WO2023214699A1 - 블록 위치에 기초하는 인트라 모드의 적응적 코딩을 위한 방법과 장치 - Google Patents

블록 위치에 기초하는 인트라 모드의 적응적 코딩을 위한 방법과 장치 Download PDF

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김범윤
이유진
천무호
허진
박승욱
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Sungkyunkwan University
Kia Corp
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Hyundai Motor Co
Sungkyunkwan University
Kia Corp
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Definitions

  • This disclosure relates to an intra-mode adaptive coding method and device based on block location.
  • video data Since video data has a larger amount of data than audio data or still image data, it requires a lot of hardware resources, including memory, to store or transmit it without processing for compression.
  • an encoder when storing or transmitting video data, an encoder is used to compress the video data and store or transmit it, and a decoder receives the compressed video data, decompresses it, and plays it.
  • video compression technologies include H.264/AVC, HEVC (High Efficiency Video Coding), and VVC (Versatile Video Coding), which improves coding efficiency by about 30% or more compared to HEVC.
  • Intra prediction predicts pixel values of the current block to be encoded using pixel information within the same picture.
  • the most appropriate mode among multiple intra prediction modes is selected according to the characteristics of the image and then used for prediction of the current block.
  • the encoder selects one mode among multiple intra prediction modes and uses it to encode the current block. Afterwards, the encoder can transmit information about the corresponding mode to the decoder.
  • HEVC technology uses a total of 35 intra prediction modes, including 33 angular modes with direction and 2 non-angular modes without direction, for intra prediction.
  • the size of the prediction block unit also increases, and the need to add more diverse intra prediction modes increases accordingly.
  • VVC technology uses 67 more refined prediction modes for intra prediction, allowing for more diverse use of prediction directions than before.
  • the encoder when performing intra prediction, the intra prediction mode corresponding to the current block is encoded separately.
  • the encoder encodes the intra prediction mode as MPM (Most Probable Mode) or MPM reminder, which is called the MPM encoding method for the intra prediction mode.
  • MPM Motion Probable Mode
  • the encoder uses the property that the prediction modes of neighboring blocks are similar to select 6 MPM candidates based on the prediction modes of neighboring blocks of the current block. do.
  • the six MPM candidates are collectively referred to as the MPM list.
  • the encoder when the intra prediction mode of the current block is included in the MPM list, the encoder encodes the MPM index corresponding to the intra prediction mode of the current block among the candidates included in the MPM list.
  • the encoder can encode the intra prediction mode of the current block using an MPM reminder configured by excluding 6 MPM candidates.
  • the VVC technology uses padding to generate a reference pixel value at a non-existent position and then performs intra prediction as described above.
  • a problem of inefficiency in encoding (or decoding) each of the different prediction modes may occur. Therefore, in order to improve video coding efficiency and improve picture quality, a method for efficiently encoding/decoding intra prediction mode needs to be considered.
  • the purpose of the present disclosure is to provide a video coding method and device for adaptively encoding or decoding an intra prediction mode according to the position of the current block in intra prediction of the current block.
  • the present disclosure uses a new predefined method when generating a Most Probable Mode (MPM) list based on the location of a block, removes redundant intra modes, or combines these two methods to create an MPM list.
  • MPM Most Probable Mode
  • the purpose is to provide a video coding method and device that changes.
  • a method of decoding an intra prediction mode of a current block performed by an image decoding apparatus includes: determining a type of the current block based on the location of the current block; Generating an MPM list including Most Probable Mode (MPM) candidates; determining redundant prediction modes among the MPM candidates according to the type of the current block, wherein the redundant prediction modes generate the same predictor; determining a representative mode among the overlapping prediction modes; and reconstructing the MPM list by removing redundant prediction modes excluding the representative mode.
  • MPM Most Probable Mode
  • a method of encoding an intra prediction mode of a current block performed by an image encoding apparatus includes: determining a type of the current block based on the location of the current block; Generating an MPM list including Most Probable Mode (MPM) candidates; determining redundant prediction modes among the MPM candidates according to the type of the current block, wherein the redundant prediction modes generate the same predictor; determining a representative mode among the overlapping prediction modes; and reconstructing the MPM list by removing redundant prediction modes excluding the representative mode.
  • MPM Most Probable Mode
  • a computer-readable recording medium stores a bitstream generated by an image encoding method, wherein the image encoding method determines the type of the current block based on the location of the current block. determining; Generating an MPM list including Most Probable Mode (MPM) candidates; determining redundant prediction modes among the MPM candidates according to the type of the current block, wherein the redundant prediction modes generate the same predictor; determining a representative mode among the overlapping prediction modes; and reconstructing the MPM list by removing redundant prediction modes excluding the representative mode.
  • MPM Most Probable Mode
  • FIG. 1 is an example block diagram of a video encoding device that can implement the techniques of the present disclosure.
  • Figure 2 is a diagram for explaining a method of dividing a block using the QTBTTT (QuadTree plus BinaryTree TernaryTree) structure.
  • 3A and 3B are diagrams showing a plurality of intra prediction modes including wide-angle intra prediction modes.
  • Figure 4 is an example diagram of neighboring blocks of the current block.
  • Figure 5 is an example block diagram of a video decoding device that can implement the techniques of the present disclosure.
  • Figure 6 is an example diagram showing the search order of reference samples.
  • 7A and 7B are exemplary diagrams showing the creation of reference samples.
  • Figure 8 is an example diagram showing pixels used in MPM (Most Probable Mode) configuration.
  • FIGS. 9A and 9B are exemplary diagrams showing predictors according to block positions and prediction modes.
