediction direction using the mvd_coding syntax. For example, for bi-directional prediction, MVD can be determined separately for each of the L0 and L1 directions. As a result, whether to resample the reference picture and whether to perform MVD code prediction based on it may also be determined differently depending on the reference picture list or prediction direction.
  • the mvd_coding syntax may include abs_mvd_greater0_flag, abs_mvd_greater1_flag, and abs_mvd_minus2 as information about the MVD size.
  • [0] and [1] represent each component of the MVD.
  • [0] may represent the x component of the MVD
  • [1] may represent the y component of the MVD.
  • the syntax element abs_mvd_greater0_flag may indicate whether the absolute value of each component of the MVD is greater than 0.
  • syntax element abs_mvd_greater1_flag may indicate whether the absolute value of each component of the MVD is greater than 1. If the absolute value of each component of the MVD is greater than 1, the syntax element abs_mvd_minus2 may be further signaled. The value obtained by adding 2 to the syntax element abs_mvd_minus2 can represent the absolute value of each component of the MVD.
  • the mvd_coding syntax may include mvd_sign_flag as information about the MVD code.
  • the syntax element mvd_sign_flag can (directly) represent the sign of each component of the MVD. For example, if mvd_sign_flag[ 0 ] is 0, the x component of MVD may have a positive value. In contrast, when mvd_sign_flag[ 0 ] is 1, the x component of MVD may have a negative value.
  • MVD code at the decoding stage can be derived through the above-described MVD code prediction process.
  • Table 4 shows an example of the mvd_coding syntax structure including the MVD code index.
  • the syntax element mvd_sign_pair_idx may be encoded/signaled based on fixed length coding (FLC), variable length coding (VLC), or arithmetic coding.
  • FLC fixed length coding
  • VLC variable length coding
  • FLC arithmetic coding
  • CABAC context adaptive binary arithmetic coding
  • Exp-Golomb coding based on variable length coding
  • FLC fixed length coding
  • FIG. 13 A specific example of the MVD determination method based on the syntax structures in Tables 3 and 4 is shown in FIG. 13. Each step in FIG. 13 may be performed by the image decoding device 200.
  • the image decoding device 200 may obtain inter prediction direction information of the current block from a bitstream (S1310) and determine the inter prediction direction of the current block based on the obtained information (S1312).
  • inter prediction direction information is information indicating the prediction direction (e.g., L0 prediction, L1 prediction, or BI prediction) of the current block, and may be the syntax element inter_pred_idc described above with reference to Table 1.
  • the video decoding device 200 may set predetermined control variables startRefList and endRefList to 0, respectively (S1314). Alternatively, if the obtained information indicates L1 prediction ('1' in S1312), the video decoding device 200 may set the control variables startRefList and endRefList to 1, respectively (S1316). Alternatively, when the obtained inter prediction direction information indicates BI prediction ('2' in S1312), the video decoding device 200 may set the control variable startRefList to 0 and the control variable endRefList to 1 (S1318 ).
  • the video decoding device 200 initializes the variable refPicList representing the reference picture list of the current block to the same value as the control variable startRefList (S1320), and determines whether the variable refPicList is less than or equal to the control variable endRefList (S1322) ), it is possible to decide whether to perform MVD sign prediction.
  • the fact that the variable refPicList is greater than the control variable endRefList may mean that the MVD code has been determined for all reference picture lists or prediction directions of the current block.
  • the video decoding device 200 determines whether the reference picture of the current block specified by the reference picture list and the reference picture index has been resampled (S1340).
  • the MVD code prediction process e.g., mvd_sign_flag
  • the video decoding device 200 generates an MVD indicating the MVD code of the current block among the MVD code candidates.
  • a sign index e.g., mvd_sign_pair_idx
  • the MVD code candidate can be expressed as a combination of the codes of each component of the MVD, for example, '(0, 0), (0, 1), (1, 0) or (1, 1) ( Here, it may be any one of '0: positive sign, 1: negative sign)'.
  • the video decoding apparatus 200 may perform template matching to sort the MVD code list. Specifically, the video decoding device 200 may calculate a template matching cost for all MVD code candidates in the MVD code list (S1362) and sort the MVD code candidates based on the calculated template matching cost (S1364). ). In one example, the sorting may be performed in ascending order of template matching cost. That is, the lower the template matching cost, the smaller the index value can be assigned within the MVD code list. Meanwhile, for MVD code candidates with the same template matching cost, the original order is applied as is, or a predefined order (e.g., ( 0, 0 ) ⁇ ( 0, 1 ) ⁇ ( 1, 0 ) ⁇ ( 1, 1 )) can be applied.
  • a predefined order e.g., ( 0, 0 ) ⁇ ( 0, 1 ) ⁇ ( 1, 0 )
  • the video decoding apparatus 200 may derive the MVD code of the current block by selecting an MVD code candidate from the sorted MVD code list based on the obtained MVD code index (e.g., mvd_sign_pair_idx) (S1366).
  • MVD code index e.g., mvd_sign_pair_idx
  • the MVD sign list is sorted (S1362 and S1364) based on the template matching cost, but the above order is only an example. Therefore, the embodiments of the present disclosure are not limited thereto.
  • the MVD code index may be obtained after sorting the MVD code list based on the template matching cost.
  • the video decoding device 200 increases the variable refPicList by 1 (S1370), returns to step S1322, and repeats the above-described process for the remaining reference picture lists. .
  • step S1322 if the above-mentioned variable refPicList is greater than the control variable endRefList ('NO' in S1322), the video decoding device 200 determines that the MVD code for all reference picture lists or prediction directions of the current block All processes described above can be concluded as determined.
  • the MVD code prediction process can be performed only when the reference picture of the current block is not resampled. Accordingly, the problems of increasing throughput and decreasing accuracy that occur by performing template matching-based MVD code prediction on the RPR reference picture can be solved. This beneficial effect may be more noticeable in certain applications, such as low latency applications.
  • whether the MVD code list is sorted may be determined based on whether the reference picture is resampled. More specifically, the above-described MVD sign prediction process is performed regardless of whether the reference picture is resampled, but sorting of the MVD sign list based on template matching can be performed only when the corresponding reference picture is not resampled. That is, if the reference picture of the current block is resampled, the process of sorting the MVD code list based on template matching can be skipped, and in this case, the MVD code can be derived from a predefined MVD code list.
  • FIG. 14 is a flowchart showing a method for determining MVD according to an embodiment of the present disclosure. Each step in FIG. 14 may be performed by the image decoding device 200.
  • the video decoding apparatus 200 may determine the size of the MVD to derive the MVD of the current block in inter prediction mode, for example, AMVP mode (S1410).
  • the size of the MVD may be determined based on information about the MVD size (e.g., abs_mvd_greater0_flag, etc.) obtained from the mvd_coding syntax, which will be described later.
  • the video decoding apparatus 200 may determine whether to resample the reference picture to determine the MVD code prediction method (S1420).
  • Whether or not template matching is performed may vary depending on whether the reference picture is resampled. Specifically, when the reference picture of the current block is resampled ('YES' in S1420), the video decoding apparatus 200 may derive an MVD code from a predefined MVD code list (S1430). In this case, the above-described template matching-based MVD code list sorting process is skipped.
  • the video decoding apparatus 200 may perform template matching-based MVD code prediction to derive the MVD code (S1440).
  • the template matching-based MVD sign prediction as described above, performs template matching to sort the MVD sign list, and the sorted MVD based on the MVD sign index (or MVD sign prediction index) (e.g., mvd_sign_pair_idx). This can be performed by selecting the MVD code of the current block from the code list.
  • the above-described MVD determination method can be individually performed for each reference picture list or prediction direction using the mvd_coding syntax.
  • An example of the mvd_coding syntax structure applicable to Example 2 of the present disclosure is shown in Table 5 below.
  • Table 5 An example of the mvd_coding syntax structure applicable to Example 2 of the present disclosure is shown in Table 5 below.
  • descriptions of content that overlaps with the above-mentioned Tables 3 and 4 will be omitted and the explanation will focus on the differences.
  • the mvd_coding syntax may not include the syntax element mvd_sign_flag indicating the sign of each component of the MVD. This is because in Embodiment 2 of the present disclosure, the MVD code prediction process can be performed even when the reference picture is resampled.
  • the mvd_coding syntax may include a syntax element mvd_sign_pair_idx that indicates the MVD code of the current block among MVD code candidates.
  • mvd_sign_pair_idx can be signaled only when at least one of the absolute values of each component of the MVD is greater than 0 (i.e., (abs_mvd_greater0_flag[ 1 ]
  • abs_mvd_greater0_flag[ 1 ]) true).
  • mvd_sign_pair_idx can be signaled regardless of whether the reference picture is resampled (i.e., isRPR(refList, ref_idx_lx)). This means that in Example 2 of the present disclosure, the MVD code prediction process using mvd_sign_pair_idx is performed using the reference picture This is because it can be performed even if is resampled.
  • mvd_sign_pair_idx may be encoded based on fixed length coding (FLC), variable length coding (VLC), or arithmetic coding.
  • FLC fixed length coding
  • VLC variable length coding
  • a different number of encoding bits may be assigned to mvd_sign_pair_idx depending on the number of components greater than 0 among the absolute values of each component of the MVD.
  • mvd_sign_pair_idx For example, if the absolute values of the x and y components of the MVD are both greater than 0, 2 bits may be allocated to mvd_sign_pair_idx to indicate any one of the four MVD sign candidates. In contrast, when the absolute value of only one of the x and y components of the MVD is greater than 0, 1 bit may be assigned to mvd_sign_pair_idx to indicate one of the two MVD sign candidates for the component greater than 0. . In this way, by adaptively controlling the number of coding bits of mvd_sign_pair_idx based on the absolute value (or size) of each component of the MVD, the number of bits can be reduced and coding efficiency can be further improved.
  • Table 6 An example of the mvd_coding syntax structure considering adaptive control of the number of encoding bits is shown in Table 6 below.
  • FIG. 15 A specific example of the MVD determination method based on the syntax structure of Table 5 or Table 6 is shown in FIG. 15. Each step in FIG. 15 may be performed by the video decoding device 200.
  • the video decoding device 200 obtains inter prediction direction information (e.g., inter_pred_idc) of the current block from the bitstream (S1510) and determines the inter prediction direction of the current block based on the obtained information. (S1512).
  • inter_pred_idc inter prediction direction information
  • the video decoding device 200 may set the variables startRefList and endRefList to 0, respectively (S1514). Alternatively, if the obtained information indicates L1 prediction ('1' in S1512), the video decoding device 200 may set the control variables startRefList and endRefList to 1, respectively (S1516). Alternatively, when the obtained information indicates BI prediction ('2' in S1512), the video decoding device 200 may set the control variable startRefList to 0 and the control variable endRefList to 1 (S1518). .
  • the video decoding device 200 initializes the variable refPicList representing the reference picture list of the current block to the same value as the control variable startRefList (S1520), and determines whether the variable refPicList is less than or equal to the control variable endRefList (S1522) ), you can decide whether to perform the subsequent process.
  • the video decoding device 200 provides an MVP index and a reference picture indicating a candidate included in the MVP candidate list.
  • An index e.g., refPicIdx
  • information about the MVD size e.g., abs_mvd_greater0_flag, etc.
  • the video decoding device 200 may obtain the MVD code index (e.g., mvd_sign_pair_idx) described above with reference to Table 5 from the bitstream (S1534).
  • the MVD code index can be obtained from the bitstream regardless of whether the reference picture is resampled, and in this respect, it may be different from the MVD code determination method (FIG. 14) according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • the image decoding apparatus 200 can determine whether the reference picture of the current block specified by the reference picture list and the reference picture index has been resampled (S1540).
  • An example of the predefined MVD code list is shown in Table 7 below.
  • the video decoding device 200 can perform template matching to sort the MVD code list.
  • the video decoding device 200 may calculate a template matching cost for all MVD code candidates in the MVD code list (S1560) and sort the MVD code candidates based on the calculated template matching cost (S1564). ).
  • the sorting may be performed in ascending order of template matching cost. That is, the lower the template matching cost, the smaller the index value can be assigned within the MVD code list.
  • the original order is applied as is, or a predefined order (e.g., ( 0, 0 ) ⁇ ( 0, 1 ) ⁇ ( 1, 0 ) ⁇ ( 1, 1 )) can be applied.
  • a predefined order e.g., ( 0, 0 ) ⁇ ( 0, 1 ) ⁇ ( 1, 0 ) ⁇ ( 1, 1 )
  • the video decoding apparatus 200 may derive the MVD code of the current block by selecting a candidate from the MVD code list based on the MVD code index (e.g., mvd_sign_pair_idx) obtained in step S1534 (S1570).
  • the MVD code list used to derive the MVD code may be the MVD code list set in step S1550.
  • the MVD code list used to derive the MVD code may be the MVD code list sorted in steps S1560 and S1562.
  • the video decoding device 200 increases the variable refPicList by 1 (S1580), returns to step S1522, and repeats the above-described process for the remaining reference picture lists. .
  • step S1522 if the above-mentioned variable refPicList is greater than the control variable endRefList ('NO' in S1522), the video decoding device 200 determines that the MVD code for all reference picture lists or prediction directions of the current block is All processes described above can be concluded as determined.
  • the MVD code prediction process can be performed even when the reference picture of the current block is resampled.
  • sorting of the MVD code list based on template matching can be performed only when the corresponding reference picture is not resampled. Accordingly, the problems of increasing throughput and decreasing accuracy that occur by performing template matching-based MVD code list sorting on the RPR reference picture can be solved.
  • Figure 16 is a flowchart showing an image encoding method according to an embodiment of the present disclosure.
  • the video encoding method of FIG. 16 may be performed by the video encoding device 100 of FIG. 2.
  • the image encoding apparatus 100 can generate a prediction sample of the current block by deriving a motion vector and a reference picture of the current block and performing inter prediction based on the derived motion vector and reference picture. (S1610).
  • the motion vector difference (MVD) of the current block may be derived based on the motion vector and motion vector predictor (MVP) of the current block. (S1620). And, inter prediction information including information about the size and sign of the derived MVD may be encoded in the bitstream (S1630).
  • Information about the MVD code may be determined differently based on whether the reference picture is resampled. At least one of the various embodiments of the present disclosure may be applied to determine information about the sign of the MVD.
  • the information about the sign of the MVD includes an MVD sign flag (e.g., mvd_sign_flag) indicating the sign of the MVD. can do.
  • the MVD sign index e.g., mvd_sign_pair_idx
  • the information about the MVD code may include an MVD code index indicating one of the MVD code candidates included in the MVD code list determined based on whether the reference picture is resampled.
  • MVD code candidates included in the MVD code list may have different sorting orders within the MVD code list based on whether or not the reference picture is resampled. Specifically, based on the reference picture of the current block being resampled (i.e., RPR case), MVD code candidates may have a predefined first sort order within the MVD code list. An example of the first sort order is as described above with reference to Table 6.
  • the MVD code candidates have a second sort order determined based on the template matching cost of each of the MVD code candidates in the MVD code list.
  • the fact that the MVD code candidates have a second sort order may mean that the MVD code list is sorted based on template matching.
  • Figure 17 is a flowchart showing a video decoding method according to an embodiment of the present disclosure.
  • the image decoding method of FIG. 17 may be performed by the image decoding apparatus 200 of FIG. 3.
  • the video decoding apparatus 200 determines the motion vector difference (MVD) of the current block (S1710), and determines the determined MVD and the motion vector predictor (MVP) of the current block. ), the motion vector of the current block can be derived (S1720). Then, the video decoding apparatus 200 may generate a prediction sample of the current block by performing inter prediction based on the derived motion vector and the reference picture of the current block (S1730).
  • MVD motion vector difference
  • MVP motion vector predictor
  • the sign of the MVD may be determined differently based on whether or not the reference picture is resampled. At least one of the various embodiments of the present disclosure may be applied to determine the sign of the MVD.
  • the sign of the MVD may be determined (directly) based on the MVD sign flag (e.g., mvd_sign_flag) obtained from the bitstream.
  • the code of the MVD may be derived from a predetermined MVD code list.
  • the MVD code may be derived from an MVD code list determined based on whether the reference picture is resampled.
  • MVD code candidates included in the MVD code list may have different sorting orders within the MVD code list based on whether or not the reference picture is resampled. Specifically, based on the reference picture of the current block being resampled (i.e., RPR case), MVD code candidates may have a predefined first sort order within the MVD code list.
  • the MVD code candidates have a second sort order determined based on the template matching cost of each of the MVD code candidates in the MVD code list.