  • Figure 10 is an exemplary diagram showing encoding/decoding in intra prediction mode according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 11 is an example diagram showing the type of current block based on the block location, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a method for decoding intra mode based on block position, according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 13 is an example diagram showing a preset mode of a type 1 block according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 14 is an exemplary diagram showing the configuration of an MPM list according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 15 is a flowchart showing a method of configuring an MPM list according to a predefined method, according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 16 is an exemplary diagram illustrating removal of a duplicate prediction mode according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 17 is a flowchart showing a method for removing a duplicate prediction mode according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 18 is a flowchart showing a method for removing redundant prediction modes and adding new candidates, according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 19 is a flowchart showing a method for removing a duplicate prediction mode according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is an example block diagram of a video encoding device that can implement the techniques of the present disclosure.
  • the video encoding device and its sub-configurations will be described with reference to the illustration in FIG. 1.
  • the image encoding device includes a picture division unit 110, a prediction unit 120, a subtractor 130, a transform unit 140, a quantization unit 145, a rearrangement unit 150, an entropy encoding unit 155, and an inverse quantization unit. It may be configured to include (160), an inverse transform unit (165), an adder (170), a loop filter unit (180), and a memory (190).
  • Each component of the video encoding device may be implemented as hardware or software, or may be implemented as a combination of hardware and software. Additionally, the function of each component may be implemented as software and a microprocessor may be implemented to execute the function of the software corresponding to each component.
  • One image consists of one or more sequences including a plurality of pictures. Each picture is divided into a plurality of regions and encoding is performed for each region. For example, one picture is divided into one or more tiles and/or slices. Here, one or more tiles can be defined as a tile group. Each tile or/slice is divided into one or more Coding Tree Units (CTUs). And each CTU is divided into one or more CUs (Coding Units) by a tree structure. Information applied to each CU is encoded as the syntax of the CU, and information commonly applied to CUs included in one CTU is encoded as the syntax of the CTU.
  • CTUs Coding Tree Units
  • information commonly applied to all blocks within one slice is encoded as the syntax of the slice header, and information applied to all blocks constituting one or more pictures is a picture parameter set (PPS) or picture parameter set. Encoded in the header. Furthermore, information commonly referenced by multiple pictures is encoded in a sequence parameter set (SPS). And, information commonly referenced by one or more SPSs is encoded in a video parameter set (VPS). Additionally, information commonly applied to one tile or tile group may be encoded as the syntax of a tile or tile group header. Syntax included in the SPS, PPS, slice header, tile, or tile group header may be referred to as high level syntax.
  • the picture division unit 110 determines the size of the CTU (Coding Tree Unit). Information about the size of the CTU (CTU size) is encoded as SPS or PPS syntax and transmitted to the video decoding device.
  • CTU size Information about the size of the CTU (CTU size) is encoded as SPS or PPS syntax and transmitted to the video decoding device.
  • the picture division unit 110 divides each picture constituting the image into a plurality of CTUs (Coding Tree Units) with a predetermined size, and then repeatedly divides the CTUs using a tree structure. (recursively) Divide.
  • a leaf node in the tree structure becomes a coding unit (CU), the basic unit of encoding.
  • CU coding unit
  • the tree structure is QuadTree (QT), in which the parent node is divided into four child nodes (or child nodes) of the same size, or BinaryTree, in which the parent node is divided into two child nodes. , BT), or a TernaryTree (TT) in which the parent node is divided into three child nodes in a 1:2:1 ratio, or a structure that mixes two or more of these QT structures, BT structures, and TT structures.
  • QTBT QuadTree plus BinaryTree
  • QTBTTT QuadTree plus BinaryTree TernaryTree
  • BTTT may be combined and referred to as MTT (Multiple-Type Tree).
  • Figure 2 is a diagram to explain a method of dividing a block using the QTBTTT structure.
  • the CTU can first be divided into a QT structure. Quadtree splitting can be repeated until the size of the splitting block reaches the minimum block size (MinQTSize) of the leaf node allowed in QT.
  • the first flag (QT_split_flag) indicating whether each node of the QT structure is split into four nodes of the lower layer is encoded by the entropy encoder 155 and signaled to the video decoding device. If the leaf node of QT is not larger than the maximum block size (MaxBTSize) of the root node allowed in BT, it may be further divided into either the BT structure or the TT structure. In the BT structure and/or TT structure, there may be multiple division directions.
  • a second flag indicates whether the nodes have been split, and if split, an additional flag indicating the splitting direction (vertical or horizontal) and/or the splitting type (Binary). Or, a flag indicating Ternary) is encoded by the entropy encoding unit 155 and signaled to the video decoding device.
  • a CU split flag (split_cu_flag) indicating whether the node is split is encoded. It could be. If the CU split flag (split_cu_flag) value indicates that it is not split, the block of the corresponding node becomes a leaf node in the split tree structure and becomes a CU (coding unit), which is the basic unit of coding. When the CU split flag (split_cu_flag) value indicates splitting, the video encoding device starts encoding from the first flag in the above-described manner.
  • QTBT When QTBT is used as another example of a tree structure, there are two types: a type that horizontally splits the block of the node into two blocks of the same size (i.e., symmetric horizontal splitting) and a type that splits it vertically (i.e., symmetric vertical splitting). Branches may exist.
  • a split flag (split_flag) indicating whether each node of the BT structure is divided into blocks of a lower layer and split type information indicating the type of division are encoded by the entropy encoder 155 and transmitted to the video decoding device.
  • split_flag split flag
  • the asymmetric form may include dividing the block of the corresponding node into two rectangular blocks with a size ratio of 1:3, or may include dividing the block of the corresponding node diagonally.
  • a CU can have various sizes depending on the QTBT or QTBTTT division from the CTU.
  • the block corresponding to the CU i.e., leaf node of QTBTTT
  • the 'current block' the block corresponding to the CU (i.e., leaf node of QTBTTT) to be encoded or decoded
  • the shape of the current block may be rectangular as well as square.
  • the prediction unit 120 predicts the current block and generates a prediction block.