  • the MVD code and information related thereto may be adaptively determined based on whether or not the reference picture is resampled. Accordingly, the problems of increased throughput and decreased accuracy that occur during the prediction process of the MVD code can be resolved.
  • Exemplary methods of the present disclosure are expressed as a series of operations for clarity of explanation, but this is not intended to limit the order in which the steps are performed, and each step may be performed simultaneously or in a different order, if necessary.
  • other steps may be included in addition to the exemplified steps, some steps may be excluded and the remaining steps may be included, or some steps may be excluded and additional other steps may be included.
  • a video encoding device or video decoding device that performs a predetermined operation may perform an operation (step) that checks performance conditions or situations for the corresponding operation (step). For example, when it is described that a predetermined operation is performed when a predetermined condition is satisfied, the video encoding device or video decoding device performs an operation to check whether the predetermined condition is satisfied and then performs the predetermined operation. You can.
  • various embodiments of the present disclosure may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • one or more ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs Field Programmable Gate Arrays
  • general purpose It can be implemented by a processor (general processor), controller, microcontroller, microprocessor, etc.
  • video decoding devices and video encoding devices to which embodiments of the present disclosure are applied include real-time communication devices such as multimedia broadcasting transmission and reception devices, mobile communication terminals, home cinema video devices, digital cinema video devices, surveillance cameras, video conversation devices, and video communications. , mobile streaming devices, storage media, camcorders, video on demand (VoD) service provision devices, OTT video (Over the top video) devices, Internet streaming service provision devices, three-dimensional (3D) video devices, video phone video devices, and medical applications. It may be included in a video device, etc., and may be used to process video signals or data signals.
  • OTT video (Over the top video) devices may include game consoles, Blu-ray players, Internet-connected TVs, home theater systems, smartphones, tablet PCs, and DVRs (Digital Video Recorders).
  • Figure 18 is a diagram illustrating a content streaming system to which an embodiment according to the present disclosure can be applied.
  • a content streaming system to which an embodiment of the present disclosure 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, camcorders, etc. into digital data, generates a bitstream, and transmits it to the streaming server.
  • multimedia input devices such as smartphones, cameras, camcorders, 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 disclosure 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.
  • the scope of the present disclosure is software or machine-executable instructions (e.g., operating system, application, firmware, program, etc.) that cause operations according to the methods of various embodiments to be executed on a device or computer, and such software or It includes non-transitory computer-readable medium in which instructions, etc. are stored and can be executed on a device or computer.
  • software or machine-executable instructions e.g., operating system, application, firmware, program, etc.
  • Embodiments according to the present disclosure can be used to encode/decode images.

Landscapes

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

Abstract

영상 부호화/복호화 방법 및 장치가 제공된다. 본 개시에 따른 영상 복호화 방법은, 현재 블록의 움직임 벡터 차분값(motion vector difference, MVD)을 결정하는 단계, 상기 결정된 MVD 및 상기 현재 블록의 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP)에 기반하여 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 도출하는 단계, 및 상기 도출된 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 참조 픽처에 기반하여 상기 현재 블록의 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 MVD의 부호는 상기 참조 픽처의 리샘플링 여부에 기반하여 결정될 수 있다.

Description

MVD 부호 예측에 기반한 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장하는 기록 매체
본 개시는 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장하는 기록 매체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 MVD 부호 예측에 기반한 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 본 개시의 영상 부호화 방법/장치에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 기록 매체에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 영상 및 UHD(Ultra High Definition) 영상과 같은 고해상도, 고품질의 영상에 대한 수요가 다양한 분야에서 증가하고 있다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상 데이터에 비해 상대적으로 전송되는 정보량 또는 비트량이 증가하게 된다. 전송되는 정보량 또는 비트량의 증가는 전송 비용과 저장 비용의 증가를 초래한다.
이에 따라, 고해상도, 고품질 영상의 정보를 효과적으로 전송하거나 저장하고, 재생하기 위한 고효율의 영상 압축 기술이 요구된다.
본 개시는 부호화/복호화 효율이 향상된 영상 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 참조 픽처 리샘플링 여부에 기반하여 적응적 MVD 부호 예측을 수행하는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 경우에만 MVD 부호 예측을 수행하는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 참조 픽처가 리샘플링된 경우 기정의된 MVD 부호 리스트로부터 MVD 부호를 유도하는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 본 개시에 따른 영상 부호화 방법 또는 장치에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 본 개시에 따른 영상 복호화 장치에 의해 수신되고 복호화되어 영상의 복원에 이용되는 비트스트림을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 본 개시에 따른 영상 부호화 방법 또는 장치에 의해 생성된 비트스트림을 전송하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 일 양상에 따른 영상 복호화 방법은, 현재 블록의 움직임 벡터 차분값(motion vector difference, MVD)을 결정하는 단계, 상기 결정된 MVD 및 상기 현재 블록의 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP)에 기반하여 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 도출하는 단계, 및 상기 도출된 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 참조 픽처에 기반하여 상기 현재 블록의 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 MVD의 부호는 상기 참조 픽처의 리샘플링 여부에 기반하여 결정될 수 있다.
본 개시의 다른 양상에 따른 영상 복호화 장치는, 메모리 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하며, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 현재 블록의 움직임 벡터 차분값(motion vector difference, MVD)을 결정하고, 상기 결정된 MVD 및 상기 현재 블록의 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP)에 기반하여 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 도출하며, 상기 도출된 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 참조 픽처에 기반하여 상기 현재 블록의 예측 샘플을 생성하되, 상기 MVD의 부호는 상기 참조 픽처의 리샘플링 여부에 기반하여 결정될 수 있다.
본 개시의 또 다른 양상에 따른 영상 부호화 방법은, 현재 블록의 움직임 벡터 및 참조 픽처에 기반하여 상기 현재 블록의 예측 샘플을 생성하는 단계, 상기 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP)에 기반하여 상기 현재 블록의 움직임 벡터 차분값(motion vector difference, MVD)을 도출하는 단계, 및 상기 MVD의 크기 및 부호에 관한 정보를 포함하는 인터 예측 정보를 부호화하는 단계를 포함하고, 상기 MVD의 부호에 관한 정보는 상기 참조 픽처의 리샘플링 여부에 기반하여 결정될 수 있다.
본 개시의 또 다른 양상에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는, 본 개시의 영상 부호화 방법 또는 영상 부호화 장치에 의해 생성된 비트스트림을 저장할 수 있다.
본 개시의 또 다른 양상에 따른 전송 방법은, 본 개시의 영상 부호화 장치 또는 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 개시에 따르면, 부호화/복호화 효율이 향상된 영상 부호화/복호화 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 참조 픽처 리샘플링 여부에 기반하여 적응적 MVD 부호 예측을 수행하는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 경우에만 MVD 부호 예측을 수행하는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 참조 픽처가 리샘플링된 경우 기정의된 MVD 부호 리스트로부터 MVD 부호를 유도하는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 본 개시에 따른 영상 부호화 방법 또는 장치에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 본 개시에 따른 영상 복호화 장치에 의해 수신되고 복호화되어 영상의 복원에 이용되는 비트스트림을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 본 개시에 따른 영상 부호화 방법 또는 장치에 의해 생성된 비트스트림을 전송하는 방법이 제공될 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 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 비디오 코딩 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 영상 부호화 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 영상 복호화 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 영상 부호화 장치(100)의 인터 예측부(180)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 인터 예측에 기반하여 영상을 인코딩하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 영상 복호화 장치(200)의 인터 예측부(260)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 인터 예측에 기반하여 영상을 디코딩하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 인터 예측 방법을 나타 흐름도이다.
도 9는 움직임 벡터 예측자 후보 리스트를 구성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 symmetric MVD 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 개시에 따른 템플릿 매칭 기반 부호화/복호화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 MVD 결정 방법을 나타낸 흐름도들이다.
도 14 및 도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 MVD 결정 방법을 나타낸 흐름도들이다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 17은 본 개시의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 18은 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 컨텐츠 스트리밍 시스템을 예시적으로 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 개시의 실시예를 설명함에 있어서 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 도면에서 본 개시에 대한 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 개시에 있어서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 "연결", "결합" 또는 "접속"되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결관계뿐만 아니라, 그 중간에 또 다른 구성요소가 존재하는 간접적인 연결관계도 포함할 수 있다. 또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소를 "포함한다" 또는 "가진다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 또 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 개시에 있어서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 특별히 언급되지 않는 한 구성요소들간의 순서 또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 따라서, 본 개시의 범위 내에서 일 실시예에서의 제1 구성요소는 다른 실시예에서 제2 구성요소라고 칭할 수도 있고, 마찬가지로 일 실시예에서의 제2 구성요소를 다른 실시예에서 제1 구성요소라고 칭할 수도 있다.
본 개시에 있어서, 서로 구별되는 구성요소들은 각각의 특징을 명확하게 설명하기 위함이며, 구성요소들이 반드시 분리되는 것을 의미하지는 않는다. 즉, 복수의 구성요소가 통합되어 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있고, 하나의 구성요소가 분산되어 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있다. 따라서, 별도로 언급하지 않더라도 이와 같이 통합된 또는 분산된 실시예도 본 개시의 범위에 포함된다.
본 개시에 있어서, 다양한 실시예에서 설명하는 구성요소들이 반드시 필수적인 구성요소들은 의미하는 것은 아니며, 일부는 선택적인 구성요소일 수 있다. 따라서, 일 실시예에서 설명하는 구성요소들의 부분집합으로 구성되는 실시예도 본 개시의 범위에 포함된다. 또한, 다양한 실시예에서 설명하는 구성요소들에 추가적으로 다른 구성요소를 포함하는 실시예도 본 개시의 범위에 포함된다.
본 개시는 영상의 부호화 및 복호화에 관한 것으로서, 본 개시에서 사용되는 용어는, 본 개시에서 새롭게 정의되지 않는 한 본 개시가 속한 기술 분야에서 통용되는 통상의 의미를 가질 수 있다.
본 개시에서 "픽처(picture)"는 일반적으로 특정 시간대의 하나의 영상을 나타내는 단위를 의미하며, 슬라이스(slice)/타일(tile)은 픽처의 일부를 구성하는 부호화 단위로서, 하나의 픽처는 하나 이상의 슬라이스/타일로 구성될 수 있다. 또한, 슬라이스/타일은 하나 이상의 CTU(coding tree unit)를 포함할 수 있다.
본 개시에서 "픽셀(pixel)" 또는 "펠(pel)"은 하나의 픽처(또는 영상)를 구성하는 최소의 단위를 의미할 수 있다. 또한, 픽셀에 대응하는 용어로서 "샘플(sample)"이 사용될 수 있다. 샘플은 일반적으로 픽셀 또는 픽셀의 값을 나타낼 수 있으며, 루마(luma) 성분의 픽셀/픽셀값만을 나타낼 수도 있고, 크로마(chroma) 성분의 픽셀/픽셀값만을 나타낼 수도 있다.
본 개시에서 "유닛(unit)"은 영상 처리의 기본 단위를 나타낼 수 있다. 유닛은 픽처의 특정 영역 및 해당 영역에 관련된 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유닛은 경우에 따라서 "샘플 어레이", "블록(block)" 또는 "영역(area)" 등의 용어와 혼용하여 사용될 수 있다. 일반적인 경우, MxN 블록은 M개의 열과 N개의 행으로 이루어진 샘플들(또는 샘플 어레이) 또는 변환 계수(transform coefficient)들의 집합(또는 어레이)을 포함할 수 있다.
본 개시에서 "현재 블록"은 "현재 코딩 블록", "현재 코딩 유닛", "부호화 대상 블록", "복호화 대상 블록" 또는 "처리 대상 블록" 중 하나를 의미할 수 있다. 예측이 수행되는 경우, "현재 블록"은 "현재 예측 블록" 또는 "예측 대상 블록"을 의미할 수 있다. 변환(역변환)/양자화(역양자화)가 수행되는 경우, "현재 블록"은 "현재 변환 블록" 또는 "변환 대상 블록"을 의미할 수 있다. 필터링이 수행되는 경우, "현재 블록"은 "필터링 대상 블록"을 의미할 수 있다.
본 개시에서 "현재 블록"은 크로마 블록이라는 명시적인 기재가 없는 한 루마 성분 블록과 크로마 성분 블록을 모두 포함하는 블록 또는 "현재 블록의 루마 블록"을 의미할 수 있다. 현재 블록의 루마 성분 블록은 명시적으로 "루마 블록" 또는 "현재 루마 블록"과 같이 루마 성분 블록이라는 명시적인 기재를 포함하여 표현될 수 있다. 또한, 현재 블록의 크로마 성분 블록은 명시적으로 "크로마 블록" 또는 "현재 크로마 블록"과 같이 크로마 성분 블록이라는 명시적인 기재를 포함하여 표현될 수 있다.
본 개시에서 "/"와 ","는 "및/또는"으로 해석될 수 있다. 예를 들어, "A/B"와 "A, B"는 "A 및/또는 B"로 해석될 수 있다. 또한, "A/B/C"와 "A, B, C"는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나"를 의미할 수 있다.
본 개시에서 "또는"은 "및/또는"으로 해석될 수 있다. 예를 들어, "A 또는 B"는, 1) "A" 만을 의미하거나 2) "B" 만을 의미하거나, 3) "A 및 B"를 의미할 수 있다. 또는, 본 개시에서 "또는"은 "추가적으로 또는 대체적으로(additionally or alternatively)"를 의미할 수 있다.
비디오 코딩 시스템 개요
도 1은 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 비디오 코딩 시스템을 개략적으로 나타낸 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.
전송부(13)는 비트스트림 형태로 출력된 부호화된 비디오/영상 정보 또는 데이터를 획득할 수 있으며, 이를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 복호화 장치(20)의 수신부(21) 또는 다른 외부 객체로 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. 전송부(13)는 부호화 장치(12)와는 별개의 전송 장치로 구비될 수 있으며, 이 경우 전송 장치는 비트스트림 형태로 출력된 부호화된 비디오/영상 정보 또는 데이터를 획득하는 적어도 하나의 프로세서와 이를 파일 또는 스트리밍 형태로 전달하는 전송부를 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.
렌더링부(23)는 복호화된 비디오/영상을 렌더링할 수 있다. 렌더링된 비디오/영상은 디스플레이부를 통하여 디스플레이될 수 있다.
영상 부호화 장치 개요
도 2는 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 영상 부호화 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 영상 부호화 장치(100)는 영상 분할부(110), 감산부(115), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 가산부(155), 필터링부(160), 메모리(170), 인터 예측부(180), 인트라 예측부(185) 및 엔트로피 인코딩부(190)를 포함할 수 있다. 인터 예측부(180) 및 인트라 예측부(185)는 합쳐서 "예측부"라고 지칭될 수 있다. 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150)는 레지듀얼(residual) 처리부에 포함될 수 있다. 레지듀얼 처리부는 감산부(115)를 더 포함할 수도 있다.
영상 부호화 장치(100)를 구성하는 복수의 구성부들의 전부 또는 적어도 일부는 실시예에 따라 하나의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어, 인코더 또는 프로세서)로 구현될 수 있다. 또한 메모리(170)는 DPB(decoded picture buffer)를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구현될 수 있다.
영상 분할부(110)는 영상 부호화 장치(100)에 입력된 입력 영상(또는, 픽처, 프레임)을 하나 이상의 처리 유닛(processing unit)으로 분할할 수 있다. 일 예로, 상기 처리 유닛은 코딩 유닛(coding unit, CU)이라고 불릴 수 있다. 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛(coding tree unit, CTU) 또는 최대 코딩 유닛(largest coding unit, LCU)을 QT/BT/TT (Quad-tree/binary-tree/ternary-tree) 구조에 따라 재귀적으로(recursively) 분할함으로써 획득될 수 있다. 예를 들어, 하나의 코딩 유닛은 쿼드 트리 구조, 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리 트리 구조를 기반으로 하위(deeper) 뎁스의 복수의 코딩 유닛들로 분할될 수 있다. 코딩 유닛의 분할을 위해, 쿼드 트리 구조가 먼저 적용되고 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리 트리 구조가 나중에 적용될 수 있다. 더 이상 분할되지 않는 최종 코딩 유닛을 기반으로 본 개시에 따른 코딩 절차가 수행될 수 있다. 최대 코딩 유닛이 바로 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있고, 최대 코딩 유닛을 분할하여 획득한 하위 뎁스의 코딩 유닛이 최종 코닛 유닛으로 사용될 수도 있다. 여기서 코딩 절차라 함은 후술하는 예측, 변환 및/또는 복원 등의 절차를 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 코딩 절차의 처리 유닛은 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)일 수 있다. 상기 예측 유닛 및 상기 변환 유닛은 각각 상기 최종 코딩 유닛으로부터 분할 또는 파티셔닝될 수 있다. 상기 예측 유닛은 샘플 예측의 단위일 수 있고, 상기 변환 유닛은 변환 계수를 유도하는 단위 및/또는 변환 계수로부터 레지듀얼 신호(residual signal)를 유도하는 단위일 수 있다.