  • the prediction unit 120 includes an intra prediction unit 122 and an inter prediction unit 124.
  • each current block in a picture can be coded predictively.
  • prediction of the current block is done using intra prediction techniques (using data from the picture containing the current block) or inter prediction techniques (using data from pictures coded before the picture containing the current block). It can be done.
  • Inter prediction includes both one-way prediction and two-way prediction.
  • the intra prediction unit 122 predicts pixels within the current block using pixels (reference pixels) located around the current block within the current picture including the current block.
  • the plurality of intra prediction modes may include two non-directional modes including a planar mode and a DC mode and 65 directional modes.
  • the surrounding pixels and calculation formulas to be used are defined differently for each prediction mode.
  • the directional modes (67 to 80, -1 to -14 intra prediction modes) shown by dotted arrows in FIG. 3B can be additionally used. These may be referred to as “wide angle intra-prediction modes”.
  • the arrows point to corresponding reference samples used for prediction and do not indicate the direction of prediction. The predicted direction is opposite to the direction indicated by the arrow.
  • Wide-angle intra prediction modes are modes that perform prediction in the opposite direction of a specific directional mode without transmitting additional bits when the current block is rectangular. At this time, among the wide-angle intra prediction modes, some wide-angle intra prediction modes available for the current block may be determined according to the ratio of the width and height of the rectangular current block.
  • intra prediction modes 67 to 80 are available when the current block is in the form of a rectangle whose height is smaller than its width
  • wide-angle intra prediction modes with angles larger than -135 degrees are available.
  • Intra prediction modes (-1 to -14 intra prediction modes) are available when the current block has a rectangular shape with a width greater than the height.
  • the intra prediction unit 122 can determine the intra prediction mode to be used to encode the current block.
  • intra prediction unit 122 may encode the current block using multiple intra prediction modes and select an appropriate intra prediction mode to use from the tested modes. For example, the intra prediction unit 122 calculates rate-distortion values using rate-distortion analysis for several tested intra-prediction modes and has the best rate-distortion characteristics among the tested modes. You can also select intra prediction mode.
  • the intra prediction unit 122 selects one intra prediction mode from a plurality of intra prediction modes and predicts the current block using surrounding pixels (reference pixels) and an operation formula determined according to the selected intra prediction mode.
  • Information about the selected intra prediction mode is encoded by the entropy encoding unit 155 and transmitted to the video decoding device.
  • the inter prediction unit 124 generates a prediction block for the current block using a motion compensation process.
  • the inter prediction unit 124 searches for a block most similar to the current block in a reference picture that has been encoded and decoded before the current picture, and generates a prediction block for the current block using the searched block. Then, a motion vector (MV) corresponding to the displacement between the current block in the current picture and the prediction block in the reference picture is generated.
  • MV motion vector
  • motion estimation is performed on the luma component, and a motion vector calculated based on the luma component is used for both the luma component and the chroma component.
  • Motion information including information about the reference picture and information about the motion vector used to predict the current block is encoded by the entropy encoding unit 155 and transmitted to the video decoding device.
  • the inter prediction unit 124 may perform interpolation on a reference picture or reference block to increase prediction accuracy. That is, subsamples between two consecutive integer samples are interpolated by applying filter coefficients to a plurality of consecutive integer samples including the two integer samples. If the process of searching for the block most similar to the current block is performed for the interpolated reference picture, the motion vector can be expressed with precision in decimal units rather than precision in integer samples.
  • the precision or resolution of the motion vector may be set differently for each target area to be encoded, for example, slice, tile, CTU, CU, etc.
  • AMVR adaptive motion vector resolution
  • information about the motion vector resolution to be applied to each target area must be signaled for each target area. For example, if the target area is a CU, information about the motion vector resolution applied to each CU is signaled.
  • Information about motion vector resolution may be information indicating the precision of a differential motion vector, which will be described later.
  • the inter prediction unit 124 may perform inter prediction using bi-prediction.
  • bidirectional prediction two reference pictures and two motion vectors indicating the positions of blocks most similar to the current block within each reference picture are used.
  • the inter prediction unit 124 selects the first reference picture and the second reference picture from reference picture list 0 (RefPicList0) and reference picture list 1 (RefPicList1), respectively, and searches for a block similar to the current block within each reference picture. Create a first reference block and a second reference block. Then, the first reference block and the second reference block are averaged or weighted to generate a prediction block for the current block.
  • reference picture list 0 may be composed of pictures before the current picture in display order among the restored pictures
  • reference picture list 1 may be composed of pictures after the current picture in display order among the restored pictures.
  • relief pictures after the current picture may be additionally included in reference picture list 0, and conversely, relief pictures before the current picture may be additionally included in reference picture list 1. may be included.
  • the motion information of the current block can be transmitted to the video decoding device by encoding information that can identify the neighboring block. This method is called ‘merge mode’.
  • the inter prediction unit 124 selects a predetermined number of merge candidate blocks (hereinafter referred to as 'merge candidates') from neighboring blocks of the current block.
  • the surrounding blocks for deriving merge candidates include the left block (A0), bottom left block (A1), top block (B0), and top right block (B1) adjacent to the current block in the current picture. ), and all or part of the upper left block (B2) can be used.
  • a block located within a reference picture (which may be the same or different from the reference picture used to predict the current block) rather than the current picture where the current block is located may be used as a merge candidate.
  • a block co-located with the current block within the reference picture or blocks adjacent to the co-located block may be additionally used as merge candidates. If the number of merge candidates selected by the method described above is less than the preset number, the 0 vector is added to the merge candidates.
  • the inter prediction unit 124 uses these neighboring blocks to construct a merge list including a predetermined number of merge candidates.
  • a merge candidate to be used as motion information of the current block is selected from among the merge candidates included in the merge list, and merge index information is generated to identify the selected candidate.
  • the generated merge index information is encoded by the entropy encoding unit 155 and transmitted to the video decoding device.
  • Merge skip mode is a special case of merge mode. After performing quantization, when all transformation coefficients for entropy encoding are close to zero, only peripheral block selection information is transmitted without transmitting residual signals. By using merge skip mode, relatively high coding efficiency can be achieved in low-motion images, still images, screen content images, etc.
  • merge mode and merge skip mode are collectively referred to as merge/skip mode.
  • AMVP Advanced Motion Vector Prediction
  • the inter prediction unit 124 uses neighboring blocks of the current block to derive predicted motion vector candidates for the motion vector of the current block.
  • the surrounding blocks used to derive predicted motion vector candidates include the left block (A0), bottom left block (A1), top block (B0), and top right block adjacent to the current block in the current picture shown in FIG. All or part of B1), and the upper left block (B2) can be used. Additionally, a block located within a reference picture (which may be the same or different from the reference picture used to predict the current block) rather than the current picture where the current block is located will be used as a surrounding block used to derive prediction motion vector candidates. It may be possible.
  • a collocated block located at the same location as the current block within the reference picture or blocks adjacent to the block at the same location may be used. If the number of motion vector candidates is less than the preset number by the method described above, the 0 vector is added to the motion vector candidates.
  • the inter prediction unit 124 derives predicted motion vector candidates using the motion vectors of the neighboring blocks, and determines a predicted motion vector for the motion vector of the current block using the predicted motion vector candidates. Then, the predicted motion vector is subtracted from the motion vector of the current block to calculate the differential motion vector.
  • the predicted motion vector can be obtained by applying a predefined function (eg, median, average value calculation, etc.) to the predicted motion vector candidates.
  • a predefined function eg, median, average value calculation, etc.
  • the video decoding device also knows the predefined function.
  • the neighboring blocks used to derive predicted motion vector candidates are blocks for which encoding and decoding have already been completed, the video decoding device also already knows the motion vectors of the neighboring blocks. Therefore, the video encoding device does not need to encode information to identify the predicted motion vector candidate. Therefore, in this case, information about the differential motion vector and information about the reference picture used to predict the current block are encoded.
  • the predicted motion vector may be determined by selecting one of the predicted motion vector candidates.
  • information for identifying the selected prediction motion vector candidate is additionally encoded, along with information about the differential motion vector and information about the reference picture used to predict the current block.
  • the subtractor 130 generates a residual block by subtracting the prediction block generated by the intra prediction unit 122 or the inter prediction unit 124 from the current block.
  • the transform unit 140 converts the residual signal in the residual block having pixel values in the spatial domain into transform coefficients in the frequency domain.
  • the conversion unit 140 may convert the residual signals in the residual block by using the entire size of the residual block as a conversion unit, or divide the residual block into a plurality of subblocks and perform conversion by using the subblocks as a conversion unit. You may.
  • the residual signals can be converted by dividing them into two subblocks, a transform area and a non-transformation region, and using only the transform region subblock as a transform unit.
  • the transformation area subblock may be one of two rectangular blocks with a size ratio of 1:1 based on the horizontal axis (or vertical axis).
  • a flag indicating that only the subblock has been converted (cu_sbt_flag), directional (vertical/horizontal) information (cu_sbt_horizontal_flag), and/or position information (cu_sbt_pos_flag) are encoded by the entropy encoding unit 155 and signaled to the video decoding device.
  • the size of the transform area subblock may have a size ratio of 1:3 based on the horizontal axis (or vertical axis), and in this case, a flag (cu_sbt_quad_flag) that distinguishes the corresponding division is additionally encoded by the entropy encoding unit 155 to encode the image. Signaled to the decryption device.
  • the transformation unit 140 can separately perform transformation on the residual block in the horizontal and vertical directions.
  • various types of transformation functions or transformation matrices can be used.
  • a pair of transformation functions for horizontal transformation and vertical transformation can be defined as MTS (Multiple Transform Set).
  • the conversion unit 140 may select a conversion function pair with the best conversion efficiency among MTSs and convert the residual blocks in the horizontal and vertical directions, respectively.
  • Information (mts_idx) about the transformation function pair selected from the MTS is encoded by the entropy encoder 155 and signaled to the video decoding device.
  • the quantization unit 145 quantizes the transform coefficients output from the transform unit 140 using a quantization parameter, and outputs the quantized transform coefficients to the entropy encoding unit 155.
  • the quantization unit 145 may directly quantize a residual block related to a certain block or frame without conversion.
  • the quantization unit 145 may apply different quantization coefficients (scaling values) depending on the positions of the transform coefficients within the transform block.
  • the quantization matrix applied to the quantized transform coefficients arranged in two dimensions may be encoded and signaled to the video decoding device.
  • the rearrangement unit 150 may rearrange coefficient values for the quantized residual values.
  • the rearrangement unit 150 can change a two-dimensional coefficient array into a one-dimensional coefficient sequence using coefficient scanning.
  • the realignment unit 150 can scan from DC coefficients to coefficients in the high frequency region using zig-zag scan or diagonal scan to output a one-dimensional coefficient sequence.
  • a vertical scan that scans a two-dimensional coefficient array in the column direction or a horizontal scan that scans the two-dimensional block-type coefficients in the row direction may be used instead of the zig-zag scan. That is, the scan method to be used among zig-zag scan, diagonal scan, vertical scan, and horizontal scan may be determined depending on the size of the transformation unit and the intra prediction mode.
  • the entropy encoding unit 155 uses various encoding methods such as CABAC (Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code) and Exponential Golomb to encode the one-dimensional quantized transform coefficients output from the reordering unit 150.
  • CABAC Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code
  • Exponential Golomb Exponential Golomb to encode the one-dimensional quantized transform coefficients output from the reordering unit 150.