예측부(인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185))는 처리 대상 블록(현재 블록)에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부는 현재 블록 또는 CU 단위로 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있다. 예측부는 현재 블록의 예측에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전달할 수 있다. 예측에 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(190)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
인트라 예측부(185)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 상기 참조되는 샘플들은 인트라 예측 모드 및/또는 인트라 예측 기법에 따라 상기 현재 블록의 주변(neighbor)에 위치할 수 있고, 또는 떨어져서 위치할 수도 있다. 인트라 예측 모드들은 복수의 비방향성 모드와 복수의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 비방향성 모드는 예를 들어 DC 모드 및 플래너 모드(Planar 모드)를 포함할 수 있다. 방향성 모드는 예측 방향의 세밀한 정도에 따라, 예를 들어 33개의 방향성 예측 모드 또는 65개의 방향성 예측 모드를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시로서 설정에 따라 그 이상 또는 그 이하의 개수의 방향성 예측 모드들이 사용될 수 있다. 인트라 예측부(185)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측부(180)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록을 유도할 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기반하여 움직임 정보를 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측할 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 방향(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다. 인터 예측의 경우, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 상기 참조 블록을 포함하는 참조 픽처와 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 상기 시간적 주변 블록은 동일 위치 참조 블록(collocated reference block), 동일 위치 CU(colCU) 등의 이름으로 불릴 수 있다. 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일 위치 픽처(collocated picture, colPic)라고 불릴 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(180)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출하기 위하여 어떤 후보가 사용되는지를 지시하는 정보를 생성할 수 있다. 다양한 예측 모드를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 예를 들어 스킵 모드와 머지 모드의 경우에, 인터 예측부(180)는 주변 블록의 움직임 정보를 현재 블록의 움직임 정보로 이용할 수 있다. 스킵 모드의 경우, 머지 모드와 달리 레지듀얼 신호가 전송되지 않을 수 있다. 움직임 정보 예측(motion vector prediction, MVP) 모드의 경우, 주변 블록의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor)로 이용하고, 움직임 벡터 차분(motion vector difference) 및 움직임 벡터 예측자에 대한 지시자(indicator)를 부호화함으로써 현재 블록의 움직임 벡터를 시그널링할 수 있다. 움직임 벡터 차분은 현재 블록의 움직임 벡터와 움직임 벡터 예측자 간의 차이를 의미할 수 있다.
예측부는 후술하는 다양한 예측 방법 및/또는 예측 기법을 기반으로 예측 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 예측부는 현재 블록의 예측을 위해 인트라 예측 또는 인터 예측을 적용할 수 있을 뿐 아니라, 인트라 예측과 인터 예측을 동시에 적용할 수 있다. 현재 블록의 예측을 위해 인트라 예측과 인터 예측을 동시에 적용하는 예측 방법은 combined inter and intra prediction (CIIP)라고 불릴 수 있다. 또한, 예측부는 현재 블록의 예측을 위해 인트라 블록 카피(intra block copy, IBC)를 수행할 수도 있다. 인트라 블록 카피는 예를 들어 SCC(screen content coding) 등과 같이 게임 등의 컨텐츠 영상/동영상 코딩을 위하여 사용될 수 있다. IBC는 현재 블록으로부터 소정의 거리만큼 떨어진 위치의 현재 픽처 내 기복원된 참조 블록을 이용하여 현재 블록을 예측하는 방법이다. IBC가 적용되는 경우, 현재 픽처 내 참조 블록의 위치는 상기 소정의 거리에 해당하는 벡터(블록 벡터)로서 부호화될 수 있다. IBC는 기본적으로 현재 픽처 내에서 예측을 수행하나, 현재 픽처 내에서 참조 블록을 도출하는 점에서, 인터 예측과 유사하게 수행될 수 있다. 즉 IBC는 본 개시에서 설명되는 인터 예측 기법들 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
예측부를 통해 생성된 예측 신호는 복원 신호를 생성하기 위해 이용되거나 레지듀얼 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 감산부(115)는 입력 영상 신호(원본 블록, 원본 샘플 어레이)로부터 예측부에서 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플 어레이)를 감산하여 레지듀얼 신호(residual signal, 잔여 블록, 잔여 샘플 어레이)를 생성할 수 있다. 생성된 레지듀얼 신호는 변환부(120)로 전송될 수 있다.
변환부(120)는 레지듀얼 신호에 변환 기법을 적용하여 변환 계수들(transform coefficients)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 변환 기법은 DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), KLT(Karhunen-Loeve Transform), GBT(Graph-Based Transform), 또는 CNT(Conditionally Non-linear Transform) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, GBT는 픽셀 간의 관계 정보를 그래프로 표현한다고 할 때 이 그래프로부터 얻어진 변환을 의미한다. CNT는 이전에 복원된 모든 픽셀(all previously reconstructed pixel)을 이용하여 예측 신호를 생성하고 그에 기반하여 획득되는 변환을 의미한다. 변환 과정은 정사각형의 동일한 크기를 갖는 픽셀 블록에 적용될 수도 있고, 정사각형이 아닌 가변 크기의 블록에도 적용될 수 있다.
양자화부(130)는 변환 계수들을 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(양자화된 변환 계수들에 관한 정보)를 인코딩하여 비트스트림으로 출력할 수 있다. 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보는 레지듀얼 정보라고 불릴 수 있다. 양자화부(130)는 계수 스캔 순서(scan order)를 기반으로 블록 형태의 양자화된 변환 계수들을 1차원 벡터 형태로 재정렬할 수 있고, 상기 1차원 벡터 형태의 양자화된 변환 계수들을 기반으로 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 생성할 수도 있다.
엔트로피 인코딩부(190)는 예를 들어 지수 골롬(exponential Golomb), CAVLC(context-adaptive variable length coding), CABAC(context-adaptive binary arithmetic coding) 등과 같은 다양한 인코딩 방법을 수행할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 변환 계수들 외 비디오/이미지 복원에 필요한 정보들(예를 들어 신택스 요소들(syntax elements)의 값 등)을 함께 또는 별도로 인코딩할 수도 있다. 인코딩된 정보(e.g., 인코딩된 비디오/영상 정보)는 비트스트림 형태로 NAL(network abstraction layer) 유닛 단위로 전송 또는 저장될 수 있다. 상기 비디오/영상 정보는 어댑테이션 파라미터 세트(APS), 픽처 파라미터 세트(PPS), 시퀀스 파라미터 세트(SPS) 또는 비디오 파라미터 세트(VPS) 등 다양한 파라미터 세트에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 비디오/영상 정보는 일반 제한 정보(general constraint information)를 더 포함할 수 있다. 본 개시에서 언급된 시그널링 정보, 전송되는 정보 및/또는 신택스 요소들은 상술한 인코딩 절차를 통하여 인코딩되어 상기 비트스트림에 포함될 수 있다.
상기 비트스트림은 네트워크를 통하여 전송될 수 있고, 또는 디지털 저장매체에 저장될 수 있다. 여기서 네트워크는 방송망 및/또는 통신망 등을 포함할 수 있고, 디지털 저장매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장매체를 포함할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(190)로부터 출력된 신호를 전송하는 전송부(미도시) 및/또는 저장하는 저장부(미도시)가 영상 부호화 장치(100)의 내/외부 엘리먼트로서 구비될 수 있고, 또는 전송부는 엔트로피 인코딩부(190)의 구성요소로서 구비될 수도 있다.
양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 변환 계수들은 레지듀얼 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 변환 계수들에 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록 or 레지듀얼 샘플들)를 복원할 수 있다.
가산부(155)는 복원된 레지듀얼 신호를 인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185)로부터 출력된 예측 신호에 더함으로써 복원(reconstructed) 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플 어레이)를 생성할 수 있다. 스킵 모드가 적용된 경우와 같이 처리 대상 블록에 대한 레지듀얼이 없는 경우, 예측된 블록이 복원 블록으로 사용될 수 있다. 가산부(155)는 복원부 또는 복원 블록 생성부라고 불릴 수 있다. 생성된 복원 신호는 현재 픽처 내 다음 처리 대상 블록의 인트라 예측을 위하여 사용될 수 있고, 후술하는 바와 같이 필터링을 거쳐서 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(160)는 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(170), 구체적으로 메모리(170)의 DPB에 저장할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다. 필터링부(160)는 각 필터링 방법에 대한 설명에서 후술하는 바와 같이 필터링에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전달할 수 있다. 필터링에 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(190)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
메모리(170)에 전송된 수정된 복원 픽처는 인터 예측부(180)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 영상 부호화 장치(100)는 이를 통하여 인터 예측이 적용되는 경우, 영상 부호화 장치(100)와 영상 복호화 장치에서의 예측 미스매치를 피할 수 있고, 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
메모리(170) 내 DPB는 인터 예측부(180)에서의 참조 픽처로 사용하기 위해 수정된 복원 픽처를 저장할 수 있다. 메모리(170)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 인코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(180)에 전달될 수 있다. 메모리(170)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(185)에 전달할 수 있다.
영상 복호화 장치 개요
도 3은 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 영상 복호화 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 영상 복호화 장치(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산부(235), 필터링부(240), 메모리(250), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)를 포함하여 구성될 수 있다. 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)를 합쳐서 "예측부"라고 지칭될 수 있다. 역양자화부(220), 역변환부(230)는 레지듀얼 처리부에 포함될 수 있다.
영상 복호화 장치(200)를 구성하는 복수의 구성부들의 전부 또는 적어도 일부는 실시예에 따라 하나의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어 디코더 또는 프로세서)로 구현될 수 있다. 또한 메모리(170)는 DPB를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구현될 수 있다.
비디오/영상 정보를 포함하는 비트스트림을 수신한 영상 복호화 장치(200)는 도 2의 영상 부호화 장치(100)에서 수행된 프로세스에 대응하는 프로세스를 수행하여 영상을 복원할 수 있다. 예를 들어, 영상 복호화 장치(200)는 영상 부호화 장치에서 적용된 처리 유닛을 이용하여 디코딩을 수행할 수 있다. 따라서 디코딩의 처리 유닛은 예를 들어 코딩 유닛일 수 있다. 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛이거나 또는 최대 코딩 유닛을 분할하여 획득될 수 있다. 그리고, 영상 복호화 장치(200)를 통해 디코딩 및 출력된 복원 영상 신호는 재생 장치(미도시)를 통해 재생될 수 있다.
영상 복호화 장치(200)는 도 2의 영상 부호화 장치로부터 출력된 신호를 비트스트림 형태로 수신할 수 있다. 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 디코딩될 수 있다. 예를 들어, 엔트로피 디코딩부(210)는 상기 비트스트림을 파싱하여 영상 복원(또는 픽처 복원)에 필요한 정보(예를 들어, 비디오/영상 정보)를 도출할 수 있다. 상기 비디오/영상 정보는 어댑테이션 파라미터 세트(APS), 픽처 파라미터 세트(PPS), 시퀀스 파라미터 세트(SPS) 또는 비디오 파라미터 세트(VPS) 등 다양한 파라미터 세트에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 비디오/영상 정보는 일반 제한 정보(general constraint information)를 더 포함할 수 있다. 영상 복호화 장치는 영상을 디코딩하기 위해 상기 파라미터 세트에 관한 정보 및/또는 상기 일반 제한 정보를 추가적으로 이용할 수 있다. 본 개시에서 언급된 시그널링 정보, 수신되는 정보 및/또는 신택스 요소들은 상기 디코딩 절차를 통하여 디코딩됨으로써 상기 비트스트림으로부터 획득될 수 있다. 예를 들어, 엔트로피 디코딩부(210)는 지수 골롬 부호화, CAVLC 또는 CABAC 등의 코딩 방법을 기초로 비트스트림 내 정보를 디코딩하고, 영상 복원에 필요한 신택스 엘리먼트의 값, 레지듀얼에 관한 변환 계수의 양자화된 값들을 출력할 수 있다. 보다 상세하게, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은, 비트스트림에서 각 구문 요소에 해당하는 빈을 수신하고, 디코딩 대상 구문 요소 정보와 주변 블록 및 디코딩 대상 블록의 디코딩 정보 혹은 이전 단계에서 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥(context) 모델을 결정하고, 결정된 문맥 모델에 따라 빈(bin)의 발생 확률을 예측하여 빈의 산술 디코딩(arithmetic decoding)을 수행하여 각 구문 요소의 값에 해당하는 심볼을 생성할 수 있다. 이때, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은 문맥 모델 결정 후 다음 심볼/빈의 문맥 모델을 위해 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥 모델을 업데이트할 수 있다. 엔트로피 디코딩부(210)에서 디코딩된 정보 중 예측에 관한 정보는 예측부(인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265))로 제공되고, 엔트로피 디코딩부(210)에서 엔트로피 디코딩이 수행된 레지듀얼 값, 즉 양자화된 변환 계수들 및 관련 파라미터 정보는 역양자화부(220)로 입력될 수 있다. 또한, 엔트로피 디코딩부(210)에서 디코딩된 정보 중 필터링에 관한 정보는 필터링부(240)로 제공될 수 있다. 한편, 영상 부호화 장치로부터 출력된 신호를 수신하는 수신부(미도시)가 영상 복호화 장치(200)의 내/외부 엘리먼트로서 추가적으로 구비될 수 있고, 또는 수신부는 엔트로피 디코딩부(210)의 구성요소로서 구비될 수도 있다.
한편, 본 개시에 따른 영상 복호화 장치는 비디오/영상/픽처 복호화 장치라고 불릴 수 있다. 상기 영상 복호화 장치는 정보 디코더(비디오/영상/픽처 정보 디코더) 및/또는 샘플 디코더(비디오/영상/픽처 샘플 디코더)를 포함할 수도 있다. 상기 정보 디코더는 엔트로피 디코딩부(210)를 포함할 수 있고, 상기 샘플 디코더는 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산부(235), 필터링부(240), 메모리(250), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
역양자화부(220)에서는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 출력할 수 있다. 역양자화부(220)는 양자화된 변환 계수들을 2차원의 블록 형태로 재정렬할 수 있다. 이 경우 상기 재정렬은 영상 부호화 장치에서 수행된 계수 스캔 순서에 기반하여 수행될 수 있다. 역양자화부(220)는 양자화 파라미터(예를 들어 양자화 스텝 사이즈 정보)를 이용하여 양자화된 변환 계수들에 대한 역양자화를 수행하고, 변환 계수들(transform coefficient)을 획득할 수 있다.
역변환부(230)에서는 변환 계수들을 역변환하여 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록, 레지듀얼 샘플 어레이)를 획득할 수 있다.
예측부는 현재 블록에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부는 엔트로피 디코딩부(210)로부터 출력된 상기 예측에 관한 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있고, 구체적인 인트라/인터 예측 모드(예측 기법)를 결정할 수 있다.
예측부가 후술하는 다양한 예측 방법(기법)을 기반으로 예측 신호를 생성할 수 있음은 영상 부호화 장치(100)의 예측부에 대한 설명에서 언급된 바와 동일하다.
인트라 예측부(265)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 인트라 예측부(185)에 대한 설명은 인트라 예측부(265)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
인터 예측부(260)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록을 유도할 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기반하여 움직임 정보를 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측할 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 방향(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다. 인터 예측의 경우에, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(260)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 수신한 후보 선택 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출할 수 있다. 다양한 예측 모드(기법)를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 상기 예측에 관한 정보는 상기 현재 블록에 대한 인터 예측의 모드(기법)를 지시하는 정보를 포함할 수 있다.
가산부(235)는 획득된 레지듀얼 신호를 예측부(인터 예측부(260) 및/또는 인트라 예측부(265) 포함)로부터 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플 어레이)에 더함으로써 복원 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플 어레이)를 생성할 수 있다. 스킵 모드가 적용된 경우와 같이 처리 대상 블록에 대한 레지듀얼이 없는 경우, 예측된 블록이 복원 블록으로 사용될 수 있다. 가산부(155)에 대한 설명은 가산부(235)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다. 가산부(235)는 복원부 또는 복원 블록 생성부라고 불릴 수 있다. 생성된 복원 신호는 현재 픽처 내 다음 처리 대상 블록의 인트라 예측을 위하여 사용될 수 있고, 후술하는 바와 같이 필터링을 거쳐서 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
필터링부(240)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(240)는 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(250), 구체적으로 메모리(250)의 DPB에 저장할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다.