  • a bitstream is created by encoding the sequence.
  • the entropy encoder 155 encodes information such as CTU size, CU split flag, QT split flag, MTT split type, and MTT split direction related to block splitting, so that the video decoding device can encode blocks in the same way as the video coding device. Allow it to be divided.
  • the entropy encoding unit 155 encodes information about the prediction type indicating whether the current block is encoded by intra prediction or inter prediction, and generates intra prediction information (i.e., intra prediction) according to the prediction type.
  • Information about the mode) or inter prediction information coding mode of motion information (merge mode or AMVP mode), merge index in case of merge mode, information on reference picture index and differential motion vector in case of AMVP mode
  • the entropy encoding unit 155 encodes information related to quantization, that is, information about quantization parameters and information about the quantization matrix.
  • the inverse quantization unit 160 inversely quantizes the quantized transform coefficients output from the quantization unit 145 to generate transform coefficients.
  • the inverse transform unit 165 restores the residual block by converting the transform coefficients output from the inverse quantization unit 160 from the frequency domain to the spatial domain.
  • the adder 170 restores the current block by adding the restored residual block and the prediction block generated by the prediction unit 120. Pixels in the restored current block are used as reference pixels when intra-predicting the next block.
  • the loop filter unit 180 restores pixels to reduce blocking artifacts, ringing artifacts, blurring artifacts, etc. that occur due to block-based prediction and transformation/quantization. Perform filtering on them.
  • the filter unit 180 is an in-loop filter and may include all or part of a deblocking filter 182, a Sample Adaptive Offset (SAO) filter 184, and an Adaptive Loop Filter (ALF) 186. .
  • the deblocking filter 182 filters the boundaries between restored blocks to remove blocking artifacts caused by block-level encoding/decoding, and the SAO filter 184 and alf(186) perform deblocking filtering. Additional filtering is performed on the image.
  • the SAO filter 184 and alf 186 are filters used to compensate for the difference between the restored pixel and the original pixel caused by lossy coding.
  • the SAO filter 184 improves not only subjective image quality but also coding efficiency by applying an offset in units of CTU.
  • the ALF 186 performs filtering on a block basis, distinguishing the edge and degree of change of the block and applying different filters to compensate for distortion.
  • Information about filter coefficients to be used in ALF may be encoded and signaled to a video decoding device.
  • the restored block filtered through the deblocking filter 182, SAO filter 184, and ALF 186 is stored in the memory 190.
  • the reconstructed picture can be used as a reference picture for inter prediction of blocks in the picture to be encoded later.
  • FIG. 5 is an example block diagram of a video decoding device that can implement the techniques of the present disclosure.
  • the video decoding device and its sub-configurations will be described with reference to FIG. 5.
  • the image decoding device includes an entropy decoding unit 510, a rearrangement unit 515, an inverse quantization unit 520, an inverse transform unit 530, a prediction unit 540, an adder 550, a loop filter unit 560, and a memory ( 570).
  • each component of the video decoding device may be implemented as hardware or software, or may be implemented as a combination of hardware and software. Additionally, the function of each component may be implemented as software and a microprocessor may be implemented to execute the function of the software corresponding to each component.
  • the entropy decoder 510 decodes the bitstream generated by the video encoding device, extracts information related to block division, determines the current block to be decoded, and provides prediction information and residual signals needed to restore the current block. Extract information, etc.
  • the entropy decoder 510 extracts information about the CTU size from a Sequence Parameter Set (SPS) or Picture Parameter Set (PPS), determines the size of the CTU, and divides the picture into CTUs of the determined size. Then, the CTU is determined as the highest layer of the tree structure, that is, the root node, and the CTU is divided using the tree structure by extracting the division information for the CTU.
  • SPS Sequence Parameter Set
  • PPS Picture Parameter Set
  • the first flag (QT_split_flag) related to the division of the QT first extracts the first flag (QT_split_flag) related to the division of the QT and split each node into four nodes of the lower layer. And, for the node corresponding to the leaf node of QT, the second flag (MTT_split_flag) and split direction (vertical / horizontal) and/or split type (binary / ternary) information related to the split of MTT are extracted and the corresponding leaf node is divided into MTT.
  • Split into structures Accordingly, each node below the leaf node of QT is recursively divided into a BT or TT structure.
  • each node may undergo 0 or more repetitive MTT divisions after 0 or more repetitive QT divisions. For example, MTT division may occur immediately in the CTU, or conversely, only multiple QT divisions may occur.
  • the first flag (QT_split_flag) related to the division of the QT is extracted and each node is divided into four nodes of the lower layer. And, for the node corresponding to the leaf node of QT, a split flag (split_flag) indicating whether to further split into BT and split direction information are extracted.
  • the entropy decoding unit 510 determines the current block to be decoded using division of the tree structure, it extracts information about the prediction type indicating whether the current block is intra-predicted or inter-predicted.
  • prediction type information indicates intra prediction
  • the entropy decoder 510 extracts syntax elements for intra prediction information (intra prediction mode) of the current block.
  • prediction type information indicates inter prediction
  • the entropy decoder 510 extracts syntax elements for inter prediction information, that is, information indicating a motion vector and a reference picture to which the motion vector refers.
  • the entropy decoding unit 510 extracts information about quantized transform coefficients of the current block as quantization-related information and information about the residual signal.
  • the reordering unit 515 re-organizes the sequence of one-dimensional quantized transform coefficients entropy decoded in the entropy decoding unit 510 into a two-dimensional coefficient array (i.e., in reverse order of the coefficient scanning order performed by the image encoding device). block).
  • the inverse quantization unit 520 inversely quantizes the quantized transform coefficients and inversely quantizes the quantized transform coefficients using a quantization parameter.
  • the inverse quantization unit 520 may apply different quantization coefficients (scaling values) to quantized transform coefficients arranged in two dimensions.
  • the inverse quantization unit 520 may perform inverse quantization by applying a matrix of quantization coefficients (scaling values) from an image encoding device to a two-dimensional array of quantized transform coefficients.
  • the inverse transform unit 530 inversely transforms the inverse quantized transform coefficients from the frequency domain to the spatial domain to restore the residual signals, thereby generating a residual block for the current block.
  • the inverse transformation unit 530 when the inverse transformation unit 530 inversely transforms only a partial area (subblock) of the transformation block, a flag (cu_sbt_flag) indicating that only the subblock of the transformation block has been transformed, and directionality (vertical/horizontal) information of the subblock (cu_sbt_horizontal_flag) ) and/or extracting the position information (cu_sbt_pos_flag) of the subblock, and inversely transforming the transformation coefficients of the corresponding subblock from the frequency domain to the spatial domain to restore the residual signals, and for the area that has not been inversely transformed, a “0” value is used as the residual signal. By filling , the final residual block for the current block is created.
  • the inverse transform unit 530 determines a transformation function or transformation matrix to be applied in the horizontal and vertical directions, respectively, using the MTS information (mts_idx) signaled from the video encoding device, and uses the determined transformation function. Inverse transformation is performed on the transformation coefficients in the transformation block in the horizontal and vertical directions.
  • the prediction unit 540 may include an intra prediction unit 542 and an inter prediction unit 544.
  • the intra prediction unit 542 is activated when the prediction type of the current block is intra prediction
  • the inter prediction unit 544 is activated when the prediction type of the current block is inter prediction.
  • the intra prediction unit 542 determines the intra prediction mode of the current block among a plurality of intra prediction modes from the syntax elements for the intra prediction mode extracted from the entropy decoder 510, and provides a reference around the current block according to the intra prediction mode. Predict the current block using pixels.
  • the inter prediction unit 544 uses the syntax elements for the inter prediction mode extracted from the entropy decoder 510 to determine the motion vector of the current block and the reference picture to which the motion vector refers, and uses the motion vector and the reference picture to determine the motion vector of the current block. Use it to predict the current block.
  • the adder 550 restores the current block by adding the residual block output from the inverse transform unit and the prediction block output from the inter prediction unit or intra prediction unit. Pixels in the restored current block are used as reference pixels when intra-predicting a block to be decoded later.
  • the loop filter unit 560 may include a deblocking filter 562, a SAO filter 564, and an ALF 566 as an in-loop filter.
  • the deblocking filter 562 performs deblocking filtering on the boundaries between restored blocks to remove blocking artifacts that occur due to block-level decoding.
  • the SAO filter 564 and the ALF 566 perform additional filtering on the reconstructed block after deblocking filtering to compensate for the difference between the reconstructed pixel and the original pixel caused by lossy coding.
  • the filter coefficient of ALF is determined using information about the filter coefficient decoded from the non-stream.
  • the restoration block filtered through the deblocking filter 562, SAO filter 564, and ALF 566 is stored in the memory 570.
  • the reconstructed picture is later used as a reference picture for inter prediction of blocks in the picture to be encoded.
  • This embodiment relates to encoding and decoding of images (videos) as described above. More specifically, in intra prediction of a current block, a video coding method and device are provided for adaptively encoding or decoding an intra prediction mode according to the position of the current block. In addition, in this embodiment, when creating an MPM (Most Probable Mode) list depending on the location of the block, the MPM list is changed by using a new predefined method, removing overlapping intra modes, or combining these two methods. Provides video coding methods and devices.
  • MPM Moving Probable Mode
  • the following embodiments may be performed by the intra prediction unit 122 in a video encoding device. Additionally, it may be performed by the intra prediction unit 542 in a video decoding device.
  • the video encoding device may generate signaling information related to this embodiment in terms of bit rate distortion optimization when predicting the current block.
  • the video encoding device can encode signaling information using the entropy encoding unit 155 and then transmit it to the video decoding device.
  • the video decoding device can decode signaling information related to prediction of the current block from the bitstream using the entropy decoding unit 510.
  • 'target block' may be used with the same meaning as a current block or a coding unit (CU), or may mean a partial area of a coding unit.
  • the fact that the value of one flag is true indicates that the flag is set to 1. Additionally, the value of one flag being false indicates a case where the flag is set to 0.
  • Intra prediction generates a predictor by referring to pixels adjacent to the current block. At this time, adjacent pixels to be referenced are called reference samples.
  • the video decoding device is equipped with reference samples in advance. The video decoding device checks whether the reference sample is available for the pixel location to be referenced. If a reference sample does not exist, a pixel value according to a predetermined agreement between the video encoding device and the video decoding device is padded at the pixel location to be referenced. Afterwards, final reference samples can be generated by applying a filter to the provided reference samples.
  • the reference sample refUnfilt[x][y] before applying the filter can be generated as follows.
  • refIdx represents the index of the reference line
  • refW and refH represent the width and height of the reference area, respectively.
  • refUnfilt[x][y] is set to refUnfilt[x][y+1] do.
  • refUnfilt[x][y] is set to refUnfilt[x-1][y].
  • Figure 6 is an example diagram showing the search order of reference samples.
  • the video decoding device searches clockwise from the bottom left pixel to the top rightmost pixel, as shown in the example of FIG. 6.
  • 7A and 7B are exemplary diagrams showing the creation of reference samples.
  • the video decoding device does not perform padding and uses each reference pixel value.
  • pixel values may be padded as shown in the examples of FIGS. 7A and 7B.
  • the first available reference sample in the search order is copied and padded at the bottom left.
  • the pixel value of the immediately previous position in the search order is copied and padded to the current position.
  • the video decoding device pads each location with 2 Bitdepth-1, which is half of the maximum value that a pixel can have. That is, if the bitdepth is 8 bits, 128 can be used, and if the bitdepth is 10 bits, 512 can be used.