메모리(250)의 DPB에 저장된 (수정된) 복원 픽처는 인터 예측부(260)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 메모리(250)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 디코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(260)에 전달할 수 있다. 메모리(250)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(265)에 전달할 수 있다.
본 명세서에서, 영상 부호화 장치(100)의 필터링부(160), 인터 예측부(180) 및 인트라 예측부(185)에서 설명된 실시예들은 각각 영상 복호화 장치(200)의 필터링부(240), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)에도 동일 또는 대응되도록 적용될 수 있다.
인터 예측
영상 부호화 장치(100)와 영상 복호화 장치(200)의 예측부는 블록 단위로 인터 예측을 수행하여 예측 샘플을 도출할 수 있다. 인터 예측은 현재 픽처 이외의 픽처(들)의 데이터 요소들(e.g. 샘플 값들, 또는 움직임 정보 등)에 의존적인 방법으로 도출되는 예측일 수 있다. 현재 블록에 인터 예측이 적용되는 경우, 참조 픽처 인덱스가 가리키는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록(예측 샘플 어레이)이 유도될 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기초하여 현재 블록의 움직임 정보가 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측될 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 타입(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다. 인터 예측이 적용되는 경우, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 상기 참조 블록을 포함하는 참조 픽처와 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. 상기 시간적 주변 블록은 동일 위치 참조 블록(collocated reference block), 동일 위치 CU(colCU) 등의 이름으로 불릴 수 있으며, 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일 위치 픽처(collocated picture, colPic)라고 불릴 수도 있다. 예를 들어, 현재 블록의 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트가 구성될 수 있고, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출하기 위하여 어떤 후보가 선택(사용)되는지를 지시하는 플래그 또는 인덱스 정보가 시그널링될 수 있다. 다양한 예측 모드를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 예를 들어 스킵 모드와 머지 모드의 경우에, 현재 블록의 움직임 정보는 선택된 주변 블록의 움직임 정보와 같을 수 있다. 스킵 모드의 경우, 머지 모드와 달리 레지듀얼 신호가 전송되지 않을 수 있다. 움직임 정보 예측(motion vector prediction, MVP) 모드의 경우, 선택된 주변 블록의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor)로 이용하고, 움직임 벡터 차분(motion vector difference)이 시그널링될 수 있다. 이 경우 상기 움직임 벡터 예측자 및 움직임 벡터 차분의 합을 이용하여 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
상기 움직임 정보는 인터 예측 타입(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등)에 따라 L0 움직임 정보 및/또는 L1 움직임 정보를 포함할 수 있다. L0 방향의 움직임 벡터는 L0 움직임 벡터 또는 MVL0라고 불릴 수 있고, L1 방향의 움직임 벡터는 L1 움직임 벡터 또는 MVL1이라고 불릴 수 있다. L0 움직임 벡터에 기반한 예측은 L0 예측이라고 불릴 수 있고, L1 움직임 벡터에 기반한 예측을 L1 예측이라고 불릴 수 있고, 상기 L0 움직임 벡터 및 상기 L1 움직임 벡터 둘 다에 기반한 예측을 쌍(Bi) 예측이라고 불릴 수 있다. 여기서 L0 움직임 벡터는 참조 픽처 리스트 L0 (L0)에 연관된 움직임 벡터를 나타낼 수 있고, L1 움직임 벡터는 참조 픽처 리스트 L1 (L1)에 연관된 움직임 벡터를 나타낼 수 있다. 참조 픽처 리스트 L0는 상기 현재 픽처보다 출력 순서상 이전 픽처들을 참조 픽처들로 포함할 수 있고, 참조 픽처 리스트 L1은 상기 현재 픽처보다 출력 순서상 이후 픽처들을 포함할 수 있다. 상기 이전 픽처들은 순방향 (참조) 픽처라고 불릴 수 있고, 상기 이후 픽처들은 역방향 (참조) 픽처라고 불릴 수 있다. 상기 참조 픽처 리스트 L0은 상기 현재 픽처보다 출력 순서상 이후 픽처들을 참조 픽처들로 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 참조 픽처 리스트 L0 내에서 상기 이전 픽처들이 먼저 인덱싱되고 상기 이후 픽처들은 그 다음에 인덱싱될 수 있다. 상기 참조 픽처 리스트 L1은 상기 현재 픽처보다 출력 순서상 이전 픽처들을 참조 픽처들로 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 참조 픽처 리스트1 내에서 상기 이후 픽처들이 먼저 인덱싱되고 상기 이전 픽처들은 그 다음에 인덱싱 될 수 있다. 여기서 출력 순서는 POC(picture order count) 순서(order)에 대응될 수 있다.
도 4는 영상 부호화 장치(100)의 인터 예측부(180)를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 5는 인터 예측에 기반하여 영상을 인코딩하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
영상 부호화 장치(100)는 현재 블록에 대한 인터 예측을 수행할 수 있다(S510). 영상 부호화 장치(100)는 현재 블록의 인터 예측 모드 및 움직임 정보를 도출하고, 상기 현재 블록의 예측 샘플들을 생성할 수 있다. 여기서, 인터 예측 모드 결정, 움직임 정보 도출 및 예측 샘플들 생성 절차는 동시에 수행될 수도 있고, 어느 한 절차가 다른 절차보다 먼저 수행될 수도 있다. 예를 들어, 영상 부호화 장치(100)의 인터 예측부(180)는 예측 모드 결정부(181), 움직임 정보 도출부(182) 및 예측 샘플 도출부(183)를 포함할 수 있으며, 예측 모드 결정부(181)에서 상기 현재 블록에 대한 예측 모드를 결정하고, 움직임 정보 도출부(182)에서 상기 현재 블록의 움직임 정보를 도출하고, 예측 샘플 도출부(183)에서 상기 현재 블록의 예측 샘플들을 도출할 수 있다. 예를 들어, 영상 부호화 장치(100)의 인터 예측부(180)는 움직임 추정(motion estimation)을 통하여 참조 픽처들의 일정 영역(서치 영역) 내에서 상기 현재 블록과 유사한 블록을 서치하고, 상기 현재 블록과의 차이가 최소 또는 일정 기준 이하인 참조 블록을 도출할 수 있다. 이를 기반으로 상기 참조 블록이 위치하는 참조 픽처를 가리키는 참조 픽처 인덱스를 도출하고, 상기 참조 블록과 상기 현재 블록의 위치 차이를 기반으로 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 영상 부호화 장치(100)는 다양한 예측 모드들 중 상기 현재 블록에 대하여 적용되는 모드를 결정할 수 있다. 영상 부호화 장치(100)는 상기 다양한 예측 모드들에 대한 RD cost를 비교하고 상기 현재 블록에 대한 최적의 예측 모드를 결정할 수 있다.
예를 들어, 영상 부호화 장치(100)는 상기 현재 블록에 스킵 모드 또는 머지 모드가 적용되는 경우, 후술하는 머지 후보 리스트를 구성하고, 상기 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보들이 가리키는 참조 블록들 중 상기 현재 블록과의 차이가 최소 또는 일정 기준 이하인 참조 블록을 도출할 수 있다. 이 경우 상기 도출된 참조 블록과 연관된 머지 후보가 선택되며, 상기 선택된 머지 후보를 가리키는 머지 인덱스 정보가 생성되어 디코딩 장치로 시그널링될 수 있다. 상기 선택된 머지 후보의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 움직임 정보가 도출할 수 있다.
다른 예로, 영상 부호화 장치(100)는 상기 현재 블록에 (A)MVP 모드가 적용되는 경우, 후술하는 (A)MVP 후보 리스트를 구성하고, 상기 (A)MVP 후보 리스트에 포함된 mvp (motion vector predictor) 후보들 중 선택된 mvp 후보의 움직임 벡터를 상기 현재 블록의 mvp로 이용할 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 상술한 움직임 추정에 의하여 도출된 참조 블록을 가리키는 움직임 벡터가 상기 현재 블록의 움직임 벡터로 이용될 수 있으며, 상기 mvp 후보들 중 상기 현재 블록의 움직임 벡터와의 차이가 가장 작은 움직임 벡터를 갖는 mvp 후보가 상기 선택된 mvp 후보가 될 수 있다. 상기 현재 블록의 움직임 벡터에서 상기 mvp를 뺀 차분인 MVD(motion vector difference)가 도출될 수 있다. 이 경우, 상기 MVD에 관한 정보가 영상 복호화 장치(200)로 시그널링될 수 있다. 또한, (A)MVP 모드가 적용되는 경우, 상기 참조 픽처 인덱스의 값은 참조 픽처 인덱스 정보 구성되어 별도로 상기 영상 복호화 장치(200)로 시그널링될 수 있다.
영상 부호화 장치(100)는 상기 예측 샘플들을 기반으로 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다(S520). 영상 부호화 장치(100)는 상기 현재 블록의 원본 샘플들과 상기 예측 샘플들의 비교를 통하여 상기 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다.
영상 부호화 장치(100)는 예측 정보 및 레지듀얼 정보를 포함하는 영상 정보를 인코딩할 수 있다(S530). 영상 부호화 장치(100)는 인코딩된 영상 정보를 비트스트림 형태로 출력할 수 있다. 상기 예측 정보는 상기 예측 절차에 관련된 정보들로 예측 모드 정보(e.g., skip flag, merge flag or mode index 등) 및 움직임 정보에 관한 정보를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보에 관한 정보는 움직임 벡터를 도출하기 위한 정보인 후보 선택 정보(e.g., merge index, mvp flag or mvp index)를 포함할 수 있다. 또한 상기 움직임 정보에 관한 정보는 상술한 MVD에 관한 정보 및/또는 참조 픽처 인덱스 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 움직임 정보에 관한 정보는 L0 예측, L1 예측, 또는 쌍(bi) 예측이 적용되는지 여부를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 상기 레지듀얼 정보는 상기 레지듀얼 샘플들에 관한 정보이다. 상기 레지듀얼 정보는 상기 레지듀얼 샘플들에 대한 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 포함할 수 있다.
출력된 비트스트림은 (디지털) 저장매체에 저장되어 디코딩 장치로 전달될 수 있고, 또는 네트워크를 통하여 영상 복호화 장치(200)로 전달될 수도 있다.
한편, 상술한 바와 같이 영상 부호화 장치(100)는 상기 참조 샘플들 및 상기 레지듀얼 샘플들을 기반으로 복원 픽처(복원 샘플들 및 복원 블록 포함)를 생성할 수 있다. 이는 영상 복호화 장치(200)에서 수행되는 것과 동일한 예측 결과를 영상 부호화 장치(100)에서 도출하기 위함이며, 이를 통하여 코딩 효율을 높일 수 있기 때문이다. 따라서, 영상 부호화 장치(100)는 복원 픽처(또는 복원 샘플들, 복원 블록)를 메모리에 저장하고, 인터 예측을 위한 참조 픽처로 활용할 수 있다. 상기 복원 픽처에 인루프 필터링 절차 등이 더 적용될 수 있음은 상술한 바와 같다.
도 6은 영상 복호화 장치(200)의 인터 예측부(260)를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 7은 인터 예측에 기반하여 영상을 디코딩하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
영상 복호화 장치(200)는 상기 영상 부호화 장치(100)에서 수행된 동작과 대응되는 동작을 수행할 수 있다. 영상 복호화 장치(200)는 수신된 예측 정보를 기반으로 현재 블록에 예측을 수행하고 예측 샘플들을 도출할 수 있다.
구체적으로, 영상 복호화 장치(200)는 수신된 예측 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 모드를 결정할 수 있다(S710). 영상 복호화 장치(200)는 상기 예측 정보 내의 예측 모드 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 어떤 인터 예측 모드가 적용되는지 결정할 수 있다.
예를 들어, 상기 merge flag를 기반으로 상기 현재 블록에 상기 머지 모드가 적용되지 또는 (A)MVP 모드가 결정되는지 여부를 결정할 수 있다. 또는 상기 mode index를 기반으로 다양한 인터 예측 모드 후보들 중 하나를 선택할 수 있다. 상기 인터 예측 모드 후보들은 스킵 모드, 머지 모드 및/또는 (A)MVP 모드를 포함할 수 있고, 또는 후술하는 다양한 인터 예측 모드들을 포함할 수 있다.
영상 복호화 장치(200)는 상기 결정된 인터 예측 모드를 기반으로 상기 현재 블록의 움직임 정보를 도출할 수 있다(S720). 예를 들어, 영상 복호화 장치(200)는 상기 현재 블록에 스킵 모드 또는 머지 모드가 적용되는 경우, 후술하는 머지 후보 리스트를 구성하고, 상기 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보들이 중 하나의 머지 후보를 선택할 수 있다. 상기 선택은 상술한 선택 정보(merge index)를 기반으로 수행될 수 있다. 상기 선택된 머지 후보의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 움직임 정보가 도출할 수 있다. 상기 선택된 머지 후보의 움직임 정보가 상기 현재 블록의 움직임 정보로 이용될 수 있다.
다른 예로, 영상 복호화 장치(200)는 상기 현재 블록에 (A)MVP 모드가 적용되는 경우, 후술하는 (A)MVP 후보 리스트를 구성하고, 상기 (A)MVP 후보 리스트에 포함된 mvp (motion vector predictor) 후보들 중 선택된 mvp 후보의 움직임 벡터를 상기 현재 블록의 mvp로 이용할 수 있다. 상기 선택은 상술한 선택 정보(mvp flag or mvp index)를 기반으로 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 MVD에 관한 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 MVD가 도출될 수 있으며, 상기 현재 블록의 mvp와 상기 MVD를 기반으로 상기 현재 블록의 움직임 벡터가 도출될 수 있다. 또한, 상기 참조 픽처 인덱스 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 참조 픽처 인덱스가 도출될 수 있다. 상기 현재 블록에 관한 참조 픽처 리스트 내에서 상기 참조 픽처 인덱스가 가리키는 픽처가 상기 현재 블록의 인터 예측을 위하여 참조되는 참조 픽처로 도출될 수 있다.
한편, 후술하는 바와 같이 후보 리스트 구성 없이 상기 현재 블록의 움직임 정보가 도출될 수 있으며, 이 경우 후술하는 예측 모드에서 개시된 절차에 따라 상기 현재 블록의 움직임 정보가 도출될 수 있다. 이 경우, 상술한 바와 같은 후보 리스트 구성은 생략될 수 있다.
영상 복호화 장치(200)는 상기 현재 블록의 움직임 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 생성할 수 있다(S730). 이 경우, 상기 현재 블록의 참조 픽처 인덱스를 기반으로 상기 참조 픽처가 도출되고, 상기 현재 블록의 움직임 벡터가 상기 참조 픽처 상에서 가리키는 참조 블록의 샘플들을 이용하여 상기 현재 블록의 예측 샘플들이 도출될 수 있다. 이 경우, 후술하는 바와 같이 경우에 따라 상기 현재 블록의 예측 샘플들 중 전부 또는 일부에 대한 예측 샘플 필터링 절차가 더 수행될 수 있다.
예를 들어, 영상 복호화 장치(200)의 인터 예측부(260)는 예측 모드 결정부(261), 움직임 정보 도출부(262), 예측 샘플 도출부(263)를 포함할 수 있으며, 예측 모드 결정부(181)에서 수신된 예측 모드 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 모드를 결정하고, 움직임 정보 도출부(182)에서 수신된 움직임 정보에 관한 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 움직임 정보(움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스 등)를 도출하고, 예측 샘플 도출부(183)에서 상기 현재 블록의 예측 샘플들을 도출할 수 있다.
영상 복호화 장치(200)는 수신된 레지듀얼 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 생성할 수 있다(S740). 영상 복호화 장치(200)는 상기 예측 샘플들 및 상기 레지듀얼 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 복원 샘플들을 생성하고, 이를 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다(S750). 이후, 상기 복원 픽처에 인루프 필터링 절차 등이 더 적용될 수 있음은 상술한 바와 같다.
도 8을 참조하면, 상술한 바와 같이 인터 예측 절차는 인터 예측 모드 결정 단계(S810), 결정된 예측 모드에 따른 움직임 정보 도출 단계(S820), 도출된 움직임 정보에 기반한 예측 수행(예측 샘플 생성) 단계(S830)를 포함할 수 있다. 상기 인터 예측 절차는 상술한 바와 같이 영상 부호화 장치(100) 및 영상 복호화 장치(200)에서 수행될 수 있다.
인터 예측 모드
픽처 내 현재 블록의 예측을 위하여 다양한 인터 예측 모드가 사용될 수 있다. 예를 들어, 머지 모드, 스킵 모드, MVP(motion vector prediction) 모드, 어파인(Affine) 모드, 서브블록 머지 모드, MMVD(merge with MVD) 모드 등 다양한 모드가 사용될 수 있다. DMVR(Decoder side motion vector refinement) 모드, AMVR(adaptive motion vector resolution) 모드, Bi-prediction with CU-level weight(BCW), Bi-directional optical flow(BDOF) 등이 부수적인 모드로 더 혹은 대신 사용될 수 있다. 어파인 모드는 어파인 움직임 예측(affine motion prediction) 모드라고 불릴 수도 있다. MVP 모드는 AMVP(advanced motion vector prediction) 모드라고 불릴 수도 있다. 본 개시에서 일부 모드 및/또는 일부 모드에 의하여 도출된 움직임 정보 후보는 다른 모드의 움직임 정보 관련 후보들 중 하나로 포함될 수도 있다. 예를 들어, HMVP 후보는 상기 머지/스킵 모드의 머지 후보로 추가될 수 있고, 또는 상기 MVP 모드의 mvp 후보로 추가될 수도 있다.
현재 블록의 인터 예측 모드를 가리키는 예측 모드 정보가 영상 부호화 장치(100)로부터 영상 복호화 장치(200)로 시그널링될 수 있다. 상기 예측 모드 정보는 비트스트림에 포함되어 영상 복호화 장치(200)에 수신될 수 있다. 상기 예측 모드 정보는 다수의 후보 모드들 중 하나를 지시하는 인덱스 정보를 포함할 수 있다. 또는, 플래그 정보의 계층적 시그널링을 통하여 인터 예측 모드가 지시될 수도 있다. 이 경우 상기 예측 모드 정보는 하나 이상의 플래그들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스킵 플래그를 시그널링하여 스킵 모드 적용 여부를 지시하고, 스킵 모드가 적용 안되는 경우에 머지 플래그를 시그널링하여 머지 모드 적용 여부가 지시되고, 머지 모드가 적용 안되는 경우에 MVP 모드 적용되는 것으로 지시되거나 추가적인 구분을 위한 플래그가 더 시그널링될 수도 있다. 어파인 모드는 독립적인 모드로 시그널링될 수도 있고, 또는 머지 모드 또는 MVP 모드 등에 종속적인 모드로 시그널링될 수도 있다. 예를 들어, 어파인 모드는 어파인 머지 모드 및 어파인 MVP 모드를 포함할 수 있다.
한편, 현재 블록에 상술한 list0(L0) 예측, list1(L1) 예측, 또는 쌍예측(bi-prediction)이 현재 블록(현재 코딩 유닛)에 사용되는지 여부를 나타내는 정보가 시그널링될 수 있다. 상기 정보는 움직임 예측 방향 정보, 인터 예측 방향 정보 또는 인터 예측 지시 정보라 불릴 수 있고, 예를 들어 inter_pred_idc 신택스 요소의 형태로 구성/인코딩/시그널링될 수 있다. 즉, inter_pred_idc 신택스 요소는 상술한 list0(L0) 예측, list1(L1) 예측, 또는 쌍예측(bi-prediction)이 현재 블록(현재 코딩 유닛)에 사용되는지 여부를 나타낼 수 있다. 본 개시에서는 설명의 편의를 위하여 inter_pred_idc 신택스 요소가 가리키는 인터 예측 타입(L0 예측, L1 예측, 또는 BI 예측)은 움직임 예측 방향이라고 표시될 수 있다. L0 예측은 pred_L0, L1 예측은 pred_L1, 쌍예측은 pred_BI로 나타내어질 수도 있다. 예를 들어, inter_pred_idc 신택스 요소의 값에 따라 다음의 표 1과 같은 예측 타입을 나타낼 수 있다.
inter_pred_idc Name of inter_pred_idc
(cbWidth+cbHeight )!=8 (cbWidth+cbHeight )==8
0 PRED_L0 PRED_L0
1 PRED_L1 PRED_L1
2 PRED_BI n.a.
상술한 바와 같이 하나의 픽처는 하나 이상의 슬라이스를 포함할 수 있다. 슬라이스는 intra (I) 슬라이스, predictive (P) 슬라이스 및 bi-predictive (B) 슬라이스를 포함하는 슬라이스 타입들 중 하나의 타입을 가질 수 있다. 상기 슬라이스 타입은 슬라이스 타입 정보를 기반으로 지시될 수 있다. I 슬라이스 내의 블록들에 대하여는 예측을 위하여 인터 예측은 사용되지 않으며 인트라 예측만 사용될 수 있다. 물론 이 경우에도 예측 없이 원본 샘플 값을 코딩하여 시그널링할 수도 있다. P 슬라이스 내의 블록들에 대하여는 인트라 예측 또는 인터 예측이 사용될 수 있으며, 인터 예측이 사용되는 경우에는 단(uni) 예측만 사용될 수 있다. 한편, B 슬라이스 내의 블록들에 대하여는 인트라 예측 또는 인터 예측이 사용될 수 있으며, 인터 예측이 사용되는 경우에는 최대 쌍(bi) 예측까지 사용될 수 있다.
L0 및 L1은 현재 픽처보다 이전에 인코딩/디코딩된 참조 픽처들을 포함할 수 있다. 예를 들어, L0는 POC 순서상 현재 픽처보다 이전 및/또는 이후 참조 픽처들을 포함할 수 있고, L1은 POC 순서상 현재 픽처보다 이후 및/또는 이전 참조 픽처들을 포함할 수 있다. 이 경우 L0에는 POC 순서상 현재 픽처보다 이전 참조 픽처들에 상대적으로 더 낮은 참조 픽처 인덱스가 할당될 수 있고, L1에는 POC 순서상 현재 픽처보다 이후 참조 픽처들에 상대적으로 더 낮은 참조 픽처 인덱스가 할당될 수 있다. B 슬라이스의 경우 쌍예측이 적용될 수 있으며, 이 경우에도 단방향 쌍예측이 적용될 수 있고, 또는 양방향 쌍예측이 적용될 수 있다. 양방향 쌍예측은 true 쌍예측이라고 불릴 수 있다.
구체적으로 예를 들어, 현재 블록의 인터 예측 모드에 관한 정보는 CU (CU 신택스)등 레벨에서 코딩되어 시그널링되거나 혹은 조건에 따라 묵시적으로 결정될 수 있다. 이 경우 일부 모드에 대하여는 명시적으로 시그널링되고 나머지 일부 모드는 묵시적으로 도출될 수 있다.
MVP 모드
MVP(Motion Vector Prediction) 모드는 AMVP(advanved motion vetor prediction) 모드로 불릴 수 있다. MVP 모드가 적용되는 경우, 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록(또는, Col 블록)에 대응하는 움직임 벡터를 이용하여, 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, mvp) 후보 리스트가 생성될 수 있다. 즉, 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록에 대응하는 움직임 벡터는 움직임 벡터 예측자 후보로 사용될 수 있다. 쌍예측이 적용되는 경우, L0 움직임 정보 도출을 위한 mvp 후보 리스트와 L1 움직임 정보 도출을 위한 mvp 후보 리스트가 개별적으로 생성되어 이용될 수 있다. 상술한 예측 정보(또는 예측에 관한 정보)는 상기 리스트에 포함된 움직임 벡터 예측자 후보들 중에서 선택된 최적의 움직임 벡터 예측자 후보를 지시하는 선택 정보(e.g., MVP 플래그 또는 MVP 인덱스)를 포함할 수 있다. 이 때, 예측부는 상기 선택 정보를 이용하여, 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터 예측자 후보들 중에서, 현재 블록의 움직임 벡터 예측자를 선택할 수 있다. 인코딩 장치의 예측부는 현재 블록의 움직임 벡터와 움직임 벡터 예측자 간의 움직임 벡터 차분(MVD)을 구할 수 있고, 이를 인코딩하여 비트스트림 형태로 출력할 수 있다. 즉, MVD는 현재 블록의 움직임 벡터에서 상기 움직임 벡터 예측자를 뺀 값으로 구해질 수 있다. 이 때, 디코딩 장치의 예측부는 상기 예측에 관한 정보에 포함된 움직임 벡터 차분을 획득하고, 상기 움직임 벡터 차분과 상기 움직임 벡터 예측자의 가산을 통해 현재 블록의 상기 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 디코딩 장치의 예측부는 참조 픽처를 지시하는 참조 픽처 인덱스 등을 상기 예측에 관한 정보로부터 획득 또는 유도할 수 있다.
움직임 벡터 예측자 후보 리스트를 구성하는 방법의 일 예는 도 9에 도시된 바와 같다. 도 9의 각 단계는 영상 부호화 장치(100) 또는 영상 복호화 장치(200)에 의해 수행될 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해 영상 복호화 장치(200)를 기준으로 도 9의 각 단계를 설명하기로 한다.
도 9를 참조하면, 영상 복호화 장치(200)는 움직임 벡터 예측을 위한 공간적 머지 후보 블록을 탐색하여 예측 후보 리스트에 삽입할 수 있다(S910). 그리고, 영상 복호화 장치(200)는 예측 후보 리스트 내 공간적 후보 블록의 개수가 2보다 작은지 여부를 판단할 수 있다(S920).
예측 후보 리스트 내 공간적 후보 블록의 개수가 2보다 작은 경우(S920의 'YES'), 영상 복호화 장치(200)는 시간적 후보 블록을 탐색하여 예측 후보 리스트에 삽입할 수 있다(S930). 시간적 후보 블록이 사용 불가능한 경우, 영상 복호화 장치(200)는 제로(zero) 움직임 벡터를 사용하여 예측 후보 리스트를 구성할 수 있다(S940).
이와 달리, 예측 후보 리스트 내 공간적 후보 블록의 개수가 2 이상이 경우(S920의 'NO'), 영상 복호화 장치(200)는 상술한 단계 S930 및 단계 S940을 스킵하고, 예측 후보 리스트 구성을 종료할 수 있다.
한편, MVP 모드가 적용되는 경우, 참조 픽처 인덱스가 명시적으로 시그널링될 수 있다. 이 경우 L0 예측을 위한 참조 픽처 인덱스 (refidxL0)와 L1 예측을 위한 참조 픽처 인덱스(refidxL1)가 구분되어 시그널링될 수 있다. 예를 들어, MVP 모드가 적용되고 쌍예측(BI prediction)이 적용되는 경우, 상기 refidxL0에 관한 정보 및 refidxL1에 관한 정보가 둘 다 시그널링될 수 있다.
MVD 코딩
MVP 모드가 적용되는 경우, 상술한 바와 같이 인코딩 장치에서 도출된 MVD에 관한 정보가 디코딩 장치로 시그널링될 수 있다. MVD에 관한 정보는 예를 들어 MVD 절대값 및 부호에 대한 x, y 성분을 나타내는 정보를 포함할 할 수 있다. 이 경우, MVD 절대값이 0보다 큰지, 및 1보다 큰지 여부, MVD 나머지를 나타내는 정보가 단계적으로 시그널링될 수 있다. 예를 들어, MVD 절대값이 1보다 큰지 여부를 나타내는 정보는 MVD 절대값이 0보다 큰지 여부를 나타내는 플래그 정보의 값이 1인 경우에 한하여 시그널링될 수 있다.
MVD에 관한 정보는 예컨대 다음의 표 2와 같은 신택스로 구성되어 인코딩 장치에서 인코딩되어 디코딩 장치로 시그널링될 수 있다.
mvd_coding(　x0,　y0,　refList,　cpIdx　) { Descriptor
abs_mvd_greater0_flag[　0　] ae(v)
abs_mvd_greater0_flag[　1　] ae(v)
if( abs_mvd_greater0_flag[　0　] )
abs_mvd_greater1_flag[　0　] ae(v)
if( abs_mvd_greater0_flag[　1　] )
abs_mvd_greater1_flag[　1　] ae(v)
if( abs_mvd_greater0_flag[　0　] ) {
if( abs_mvd_greater1_flag[　0　] )
abs_mvd_minus2[　0　] ae(v)
mvd_sign_flag[　0　] ae(v)
}
if( abs_mvd_greater0_flag[　1　] ) {
if( abs_mvd_greater1_flag[　1　] )
abs_mvd_minus2[　1　] ae(v)
mvd_sign_flag[　1　] ae(v)
}
}
표 2를 참조하면, MVD[ compIdx ]는 abs_mvd_greater0_flag[ compIdx ]*( abs_mvd_minus2[ compIdx ] + 2 )*( 1 - 2 * mvd_sign_flag[ compIdx ])를 기반으로 도출될 수 있다. 여기서 compIdx(또는 cpIdx)는 각 성분의 인덱스를 나타내며, 0 또는 1 값을 가질 수 있다. compIdx 0은 x 성분을 가리킬 수 있고, compIdx 1은 y 성분을 가리킬 수 있다. 다만, 이는 예시로서, x, y 좌표계 말고 다른 좌표계를 써서 각 성분별로 값을 나타낼 수도 있다.
한편, L0 예측을 위한 MVD(MVDL0)와 L1 예측을 위한 MVD(MVDL1)이 구분되어 시그널링될 수도 있으며, 상기 MVD에 관한 정보는 MVDL0에 관한 정보 및/또는 MVDL1에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어 현재 블록에 MVP 모드가 적용되고 BI 예측이 적용되는 경우, 상기 MVDLO에 관한 정보 및 MVDL1에 관한 정보가 둘 다 시그널링될 수 있다.
Symmetric MVD
한편, BI 예측이 적용되는 경우에, 코딩 효율을 고려하여 도 10의 예와 같은 symmetric MVD가 사용될 수도 있다. 이 경우에는, 움직임 정보 중 일부의 시그널링이 생략될 수 있다. 예를 들어, symmetric MVD가 현재 블록에 적용되는 경우, refidxL0에 관한 정보, refidxL1에 관한 정보, MVDL1에 관한 정보가 인코딩 장치에서 디코딩 장치로 시그널링되지 않고, 내부적으로 도출될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록에 MVP 모드 및 BI 예측이 적용되는 경우, symmetric MVD 적용 여부를 지시하는 플래그 정보(e.g., symmetric MVD 플래그 정보 또는 sym_mvd_flag 신택스 요소)가 시그널링될 수 있으며, 상기 플래그 정보의 값이 1인 경우에 디코딩 장치는 상기 현재 블록에 symmetric MVD가 적용되는 것으로 판단할 수 있다.
symmetric MVD 모드가 적용되는 경우(즉, symmetric MVD 플래그 정보의 값이 1인 경우)에, mvp_l0_flag, mvp_l1_flag, 및 MVDL0에 관한 정보가 명시적으로(explicitly) 시그널링될 수 있고, 상술한 바와 같이 refidxL0에 관한 정보, refidxL1에 관한 정보, MVDL1에 관한 정보의 시그널링이 생략되고 내부적으로 도출될 수 있다. 예를 들어, refidxL0은 referene picture list 0 (list 0 또는 L0라고 불릴 수 있음) 내에서 POC 순서상 상기 현재 픽처에 가장 가까운 이전 참조 픽처를 가리키는 인덱스로 도출될 수 있다. refidxL1은 reference picture list 1 (list 1 또는 L1이라고 불릴 수 있다) 내에서 POC 순서상 상기 현재 픽처에 가장 가까운 이후 참조 픽처를 가리키는 인덱스로 도출될 수 있다. 또는, 예를 들어 refidxL0 및 refidxL1은 둘 다 각각 0으로 도출될 수 있다. 또는 예를 들어, 상기 refidxL0 및 refidxL1은 현재 픽처와의 관계에서 동일한 POC 차를 가지는 최소 인덱스로 각각 도출될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, [현재 픽처의 POC] - [refidxL0가 지시하는 제1 참조 픽처의 POC]를 제1 POC 차분이라고 하고, [refidxL1가 지시하는 제2 참조 픽처의 POC]를 제2 POC 차분이라고 할 때, 상기 제1 POC 차분과 제2 POC 차분이 동일한 경우에 한하여 상기 제1 참조 픽처를 가리키는 refidxL0의 값이 상기 현재 블록의 refidxL0의 값으로 도출되고, 상기 제2 참조 픽처를 가리키는 refidxL1의 값이 상기 현재 블록의 refidxL1의 값으로 도출될 수도 있다. 또한 예를 들어 상기 제1 POC 차분과 제2 POC 차분이 동일한 복수의 set이 있는 경우, 그중 차분이 최소인 set의 refidxL0 , refidxL1이 현재 블록의 refidxL0 , refidxL1로 도출될 수 있다.