  • the video decoding device may generate reference samples according to the above-described method and then apply a filter to generate the final reference sample p[x][y].
  • the video decoding device has a reference line index refIdx of 0, the size of the current block is greater than 32, a luma component, the IntraSubPartitionsSplitType of ISP mode is ISP_NO_SPLIT, and refFilterFlag, a flag that indicates filtering for the reference sample, is 1.
  • filterFlag which indicates application of the filter, can be set to 1. If any of the above-mentioned conditions are not satisfied, filterFlag may be set to 0.
  • Equation 1 the final reference sample p[x][y] can be calculated as in Equation 1.
  • PDPC Position Dependent Prediction Combination
  • PDPC technology corrects the predictor pixel to be used for encoding by weightedly combining neighboring pixels in the opposite direction and the predictor generated according to the intra prediction mode. At this time, as the distance between the neighboring pixel in the opposite direction and the corresponding predictor pixel becomes shorter, the weight of the neighboring pixel in the opposite direction increases.
  • PDPC technology can be applied to a prediction mode in which it is possible to use surrounding pixels in the opposite direction of the prediction mode direction line. These prediction modes include a mode smaller than the horizontal mode (mode 18), a mode larger than the vertical mode (mode 50), and four specific modes (planar mode, DC mode, horizontal mode (mode 18), and vertical direction mode (no. 50).
  • PDPC technology corrects the predictor according to Planar mode and DC mode using Equation 2, corrects the predictor according to the horizontal mode (mode 18) using Equation 3, and uses Equation 4 to correct the predictor according to the vertical mode (mode 18). Calibrate the predictor according to the direction mode (mode 50).
  • PDPC technology uses Equation 5 to correct the predictor according to a mode smaller than the horizontal mode (mode 18), and uses Equation 6 to correct the predictor according to a mode larger than the vertical mode (mode 50). Correct the ruler.
  • [x][y] represents a relative pixel based on the coordinates of the upper left pixel of the current block.
  • pred[x][y] is the initial predictor created in prediction mode
  • p[x][-1] and p[-1][y] are surrounding pixels used for predictor correction
  • nTbW and nTbH represent the width and height of the current block
  • wL[x] and wT[y] represent weights applied to the predictor pixel and surrounding pixels.
  • Clip1 is a clipping function and is expressed as Equation 7.
  • invAngle is a variable used to specify the location of surrounding pixels needed when generating a predictor for each direction in intra prediction mode.
  • invAngle is calculated according to Equation 8.
  • intraPredAngle is a value determined according to the intra prediction mode (PredModeIntra).
  • the luma channel predictor can be generated based on 67 Intra Prediction Modes (IPMs).
  • IPMs Intra Prediction Modes
  • 67 IPMs refer to 67 intra prediction modes that can be signaled according to the aspect ratio of the block among prediction modes -14 to 80, including planar and DC modes, which are non-directional prediction modes.
  • MPM Moving Probable Mode
  • MPM uses the property that when blocks are encoded in intra prediction mode, the prediction modes of neighboring blocks are likely to be similar to each other.
  • the prediction mode of each block is defined as modeA and modeB.
  • an MPM list can be created by selecting 6 MPM candidates as follows. If the current block is located on the border of a CTU, tile, slice, sub-picture, picture, etc., and pixel A or pixel B is not available, the corresponding pixel is included.
  • the prediction mode of the block is considered Planar.
  • modeA and modeB are the same, and modeA is greater than INTRA_DC, ⁇ Planar, modeA, 2 + ((modeA + 61) % 64), 2 + ((modeA - 1) % 64), 2 + (( modeA + 60) % 64), 2 + (modeA % 64) ⁇ are selected as MPM candidates.
  • modeA and modeB are greater than INTRA_DC, and maxAB - minAB ⁇ 62, ⁇ Planar, modeA, modeB, 2 + ((minAB - 1) % 64), 2 + ((maxAB + 61 ) % 64), 2 + ( minAB % 64) ⁇ are selected as MPM candidates.
  • modeA and modeB are greater than INTRA_DC, and 2 ⁇ maxAB - minAB ⁇ 62, then ⁇ Planar, modeA, modeB, 2 + ((minAB + 61) % 64 ), 2 + ((minAB - 1) % 64), 2 + ((maxAB + 61) % 64) ⁇ are selected as MPM candidates.
  • modeA and modeB are not the same, and one of modeA and modeB is greater than INTRA_DC, ⁇ Planar, maxAB, 2 + ((maxAB + 61) % 64 ), 2 + ((maxAB - 1) % 64), 2 + ((maxAB + 60) % 64), 2 + (maxAB % 64) ⁇ are selected as MPM candidates.
  • both modeA and modeB are equal to or smaller than INTRA_DC, ⁇ Planar, INTRA_DC, INTRA_ANGULAR50, INTRA_ANGULAR18, INTRA_ANGULAR46, INTRA_ANGULAR54 ⁇ are selected as MPM candidates.
  • the video decoding device parses the intra prediction mode of the current block as shown in Table 1.
  • intra_luma_ref_idx a reference line index indicating one of a plurality of reference lines
  • intra_luma_mpm_flag a flag indicating whether to use MPM
  • intra_luma_mpm_flag a flag indicating whether to use MPM
  • intra_luma_not_planar_flag is false, the intra prediction mode is set to Planar mode, and if intra_luma_not_planar_flag is true, intra_luma_mpm_idx may be additionally signaled. If intra_luma_not_planar_flag does not exist, it can be inferred to be 1.
  • intra_luma_ref_idx if intra_luma_ref_idx is not 0, planar mode is not used. Therefore, intra_luma_not_planar_flag is not transmitted and is considered true. Additionally, since intra_luma_not_planar_flag is true, intra_luma_mpm_idx may be additionally signaled.