MVDL1은 -MVDL0로 도출될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록에 대한 최종 MV는 다음의 수학식 1과 같이 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2023004926-appb-img-000001
Template matching (TM)
템플릿 매칭(Template Matching, TM)은 복호화단에서 수행되는 움직임 벡터의 유도 방법으로서, 현재 블록(e.g., current coding unit, current CU)에 인접한 템플릿(이하, "현재 템플릿"이라 함)과 가장 유사한 참조 픽처 내 템플릿(이하, "참조 템플릿"이라 함)을 발견함으로써 현재 블록의 움직임 정보를 개선(refine)할 수 있는 방법이다. 현재 템플릿은 현재 블록의 상단 이웃 블록 및/또는 좌측 이웃 블록이거나 이들 이웃 블록의 일부일 수 있다. 또한, 참조 템플릿은 현재 템플릿과 동일한 크기로 결정될 수 있다.
도 11은 본 개시에 따른 템플릿 매칭 기반 부호화/복호화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 현재 블록의 초기 움직임 벡터(initial motion vector)가 유도되면, 더 좋은 움직임 벡터에 대한 탐색이 초기 움직임 벡터의 주변 영역에서 수행될 수 있다. 예컨대, 상기 탐색이 수행되는 주변 영역의 범위는 초기 움직임 벡터를 중심으로 [-8, +8]-펠(pel) 탐색 영역 내 일 수 있다. 또한, 탐색을 수행하기 위한 탐색 폭(search step)의 크기는 현재 블록의 AMVR 모드에 기반하여 결정될 수 있다. 또한, 템플릿 매칭은 머지 모드에서의 양방향 매칭(bilateral matching) 과정과 연속하여 수행될 수도 있다.
현재 블록의 예측 모드가 AMVP 모드인 경우, 움직임 벡터 예측자 후보(MVP candidate)는 템플릿 매칭 비용에 기반하여 결정될 수 있다. 예컨대, 현재 템플릿과 참조 템플릿 사이의 오차를 최소로 하는 움직임 벡터 예측자 후보(MVP candidate)가 선택될 수 있다. 이 후, 움직임 벡터를 개선하기 위한 템플릿 매칭이 상기 선택된 움직임 벡터 예측자 후보에 대해 수행될 수 있다. 이 때, 선택되지 않은 움직임 벡터 예측자 후보에 대해서는 움직임 벡터를 개선하기 위한 템플릿 매칭이 수행되지 않을 수 있다.
본 개시에서 템플릿 매칭은 현재 템플릿과 유사도가 가장 높은 참조 템플릿을 탐색하는 과정일 수 있다. 본 개시에 따르면, 상기 유사도를 측정하기 위하여 템플릿 매칭 비용이 계산될 수 있으며, 이를 위해 SAD와 같은 비용 함수가 사용될 수 있다. 템플릿 매칭 비용이 크다는 것은 템플릿 매칭 에러가 크다는 의미이고 따라서 템플릿 사이의 유사도가 낮다는 의미일 수 있다. 반대로, 템플릿 매칭 비용이 작다는 것은 템플릿 매칭 에러가 작다는 의미이고 따라서 템플릿 사이의 유사도가 높다는 의미일 수 있다.
본 개시에서 템플릿 매칭 비용을 계산하기 위한 비용 함수는 현재 템플릿 내 샘플값과 참조 템플릿 내 대응하는 샘플값의 차이를 이용하는 함수일 수 있다. 따라서, 상기 비용 함수는 두 개의 템플릿 내 대응 샘플들 간의 "차분(오차) 기반 함수(difference(error)-based function)" 또는 "차분(오차) 기반식(difference(error)-based equation)"으로 지칭될 수 있다. 또한, 상기 비용 함수에 의해 계산된 템플릿 매칭 비용은 두 개의 템플릿 내 대응 샘플들 간의 "차분(오차) 기반 함수값(difference(error)-based function value)" 또는 "차분(오차) 기반값(difference(error)-based value)"으로 지칭될 수 있다.
Reference Picture Resampling(RPR)
영상 압축 기술에 따라서, CLVS(Coded Layer Video Sequence)의 적응적 해상도 변경(Adaptive Resolution Change, ARC)이 지원될 수 있다. ARC가 허용되는 경우, 현재 픽처와 다른 해상도를 가진 참조 픽처는 리샘플링(Resampling)될 수 있다. 참조 픽처는 현재 픽처가 포함된 현재 레이어와 동일한 레이어에 포함된 픽처일 수 있다. 리샘플링은 참조 픽처 리샘플링(Reference Picture Resampling, RPR)으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 참조 픽처 리샘플링은 참조 픽처를 스케일링하고 보간(interpolation)하는 과정을 포함할 수 있다.
ARC가 허용되는 경우, 다른 해상도를 가지는 참조 픽처에 기반하여 인터 예측이 수행될 수 있다. 참조 픽처는 현재 픽처와 루마 샘플의 너비 및/또는 높이가 다를 수 있다. 인터 예측을 위해, 참조 픽처가 리샘플링될 수 있다. 현재 픽처 내 현재 블록의 예측 샘플들은 현재 블록의 움직임 벡터와 리샘플링된 참조 픽처에 기반하여 유도될 수 있다.
MVD sign prediction
현재 블록의 예측 모드가 AMVP 모드인 경우, 가능한 MVD 부호 조합들은 템플릿 매칭 비용에 기반하여 정렬될 수 있고 실제 MVD 부호에 대응하는 인덱스가 유도되어 컨텍스트 모델로 코딩될 수 있다. 복호화단에서 MVD 부호는 다음과 같이 유도될 수 있다.
1) MVD 컴포넌트들의 크기(magnitude)를 파싱함
2) 컨텍스트-코딩된 MVD 부호 예측 인덱스를 파싱함
3) 가용한 부호들 및 MVD 절대값 사이의 조합을 생성하여 움직임 벡터 후보들을 생성하고 이를 움직임 벡터 예측자에 가산함
4) 템플릿 매칭 비용 및 정렬을 기반으로 유도된 각각의 움직임 벡터에 대한 MVD 부호 예측 비용을 유도함
5) MVD 부호 예측 인덱스를 이용하여 실제 MVD 부호를 선택함
상술한 예측 과정에 따르면, MVD 부호는 직접적으로 시그널링되지 않고, 템플릿 매칭 비용을 기반으로 정렬된 가능한 부호 조합들 중에서 실제 선택된 부호 조합을 나타내는 부호 조합 인덱스 정보가 시그널링될 뿐이다. 하지만, 참조 픽처가 리샘플링된 경우, 템플릿 매칭 비용을 계산하기 위해 해당 참조 픽처를 현재 픽처의 크기에 대응되도록 스케일링 및 보간해야 하며, 해당 과정은 모든 가능한 부호 조합들에 대해 수행되어야 한다. 그 결과, 리샘플링되지 않은 참조 픽처를 참조하는 경우에 비해 쓰루풋(throughput)이 증가하고 정확도가 저하되는 문제가 발생하게 된다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 개시에서는 참조 픽처 리샘플링 여부에 기반한 적응적 MVD 부호 결정 방법을 제안하고자 한다. 아래에서 설명할 본 개시의 다양한 실시예들은 본 개시의 대표적인 양상을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 각각 개별적으로 적용되거나 또는 2 이상의 조합으로 적용될 수 있다. 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 개시의 다양한 실시예들을 설명하기로 한다.
실시예 1
본 개시의 실시예 1에 따르면, 복호화단에서 MVD 부호는 참조 픽처 리샘플링 여부에 기반하여 상이하게 결정될 수 있다. 구체적으로, 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링된 경우, MVD 부호 예측 과정은 스킵(또는, 바이패스)되고, MVD 부호는 비트스트림을 통해 직접 획득될 수 있다. 이와 달리, 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 경우, MVD 부호는 MVD 부호 예측 과정을 통해 MVD 부호 리스트로부터 유도될 수 있다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 MVD 결정 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 12의 각 단계는 영상 복호화 장치(200)에 의해 수행될 수 있다.
도 12를 참조하면, 영상 복호화 장치(200)는 인터 예측 모드, 예컨대 AMVP 모드에서, 현재 블록의 MVD를 유도하기 위해 MVD의 크기를 결정할 수 있다(S1210). 일 예에서, MVD의 크기는 후술할 mvd_coding 신택스로부터 획득되는 MVD 크기에 관한 정보(e.g., abs_mvd_greater0_flag 등)에 기반하여 결정될 수 있다.
영상 복호화 장치(200)는 MVD의 부호를 결정하기 위해 참조 픽처의 리샘플링 여부를 판별할 수 있다(S1220).
참조 픽처 리샘플링 여부에 따라 MVD 부호 결정 방법은 달라질 수 있다. 구체적으로, 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링된 경우(S1220의 'YES'), 영상 복호화 장치(200)는 후술할 mvd_coding 신택스로부터 MVD 부호 플래그(e.g., mvd_sign_flag)를 획득하고, 획득된 MVD 부호 플래그에 기반하여 MVD 부호를 결정할 수 있다(S1230). 이 경우, 전술한 템플릿 매칭 기반의 MVD 부호 예측 과정은 스킵된다. 이와 달리, 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 경우(S1220의 'NO'), 영상 복호화 장치(200)는 템플릿 매칭 기반의 MVD 부호 예측을 수행하여 MVD 부호를 유도할 수 있다(S1240). 전술한 바와 같이, 템플릿 매칭 기반의 MVD 부호 예측은 템플릿 매칭을 수행하여 MVD 부호 리스트(또는, MVD 부호 후보 리스트)를 정렬하고, 정렬된 MVD 부호 리스트로부터 MVD 부호 인덱스(또는, MVD 부호 예측 인덱스)(e.g., mvd_sign_pair_idx)에 기반하여 하나의 MVD 부호 후보를 선택함으로써 수행될 수 있다.
상술한 MVD 결정 방법은 mvd_coding 신택스를 이용하여 각각의 참조 픽처 리스트 또는 예측 방향에 대해 개별적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 양방향 예측의 경우, MVD는 L0 방향 및 L1 방향 각각에 대해 개별적으로 결정될 수 있다. 그 결과, 참조 픽처 리샘플링 여부 및 이에 기반한 MVD 부호 예측의 수행 여부 또한 참조 픽처 리스트 또는 예측 방향에 따라 상이하게 결정될 수 있다.
본 개시의 실시예 1에 적용 가능한 mvd_coding 신택스 구조의 일 예는 다음의 표 3 및 표 4와 같다.
mvd_coding(　x0,　y0,　refList,　cpIdx　) { Descriptor
abs_mvd_greater0_flag[　0　] ae(v)
abs_mvd_greater0_flag[　1　] ae(v)
if( abs_mvd_greater0_flag[　0　] )
abs_mvd_greater1_flag[　0　] ae(v)
if( abs_mvd_greater0_flag[　1　] )
abs_mvd_greater1_flag[　1　] ae(v)
if( abs_mvd_greater0_flag[　0　] ) {
if( abs_mvd_greater1_flag[　0　] )
abs_mvd_minus2[　0　] ae(v)
if(isRPR(refList, ref_idx_lx))
mvd_sign_flag[　0　] ae(v)
}
if( abs_mvd_greater0_flag[　1　] ) {
if( abs_mvd_greater1_flag[　1　] )
abs_mvd_minus2[　1　] ae(v)
if(isRPR(refList, ref_idx_lx))
mvd_sign_flag[　1　] ae(v)
}
}
표 3을 참조하면, mvd_coding 신택스는 MVD 크기에 관한 정보로서 abs_mvd_greater0_flag, abs_mvd_greater1_flag 및 abs_mvd_minus2를 포함할 수 있다. 표 3에서 [ 0 ] 및 [ 1 ]은 MVD의 각 성분을 나타내는 바, 예컨대 x, y 좌표계에 따를 때 [ 0 ]은 MVD의 x 성분을 나타내고 [ 1 ]은 MVD의 y 성분을 나타낼 수 있다. 신택스 요소 abs_mvd_greater0_flag는 MVD의 각 성분 절대값이 0보다 큰지 여부를 나타낼 수 있다. 또한, 신택스 요소 abs_mvd_greater1_flag는 MVD의 각 성분 절대값이 1보다 큰지 여부를 나타낼 수 있다. MVD의 각 성분 절대값이 1보다 큰 경우, 신택스 요소 abs_mvd_minus2가 더 시그널링될 수 있다. 신택스 요소 abs_mvd_minus2에 2를 가산한 값은 MVD의 각 성분 절대값을 나타낼 수 있다.
또한, mvd_coding 신택스는 MVD 부호에 관한 정보로서 mvd_sign_flag를 포함할 수 있다. 신택스 요소 mvd_sign_flag는 MVD의 각 성분 부호를 (직접적으로) 나타낼 수 있다. 예를 들어, mvd_sign_flag[ 0 ]이 0인 경우, MVD의 x 성분은 양의 값(positive value)을 가질 수 있다. 이와 달리, mvd_sign_flag[ 0 ]이 1인 경우, MVD의 x 성분은 음의 값(negative value)을 가질 수 있다.
신택스 요소 mvd_sign_flag는, 표 2를 참조하여 전술한 mvd_coding 신택스와 달리, 참조 픽처가 리샘플링된 경우에만 시그널링될 수 있다. 즉, 참조 픽처가 리샘플링된 경우(i.e., isRPR(refList, ref_idx_lx) = true), mvd_sign_flag가 시그널링되며, 복호화단에서 MVD 부호는 mvd_sign_flag를 통해 직접적으로 획득될 수 있다. 이에 반해, 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 경우(i.e., isRPR(refList, ref_idx_lx) = false), mvd_sign_flag는 시그널링되지 않으며, 복호화단에서 MVD 부호는 전술한 MVD 부호 예측 과정을 통해 유도될 수 있다.
mvd_coding(　x0,　y0,　refList,　cpIdx　) { Descriptor
...
if(isRPR(refList, ref_idx_lx) == false)
mvd_sign_pair_idx ae(v)
...
}
표 4는 MVD 부호 인덱스를 포함하는 mvd_coding 신택스 구조의 일 예를 나타낸다. 표 4를 참조하면, MVD 부호 후보들 중에서 현재 블록의 MVD 부호를 가리키는 신택스 요소 mvd_sign_pair_idx는 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 경우(i.e., isRPR(refList, ref_idx_lx) == false)에만 시그널링될 수 있다.
신택스 요소 mvd_sign_pair_idx는 고정 길이 코딩(fixed length coding, FLC), 가변 길이 코딩(variable length coding, VLC), 또는 산술 코딩(arithmetic coding)을 기반으로 부호화/시그널링될 수 있다. 구체적으로, 산술 부호화를 기반으로 한 문맥 기반 적응적 이진 산술 코딩(context adaptive binary arithmetic coding, CABAC), 가변 길이 코딩을 기반으로 한 Exp-Golomb 코딩, 및 고정 길이 코딩(FLC)이 적용될 수 있다.
표 3 및 표 4의 신택스 구조에 기반한 MVD 결정 방법의 구체적 예는 도 13에 도시된 바와 같다. 도 13의 각 단계는 영상 복호화 장치(200)에 의해 수행될 수 있다.
도 13을 참조하면, 영상 복호화 장치(200)는 현재 블록의 인터 예측 방향 정보를 비트스트림으로부터 획득하고(S1310), 상기 획득된 정보에 기반하여 현재 블록의 인터 예측 방향을 결정할 수 있다(S1312). 여기서, 인터 예측 방향 정보란 현재 블록의 예측 방향(e.g., L0 예측, L1 예측, 또는 BI 예측)을 나타내는 정보로서, 표 1을 참조하여 전술한 신택스 요소 inter_pred_idc일 수 있다.
상기 획득된 정보가 L0 예측을 나타내는 경우(S1312의 '0'), 영상 복호화 장치(200)는 소정의 제어 변수 startRefList 및 endRefList를 각각 0으로 설정할 수 있다(S1314). 또는, 상기 획득된 정보가 L1 예측을 나타내는 경우(S1312의 '1'), 영상 복호화 장치(200)는 상기 제어 변수 startRefList 및 endRefList를 각각 1로 설정할 수 있다(S1316). 또는, 상기 획득된 인터 예측 방향 정보가 BI 예측을 나타내는 경우(S1312의 '2'), 영상 복호화 장치(200)는 상기 제어 변수 startRefList를 0으로, 상기 제어 변수 endRefList를 1로 설정할 수 있다(S1318).
영상 복호화 장치(200)는 현재 블록의 참조 픽처 리스트를 나타내는 변수 refPicList를 상기 제어 변수 startRefList와 동일한 값으로 초기화하고(S1320), 상기 변수 refPicList가 상기 제어 변수 endRefList보다 작거나 같은지 여부를 판별하여(S1322), MVD 부호 예측을 수행할 지 여부를 결정할 수 있다. 여기서, 상기 변수 refPicList가 상기 제어 변수 endRefList보다 크다 함은, 현재 블록의 모든 참조 픽처 리스트 또는 예측 방향에 대하여 MVD 부호가 결정되었음을 의미할 수 있다.
단계 S1322의 판별 결과, 상기 변수 refPicList가 상기 제어 변수 endRefList보다 작거나 같은 경우(S1322의 'YES'), 영상 복호화 장치(200)는 소정의 MVP 후보 리스트에 포함된 후보들 중에서 하나의 후보를 가리키는 MVP 인덱스와 참조 픽처 인덱스(e.g., refPicIdx)를 비트스트림으로부터 획득하고(S1330), 표 3을 참조하여 전술한 MVD 크기에 관한 정보(e.g., abs_mvd_greater0_flag 등)를 비트스트림으로부터 획득할 수 있다(S1332). 그리고, 영상 복호화 장치(200)는 참조 픽처 리스트 및 참조 픽처 인덱스에 의해 특정되는 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링되었는지 여부를 판별할 수 있다(S1340).
단계 S1340의 판별 결과, 해당 참조 픽처가 리샘플링된 경우(e.g., isRPR(refPicList, refPicIdx) = true)(S1340의 'YES'), 영상 복호화 장치(200)는 MVD 부호 예측 과정을 스킵하고 MVD 부호(e.g., mvd_sign_flag)를 비트스트림으로부터 직접 획득할 수 있다(S1350).
이와 달리, 해당 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 경우(e.g., isRPR(refPicList, refPicIdx) = false)(S1340의 'NO'), 영상 복호화 장치(200)는 MVD 부호 후보들 중에서 현재 블록의 MVD 부호를 가리키는 MVD 부호 인덱스(e.g., mvd_sign_pair_idx)를 비트스트림으로부터 획득할 수 있다(S1360). MVD 부호 후보는 MVD의 각 성분 부호들의 조합으로 표현될 수 있으며, 예컨대 x, y 좌표계에 따를 때 '(0, 0), (0, 1), (1, 0) 또는 (1, 1) (여기서, 0: 양의 부호, 1: 음의 부호)' 중 어느 하나일 수 있다.
다음으로, 영상 복호화 장치(200)는 템플릿 매칭을 수행하여 MVD 부호 리스트를 정렬(sorting)할 수 있다. 구체적으로, 영상 복호화 장치(200)는 MVD 부호 리스트 내의 모든 MVD 부호 후보들에 대해 템플릿 매칭 비용을 계산하고(S1362), 상기 계산된 템플릿 매칭 비용에 기반하여 상기 MVD 부호 후보들을 정렬할 수 있다(S1364). 일 예에서, 상기 정렬은 템플릿 매칭 비용의 오름차순으로 수행될 수 있다. 즉, 템플릿 매칭 비용이 적을수록 MVD 부호 리스트 내에서 보다 작은 인덱스값이 할당될 수 있다. 한편, 템플릿 매칭 비용이 동일한 MVD 부호 후보들에 대해서는 원래의 순서가 그대로 적용되거나, 또는 기정의된 순서(e.g., ( 0, 0 ) → ( 0, 1 ) → ( 1, 0 ) → ( 1, 1 ))가 적용될 수 있다.
영상 복호화 장치(200)는 상기 획득된 MVD 부호 인덱스(e.g., mvd_sign_pair_idx)에 기반하여 상기 정렬된 MVD 부호 리스트로부터 MVD 부호 후보를 선택함으로써, 현재 블록의 MVD 부호를 유도할 수 있다(S1366).
한편, 도 13에서는 MVD 부호 인덱스(e.g., mvd_sign_pair_idx)를 획득한 후(S1360), 템플릿 매칭 비용에 기반하여 MVD 부호 리스트를 정렬하는 것(S1362 및 S1364)으로 도시되어 있으나, 상기 순서는 예시일 뿐이므로 본 개시의 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 13에 도시된 바와 달리, 템플릿 매칭 비용에 기반하여 MVD 부호 리스트를 정렬한 후, MVD 부호 인덱스를 획득할 수도 있음은 물론이다.
이상의 과정(S1330 내지 S1366)이 완료된 경우, 영상 복호화 장치(200)는 상기 변수 refPicList를 1만큼 증가한 후(S1370), 단계 S1322로 돌아가 나머지 참조 픽처 리스트에 대하여 상술한 과정을 반복하여 수행할 수 있다.
한편, 단계 S1322의 판별 결과, 상술한 변수 refPicList가 상기 제어 변수 endRefList보다 큰 경우(S1322의 'NO'), 영상 복호화 장치(200)는 현재 블록의 모든 참조 픽처 리스트 또는 예측 방향에 대해 MVD 부호가 결정된 것으로 보고 상술한 모든 과정을 종료할 수 있다.
이상, 본 개시의 실시예 1에 따르면, MVD 부호 예측 과정은 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 경우에만 수행될 수 있다. 이에 따라, RPR 참조 픽처에 대하여 템플릿 매칭 기반의 MVD 부호 예측을 수행함으로써 발생되는 쓰루풋(throughput) 증가 및 정확도 저하 문제를 해소할 수 있다. 이와 같은 유리한 효과는 특정 어플리케이션, 예컨대 저지연 어플리케이션(low latency application)에서 보다 두드러지게 나타날 수 있다.
실시예 2
본 개시의 실시예 2에 따르면, 현재 블록의 인터 예측을 수행함에 있어서, MVD 부호 리스트의 정렬 여부는 참조 픽처의 리샘플링 여부에 기반하여 결정될 수 있다. 보다 구체적으로, 전술한 MVD 부호 예측 과정은 참조 픽처 리샘플링 여부와 관계없이 수행되지만, 템플릿 매칭에 기반한 MVD 부호 리스트의 정렬은 해당 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 경우에만 수행될 수 있다. 즉, 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링된 경우, 템플릿 매칭에 기반한 MVD 부호 리스트의 정렬 과정은 스킵될 수 있으며, 이 경우 MVD 부호는 기정의된 MVD 부호 리스트로부터 유도될 수 있다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 MVD 결정 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 14의 각 단계는 영상 복호화 장치(200)에 의해 수행될 수 있다.
도 14를 참조하면, 영상 복호화 장치(200)는 인터 예측 모드, 예컨대 AMVP 모드에서, 현재 블록의 MVD를 유도하기 위해 MVD의 크기를 결정할 수 있다(S1410). 일 예에서, MVD의 크기는 후술할 mvd _coding 신택스로부터 획득되는 MVD 크기에 관한 정보(e.g., abs_mvd_greater0_flag 등)에 기반하여 결정될 수 있다.
영상 복호화 장치(200)는 MVD 부호 예측 방법을 결정하기 위해 참조 픽처의 리샘플링 여부를 판별할 수 있다(S1420).
참조 픽처 리샘플링 여부에 따라 템플릿 매칭 수행 여부가 달라질 수 있다. 구체적으로, 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링된 경우(S1420의 'YES'), 영상 복호화 장치(200)는 기정의된 MVD 부호 리스트로부터 MVD 부호를 유도할 수 있다(S1430). 이 경우, 전술한 템플릿 매칭 기반의 MVD 부호 리스트 정렬 과정은 스킵된다.
이와 달리, 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 경우(S1420의 'NO'), 영상 복호화 장치(200)는 템플릿 매칭 기반의 MVD 부호 예측을 수행하여 MVD 부호를 유도할 수 있다(S1440). 상기 템플릿 매칭 기반의 MVD 부호 예측은, 전술한 바와 같이, 템플릿 매칭을 수행하여 MVD 부호 리스트를 정렬하고, MVD 부호 인덱스(또는, MVD 부호 예측 인덱스)(e.g., mvd_sign_pair_idx)에 기반하여 상기 정렬된 MVD 부호 리스트로부터 현재 블록의 MVD 부호를 선택함으로써 수행될 수 있다.
도 12와 마찬가지로, 상술한 MVD 결정 방법은 mvd_coding 신택스를 이용하여 각각의 참조 픽처 리스트 또는 예측 방향에 대해 개별적으로 수행될 수 있다. 본 개시의 실시예 2에 적용 가능한 mvd_coding 신택스 구조의 일 예는 다음의 표 5와 같다. 이하, 전술한 표 3 및 표 4와 중복된 내용에 대한 설명은 생략하고 그 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
mvd_coding(　x0,　y0,　refList,　cpIdx　) { Descriptor
abs_mvd_greater0_flag[　0　] ae(v)
abs_mvd_greater0_flag[　1　] ae(v)
if( abs_mvd_greater0_flag[　0　] )
abs_mvd_greater1_flag[　0　] ae(v)
if( abs_mvd_greater0_flag[　1　] )
abs_mvd_greater1_flag[　1　] ae(v)
if( abs_mvd_greater0_flag[　0　] ) {
if( abs_mvd_greater1_flag[　0　] )
abs_mvd_minus2[　0　] ae(v)
}
if( abs_mvd_greater0_flag[　1　] ) {
if( abs_mvd_greater1_flag[　1　] )
abs_mvd_minus2[　1　] ae(v)
}
if(abs_mvd_greater0_flag[　1　]||abs_mvd_greater0_flag[　1　]) {
mvd_sign_pair_idx ae(v)
}
}
표 5를 참조하면, mvd_coding 신택스는 전술한 표 3과 달리 MVD의 각 성분 부호를 나타내는 신택스 요소 mvd_sign_flag를 포함하지 않을 수 있다. 이는, 본 개시의 실시예 2에서 MVD 부호 예측 과정은 참조 픽처가 리샘플링된 경우에도 수행될 수 있기 때문이다.
mvd_coding 신택스는 MVD 부호 후보들 중에서 현재 블록의 MVD 부호를 가리키는 신택스 요소 mvd_sign_pair_idx를 포함할 수 있다. mvd_sign_pair_idx는 MVD의 성분별 절대값 중 적어도 하나가 0보다 큰 경우(i.e., (abs_mvd_greater0_flag[　1　] || abs_mvd_greater0_flag[　1　]) = true)에만 시그널링될 수 있다. 한편, mvd_sign_pair_idx는 전술한 표 4와 달리 참조 픽처 리샘플링 여부(i.e., isRPR(refList, ref_idx_lx)와 무관하게 시그널링될 수 있다. 이는, 본 개시의 실시예 2에서 mvd_sign_pair_idx를 이용한 MVD 부호 예측 과정은 참조 픽처가 리샘플링된 경우에도 수행될 수 있기 때문이다.
mvd_sign_pair_idx는 고정 길이 코딩(fixed length coding, FLC), 가변 길이 코딩(variable length coding, VLC), 또는 산술 코딩(arithmetic coding)을 기반으로 부호화될 수 있다. 일 실시예에서, 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링된 경우, mvd_sign_pair_idx의 부호화를 위해 고정 길이 코딩(FLC)만이 사용되도록 제한될 수 있다. 또한, 일 실시예에서, mvd_sign_pair_idx에는 MVD의 성분별 절대값 중 0보다 큰 성분의 개수에 따라 상이한 부호화 비트수가 할당될 수 있다. 예를 들어, MVD의 x 및 y 성분의 절대값이 모두 0보다 큰 경우, 4개의 MVD 부호 후보들 중 어느 하나를 가리키도록 mvd_sign_pair_idx에는 2 비트가 할당될 수 있다. 이와 달리, MVD의 x 및 y 성분 중 어느 한 성분의 절대값만이 0보다 큰 경우, 0보다 큰 성분에 관한 2개의 MVD 부호 후보들 중 어느 하나를 가리키도록 mvd_sign_pair_idx에는 1비트가 할당될 수 있다. 이와 같이, MVD의 성분별 절대값(또는, 크기)에 기반하여 mvd_sign_pair_idx의 부호화 비트수를 적응적으로 제어함으로써, 비트수를 절감하고 부호화 효율을 보다 향상시킬 수 있다. 상기 부호화 비트수의 적응적 제어를 고려한 mvd_coding 신택스 구조의 일 예는 다음의 표 6과 같다.
mvd_coding(　x0,　y0,　refList,　cpIdx　) { Descriptor
abs_mvd_greater0_flag[　0　] ae(v)
abs_mvd_greater0_flag[　1　] ae(v)
if( abs_mvd_greater0_flag[　0　] )
abs_mvd_greater1_flag[　0　] ae(v)
if( abs_mvd_greater0_flag[　1　] )
abs_mvd_greater1_flag[　1　] ae(v)
if( abs_mvd_greater0_flag[　0　] ) {
if( abs_mvd_greater1_flag[　0　] )
abs_mvd_minus2[　0　] ae(v)
mvd_sign_pair_idx[　0　] ae(v)
}
if( abs_mvd_greater0_flag[　1　] ) {
if( abs_mvd_greater1_flag[　1　] )
abs_mvd_minus2[　1　] ae(v)
mvd_sign_pair_idx[　1　] ae(v)
}
}
표 6을 참조하면, mvd_sign_pair_idx는 MVD의 각 성분에 대해 개별적으로 시그널링될 수 있다. 그리고, MVD의 각 성분별 mvd_sign_pair_idx(즉, mvd_sign_pair_idx[0] 및 mvd_sign_pair_idx[1])에 기반하여 MVD 부호 예측에 이용되는 하나의 mvd_sign_pair_idx가 유도될 수 있다(e.g., mvd_sign_pair_idx = mvd_sign_pair_idx[0] + mvd_sign_pair_idx[1]).
표 5 또는 표 6의 신택스 구조에 기반한 MVD 결정 방법의 구체적 예는 도 15에 도시된 바와 같다. 도 15의 각 단계는 영상 복호화 장치(200)에 의해 수행될 수 있다.
도 15를 참조하면, 영상 복호화 장치(200)는 현재 블록의 인터 예측 방향 정보(e.g., inter_pred_idc)를 비트스트림으로부터 획득하고(S1510), 상기 획득된 정보에 기반하여 현재 블록의 인터 예측 방향을 결정할 수 있다(S1512).
상기 획득된 정보가 L0 예측을 나타내는 경우(S1512의 '0'), 영상 복호화 장치(200)는 변수 startRefList 및 endRefList를 각각 0으로 설정할 수 있다(S1514). 또는, 상기 획득된 정보가 L1 예측을 나타내는 경우(S1512의 '1'), 영상 복호화 장치(200)는 상기 제어 변수 startRefList 및 endRefList를 각각 1로 설정할 수 있다(S1516). 또는, 상기 획득된 정보가 BI 예측을 나타내는 경우(S1512의 '2'), 영상 복호화 장치(200)는 상기 제어 변수 startRefList를 0으로 설정하고, 상기 제어 변수 endRefList를 1로 설정할 수 있다(S1518).
영상 복호화 장치(200)는 현재 블록의 참조 픽처 리스트를 나타내는 변수 refPicList를 상기 제어 변수 startRefList와 동일한 값으로 초기화하고(S1520), 상기 변수 refPicList가 상기 제어 변수 endRefList보다 작거나 같은지 여부를 판별하여(S1522), 후속 과정의 수행 여부를 결정할 수 있다.
단계 S1522의 판별 결과, 상기 변수 refPicList가 상기 제어 변수 endRefList보다 작거나 같은 경우(S1522의 'YES'), 영상 복호화 장치(200)는 MVP 후보 리스트에 포함된 어느 한 후보를 가리키는 MVP 인덱스와 참조 픽처 인덱스(e.g., refPicIdx)를 비트스트림으로부터 획득하고(S1530), 표 5를 참조하여 전술한 MVD 크기에 관한 정보(e.g., abs_mvd_greater0_flag 등)을 비트스트림으로부터 획득할 수 있다(S1532). 또한, 영상 복호화 장치(200)는 표 5를 참조하여 전술한 MVD 부호 인덱스(e.g., mvd_sign_pair_idx)를 비트스트림으로부터 획득할 수 있다(S1534). MVD 부호 인덱스는 참조 픽처 리샘플링 여부와 무관하게 비트스트림으로부터 획득될 수 있으며, 이 점에서 본 개시의 실시예 1에 따른 MVD 부호 결정 방법(도 14)과는 상이할 수 있다. 그리고, 영상 복호화 장치(200)는 참조 픽처 리스트 및 참조 픽처 인덱스에 의해 특정되는 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링되었는지 여부를 판별할 수 있다(S1540).
단계 S1540의 판별 결과, 해당 참조 픽처가 리샘플링된 경우(e.g., isRPR(refPicList, refPicIdx) = true)(S1540의 'YES'), 영상 복호화 장치(200)는 MVD 부호 리스트를 기정의된 MVD 부호 리스트로 설정할 수 있다(S1550). 상기 기정의된 MVD 부호 리스트의 일 예는 다음의 표 7과 같다.
Index MVD sign pair
0 ( 0, 0 )
1 ( 0, 1 )
2 ( 1, 0 )
3 ( 1, 1 )
이와 달리, 해당 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 경우(e.g., isRPR(refPicList, refPicIdx) = false)(S1540의 'NO'), 영상 복호화 장치(200)는 템플릿 매칭을 수행하여 MVD 부호 리스트를 정렬할 수 있다. 구체적으로, 영상 복호화 장치(200)는 MVD 부호 리스트 내의 모든 MVD 부호 후보들에 대해 템플릿 매칭 비용을 계산하고(S1560), 상기 계산된 템플릿 매칭 비용에 기반하여 상기 MVD 부호 후보들을 정렬할 수 있다(S1564). 일 예에서, 상기 정렬은 템플릿 매칭 비용의 오름차순으로 수행될 수 있다. 즉, 템플릿 매칭 비용이 적을수록 MVD 부호 리스트 내에서 보다 작은 인덱스값이 할당될 수 있다. 한편, 템플릿 매칭 비용이 동일한 MVD 부호 후보들에 대해서는 원래의 순서가 그대로 적용되거나, 또는 기정의된 순서(e.g., ( 0, 0 ) → ( 0, 1 ) → ( 1, 0 ) → ( 1, 1 ))가 적용될 수 있다.
영상 복호화 장치(200)는 단계 S1534에서 획득된 MVD 부호 인덱스(e.g., mvd_sign_pair_idx)에 기반하여 MVD 부호 리스트로부터 어느 한 후보를 선택함으로써, 현재 블록의 MVD 부호를 유도할 수 있다(S1570). 참조 픽처가 리샘플링된 경우, 상기 MVD 부호 유도에 이용되는 MVD 부호 리스트는 단계 S1550에서 설정된 MVD 부호 리스트일 수 있다. 이와 달리, 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 경우, 상기 MVD 부호 유도에 이용되는 MVD 부호 리스트는 단계 S1560 및 단계 S1562에서 정렬된 MVD 부호 리스트일 수 있다.
이상의 과정(S1530 내지 S1570)이 완료된 경우, 영상 복호화 장치(200)는 상기 변수 refPicList를 1만큼 증가한 후(S1580), 단계 S1522로 돌아가 나머지 참조 픽처 리스트에 대하여 상술한 과정을 반복하여 수행할 수 있다.
한편, 단계 S1522의 판별 결과, 상술한 변수 refPicList가 상기 제어 변수 endRefList보다 큰 경우(S1522의 'NO'), 영상 복호화 장치(200)는 현재 블록의 모든 참조 픽처 리스트 또는 예측 방향에 대해 MVD 부호가 결정된 것으로 보고 상술한 모든 과정을 종료할 수 있다.
이상, 본 개시의 실시예 2에 따르면, MVD 부호 예측 과정은 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링된 경우에도 수행될 수 있다. 하지만, 템플릿 매칭에 기반한 MVD 부호 리스트의 정렬은 해당 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 경우에만 수행될 수 있다. 이에 따라, RPR 참조 픽처에 대하여 템플릿 매칭 기반의 MVD 부호 리스트 정렬을 수행함으로써 발생되는 쓰루풋(throughput) 증가 및 정확도 저하 문제를 해소할 수 있다.
이하, 도 16 및 도 17을 참조하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 영상 부호화/복호화 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 16의 영상 부호화 방법은 도 2의 영상 부호화 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
도 16을 참조하면, 영상 부호화 장치(100)는 현재 블록의 움직임 벡터 및 참조 픽처를 도출하고, 도출된 움직임 벡터 및 참조 픽처에 기반하여 인터 예측을 수행함으로써 현재 블록의 예측 샘플을 생성할 수 있다(S1610).
현재 블록의 인터 예측 정보를 부호화하기 위하여, 현재 블록의 움직임 벡터 및 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP)에 기반하여 현재 블록의 움직임 벡터 차분값(motion vector difference, MVD)이 도출될 수 있다(S1620). 그리고, 도출된 MVD의 크기 및 부호에 관한 정보를 포함하는 인터 예측 정보가 비트스트림 내에 부호화될 수 있다(S1630).
MVD의 부호에 관한 정보는 참조 픽처 리샘플링 여부에 기반하여 상이하게 결정될 수 있다. MVD의 부호에 관한 정보를 결정하기 위해 본 개시의 다양한 실시예들 중 적어도 하나가 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링된 것에 기반하여(즉, RPR(reference picture resampling) 케이스), MVD의 부호에 관한 정보는 MVD의 부호를 나타내는 MVD 부호 플래그(e.g., mvd_sign_flag)를 포함할 수 있다. 이와 달리, 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 것에 기반하여(즉, non-RPR 케이스), MVD의 부호에 관한 정보는 MVD 부호 리스트에 포함된 MVD 부호 후보들 중 하나의 후보를 가리키는 MVD 부호 인덱스(e.g., mvd_sign_pair_idx)를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, MVD의 부호에 관한 정보는 참조 픽처 리샘플링 여부에 기반하여 결정되는 MVD 부호 리스트에 포함된 MVD 부호 후보들 중 하나의 후보를 가리키는 MVD 부호 인덱스를 포함할 수 있다. 이 경우, MVD 부호 리스트에 포함된 MVD 부호 후보들은 참조 픽처 리샘플링 여부에 기반하여 MVD 부호 리스트 내에서 상이한 정렬 순서를 가질 수 있다. 구체적으로, 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링된 것에 기반하여(즉, RPR 케이스), MVD 부호 후보들은 MVD 부호 리스트 내에서 기정의된 제1 정렬 순서를 가질 수 있다. 제1 정렬 순서의 일 예는 표 6을 참조하여 전술한 바와 같다. 이와 달리, 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 것에 기반하여(즉, non-RPR 케이스), MVD 부호 후보들은 MVD 부호 리스트 내에서 MVD 부호 후보들 각각의 템플릿 매칭 비용에 기반하여 결정되는 제2 정렬 순서를 가질 수 있다. 여기서, MVD 부호 후보들이 제2 정렬 순서를 가진다 함은 템플릿 매칭에 기반하여 MVD 부호 리스트가 정렬되었음을 의미할 수 있다.
도 17은 본 개시의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 17의 영상 복호화 방법은 도 3의 영상 복호화 장치(200)에 의해 수행될 수 있다.
도 17을 참조하면, 영상 복호화 장치(200)는 현재 블록의 움직임 벡터 차분값(motion vector difference, MVD)을 결정하고(S1710), 결정된 MVD 및 현재 블록의 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP)에 기반하여 현재 블록의 움직임 벡터를 도출할 수 있다(S1720). 그리고, 영상 복호화 장치(200)는 도출된 움직임 벡터 및 현재 블록의 참조 픽처에 기반하여 인터 예측을 수행함으로써, 현재 블록의 예측 샘플을 생성할 수 있다(S1730).
MVD의 부호는 참조 픽처 리샘플링 여부에 기반하여 상이하게 결정될 수 있다. MVD의 부호를 결정하기 위해 본 개시의 다양한 실시예들 중 적어도 하나가 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링된 것에 기반하여(즉, RPR 케이스), MVD의 부호는 비트스트림으로부터 획득되는 MVD 부호 플래그(e.g., mvd_sign_flag)에 기반하여 (직접) 결정될 수 있다. 이와 달리, 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 것에 기반하여(즉, non-RPR 케이스), MVD의 부호는 소정의 MVD 부호 리스트로부터 유도될 수 있다.
다른 실시예에서, MVD의 부호는 참조 픽처 리샘플링 여부에 기반하여 결정되는 MVD 부호 리스트로부터 유도될 수 있다. 이 경우, MVD 부호 리스트에 포함된 MVD 부호 후보들은 참조 픽처 리샘플링 여부에 기반하여 MVD 부호 리스트 내에서 상이한 정렬 순서를 가질 수 있다. 구체적으로, 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링된 것에 기반하여(즉, RPR 케이스), MVD 부호 후보들은 MVD 부호 리스트 내에서 기정의된 제1 정렬 순서를 가질 수 있다. 이와 달리, 현재 블록의 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 것에 기반하여(즉, non-RPR 케이스), MVD 부호 후보들은 MVD 부호 리스트 내에서 MVD 부호 후보들 각각의 템플릿 매칭 비용에 기반하여 결정되는 제2 정렬 순서를 가질 수 있다.
이상, 본 개시의 일 실시예에 따른 영상 부호화/복호화 방법에 따르면, MVD 부호 및 이에 관한 정보는 참조 픽처 리샘플링 여부에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다. 이에 따라, MVD 부호의 예측 과정에 발생되는 쓰루풋(throughput) 증가 및 정확도 저하 문제를 해소할 수 있다.
본 개시의 예시적인 방법들은 설명의 명확성을 위해서 동작의 시리즈로 표현되어 있지만, 이는 단계가 수행되는 순서를 제한하기 위한 것은 아니며, 필요한 경우에는 각각의 단계가 동시에 또는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 본 개시에 따른 방법을 구현하기 위해서, 예시하는 단계에 추가적으로 다른 단계를 포함하거나, 일부의 단계를 제외하고 나머지 단계를 포함하거나, 또는 일부의 단계를 제외하고 추가적인 다른 단계를 포함할 수도 있다.
본 개시에 있어서, 소정의 동작(단계)을 수행하는 영상 부호화 장치 또는 영상 복호화 장치는 해당 동작(단계)의 수행 조건이나 상황을 확인하는 동작(단계)을 수행할 수 있다. 예컨대, 소정의 조건이 만족되는 경우 소정의 동작을 수행한다고 기재된 경우, 영상 부호화 장치 또는 영상 복호화 장치는 상기 소정의 조건이 만족되는지 여부를 확인하는 동작을 수행한 후, 상기 소정의 동작을 수행할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예는 모든 가능한 조합을 나열한 것이 아니고 본 개시의 대표적인 양상을 설명하기 위한 것이며, 다양한 실시예에서 설명하는 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 둘 이상의 조합으로 적용될 수도 있다.
또한, 본 개시의 다양한 실시예는 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 그들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 범용 프로세서(general processor), 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예가 적용된 영상 복호화 장치 및 영상 부호화 장치는 멀티미디어 방송 송수신 장치, 모바일 통신 단말, 홈 시네마 비디오 장치, 디지털 시네마 비디오 장치, 감시용 카메라, 비디오 대화 장치, 비디오 통신과 같은 실시간 통신 장치, 모바일 스트리밍 장치, 저장 매체, 캠코더, 주문형 비디오(VoD) 서비스 제공 장치, OTT 비디오(Over the top video) 장치, 인터넷 스트리밍 서비스 제공 장치, 3차원(3D) 비디오 장치, 화상 전화 비디오 장치, 및 의료용 비디오 장치 등에 포함될 수 있으며, 비디오 신호 또는 데이터 신호를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, OTT 비디오(Over the top video) 장치로는 게임 콘솔, 블루레이 플레이어, 인터넷 접속 TV, 홈시어터 시스템, 스마트폰, 태블릿 PC, DVR(Digital Video Recoder) 등을 포함할 수 있다.
도 18은 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 컨텐츠 스트리밍 시스템을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 18에 도시된 바와 같이, 본 개시의 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, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들로부터 입력된 컨텐츠를 디지털 데이터로 압축하여 비트스트림을 생성하고 이를 상기 스트리밍 서버로 전송하는 역할을 한다. 다른 예로, 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들이 비트스트림을 직접 생성하는 경우, 상기 인코딩 서버는 생략될 수 있다.
상기 비트스트림은 본 개시의 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.
본 개시의 범위는 다양한 실시예의 방법에 따른 동작이 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행되도록 하는 소프트웨어 또는 머신-실행가능한 명령들(예를 들어, 운영체제, 애플리케이션, 펌웨어(firmware), 프로그램 등), 및 이러한 소프트웨어 또는 명령 등이 저장되어 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행 가능한 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체(non-transitory computer-readable medium)를 포함한다.
본 개시에 따른 실시예는 영상을 부호화/복호화하는데 이용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 영상 복호화 장치에 의해 수행되는 영상 복호화 방법으로서, 상기 영상 복호화 방법은,
    현재 블록의 움직임 벡터 차분값(motion vector difference, MVD)을 결정하는 단계;
    상기 결정된 MVD 및 상기 현재 블록의 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP)에 기반하여, 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 도출하는 단계; 및
    상기 도출된 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 참조 픽처에 기반하여, 상기 현재 블록의 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 MVD의 부호는 상기 참조 픽처의 리샘플링 여부에 기반하여 결정되는
    영상 복호화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 참조 픽처가 리샘플링된 것에 기반하여, 상기 MVD의 부호는 비트스트림으로부터 획득된 MVD 부호 플래그에 기반하여 결정되는
    영상 복호화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 것에 기반하여, 상기 MVD의 부호는 소정의 MVD 부호 리스트로부터 유도되는
    영상 복호화 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 MVD의 부호는 상기 참조 픽처의 리샘플링 여부에 기반하여 결정되는 MVD 부호 리스트로부터 유도되는
    영상 복호화 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 MVD 부호 리스트에 포함된 MVD 부호 후보들은, 상기 참조 픽처의 리샘플링 여부에 기반하여 상기 MVD 부호 리스트 내에서 상이한 정렬 순서를 갖는
    영상 복호화 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 참조 픽처가 리샘플링된 것에 기반하여, 상기 MVD 부호 후보들은 상기 MVD 부호 리스트 내에서 기정의된 제1 정렬 순서를 갖는
    영상 복호화 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 것에 기반하여, 상기 MVD 부호 후보들은 상기 MVD 부호 리스트 내에서 상기 MVD 부호 후보들 각각의 템플릿 매칭 비용에 기반하여 결정되는는 제2 정렬 순서를 갖는
    영상 복호화 방법.
  8. 영상 부호화 장치에 의해 수행되는 영상 부호화 방법으로서, 상기 영상 부호화 방법은,
    현재 블록의 움직임 벡터 및 참조 픽처에 기반하여, 상기 현재 블록의 예측 샘플을 생성하는 단계;
    상기 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP)에 기반하여, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 차분값(motion vector difference, MVD)을 도출하는 단계; 및
    상기 MVD의 크기 및 부호에 관한 정보를 포함하는 인터 예측 정보를 부호화하는 단계를 포함하고,
    상기 MVD의 부호에 관한 정보는 상기 참조 픽처의 리샘플링 여부에 기반하여 결정되는
    영상 부호화 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 참조 픽처가 리샘플링된 것에 기반하여, 상기 MVD의 부호에 관한 정보는 상기 MVD의 부호를 나타내는 MVD 부호 플래그를 포함하는
    영상 부호화 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 것에 기반하여, 상기 MVD의 부호에 관한 정보는 소정의 MVD 부호 리스트에 포함된 MVD 부호 후보들 중 하나의 후보를 가리키는 MVD 부호 인덱스를 포함하는
    영상 부호화 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 MVD의 부호에 관한 정보는, 소정의 MVD 부호 리스트에 포함된 MVD 부호 후보들 중 하나의 후보를 가리키는 MVD 부호 인덱스를 포함하고, 상기 MVD 부호 리스트는 상기 참조 픽처의 리샘플링 여부에 기반하여 결정되는
    영상 부호화 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 MVD 부호 후보들은, 상기 MVD 부호 리스트 내에서 상기 참조 픽처의 리샘플링 여부에 기반하여 상이한 정렬 순서를 갖는
    영상 부호화 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 참조 픽처가 리샘플링된 것에 기반하여, 상기 MVD 부호 후보들은 상기 MVD 부호 리스트 내에서 기정의된 제1 정렬 순서를 갖는
    영상 부호화 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 참조 픽처가 리샘플링되지 않은 것에 기반하여, 상기 MVD 부호 후보들은 상기 MVD 부호 리스트 내에서 상기 MVD 부호 후보들 각각의 템플릿 매칭 비용에 기반하여 결정되는 제2 정렬 순서를 갖는
    영상 부호화 방법.
  15. 제14항의 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  16. 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 전송하는 방법에 있어서, 상기 영상 부호화 방법은,
    현재 블록의 움직임 벡터 및 참조 픽처에 기반하여, 상기 현재 블록의 예측 샘플을 생성하는 단계;
    상기 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP)에 기반하여, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 차분값(motion vector difference, MVD)을 도출하는 단계; 및
    상기 MVD의 크기 및 부호에 관한 정보를 포함하는 인터 예측 정보를 부호화하는 단계를 포함하고,
    상기 MVD의 부호에 관한 정보는 상기 참조 픽처의 리샘플링 여부에 기반하여 결정되는
    비트스트림 전송 방법.
PCT/KR2023/004926 2022-04-12 2023-04-12 Mvd 부호 예측에 기반한 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장하는 기록 매체 WO2023200243A1 (ko)

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