  • MPM index 0 which indicates the first element in the MPM list, always indicates planar mode, and is therefore determined using intra_luma_not_planar_flag.
  • TR binarization uses cMax and cRiceParam to output a TR empty string corresponding to symbolVal.
  • TR bin string is a combination of prefix bin string and suffix bin string, and if cMax and symbolVal are the same and cRiceParam is greater than 0, the suffix bin string exists.
  • the prefix empty string is derived as follows.
  • prefixVal which is the prefix value for symbolVal
  • prefixVal symbolVal >> cRiceParam
  • prefix of the TR empty string i.e., prefix empty string
  • prefixVal is less than 'cMax >> cRiceParam'
  • the length of the prefix bin string is prefixVal + 1, and each bin is indexed using binIdx.
  • a bin whose binIdx is less than prefixVal is set to 1, and if binIdx is equal to prefixVal, it is set to 0.
  • prefixVal is more than 'cMax >> cRiceParam'
  • the length of the prefix bin string is 'cMax >> cRiceParam', and all bins are set to 1.
  • the suffix of the TR empty string The empty string is derived as follows.
  • suffixVal the suffix value
  • suffixVal symbolVal - (prefixVal ⁇ cRiceParam).
  • suffix of the TR empty string i.e., suffix empty string
  • cMax (1 ⁇ cRiceParam ) - 1 for suffixVal.
  • an empty string of the MPM index can be expressed as shown in Table 2.
  • symbolVal is set from 0 according to the MPM index of the 5 MPM candidates excluding MPM index 0.
  • intra_luma_mpm_flag 0 (i.e., when MPM is not used)
  • intra_luma_mpm_remainder is parsed as an MPM reminder.
  • TB Truncated Binary
  • TB binarization uses cMax to output a TB empty string corresponding to symbolVal, a syntax element. Before determining the TB empty string, the u value is calculated according to Equation 9.
  • the TB empty string is determined as follows.
  • the TB empty string is determined according to a fixed-length (FL) binarization process where cMax is (1 ⁇ k) - 1 for symbolVal.
  • the TB empty string is determined according to a fixed-length (FL) binarization process where cMax is (1 ⁇ (k + 1)) - 1 for (symbolVal + u).
  • the empty string of the MPM reminder can be expressed as shown in Table 3.
  • symbolVal sets 61 intra prediction modes excluding 6 MPM candidates in order from 0 to smallest.
  • 5 bits (5-bit) are allocated to an empty string representing 0 to 2, which are 3 symbolVals, and 6 bits (6-bit) are allocated to an empty string representing 3 to 60, which are 58 symbolVals.
  • the same predictor can be generated even if a different prediction mode is used.
  • blocks that exist at the border of an image such as a CTU, tile, slice, subpicture, or picture
  • all or part of the top and left reference pixels among the reference pixels used for prediction of the block may not exist.
  • a predictor is generated using an intra prediction method.
  • the same predictor can be generated even if different prediction modes are used. That is, if the current block is not located at the boundary of the image (boundary of CTU, tile, slice, subpicture, picture, etc.) like block A in FIG.
  • prediction modes above the vertical mode all use reference pixels padded with the same value for prediction, so they all generate the same predictor. Even if different prediction modes are used depending on the location of the block, there are cases where the same predictor is generated, and as a result, inefficiency occurs due to unnecessary prediction mode transmission and prediction mode search processes.
  • OLD represents an intra prediction mode encoding/decoding method according to existing technology such as VVC
  • NEW represents an adaptive prediction mode encoding/decoding method based on the position of a block according to the present invention.
  • the present invention uses “block position classification,” which classifies blocks according to the position of the current block, and “adaptive intra mode coding,” which adaptively codes the prediction mode accordingly. This solves the problems of existing technology.
  • a preferred implementation example according to this is as follows.
  • block location information is used to classify the type of the current block as shown in the example of FIG. 11.
  • Block location information includes the location coordinates of the upper left corner in the current block.
  • block position information includes configuration information of CTU, tile, slice, subpicture, and picture, their division method, and the size of each element. Additionally, block position information may also include the relative position of the current block within a CTU, tile, slice, subpicture, or picture.
  • the current block can be divided into four types: Type 1, Type 2, Type 3, and Type 4.
  • Type 1 the current block is located in the upper left corner of the CTU, tile, slice, subpicture, or picture.
  • Type 2 is excluded and the current block is located at the left border of the CTU, tile, slice, subpicture, or picture.
  • Type 3 type 1 is excluded and the current block is located at the upper border of the CTU, tile, slice, subpicture, or picture.
  • Type 4 represents cases other than the above-described types 1 to 3.
  • the video decoding device uses a preset prediction mode according to the type of the current block without decoding the prediction mode of the current block.
  • the video encoding device performs the following operations.
  • the video encoding device may omit the prediction mode search and signal.
  • the left or top reference pixels are unavailable, so the corresponding values are padded. Therefore, some prediction modes end up producing the same predictor. Therefore, since prediction mode search and signaling are unnecessary, a preset prediction mode can be used. Likewise, in this case, the video encoding device may omit the prediction mode search and signal.
  • the video encoding device selects the most appropriate prediction mode and encodes it, and the video decoding device parses the corresponding information and then decodes the intra-predicted signal according to the parsed prediction mode.
  • the intra prediction mode can be encoded/decoded using a conventional intra mode encoding/decoding method. .
  • Table 4 all possible cases can be summarized as in Table 4.
  • the implicit mode decision type indicates a type that uses a preset prediction mode.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a method for decoding intra mode based on block position, according to an embodiment of the present disclosure.
  • the video decoding device classifies the current block according to the block location (S1200) and checks whether the type of the current block is an implicit mode decision type (S1202). At this time, one of the seven cases shown in Table 4 can be selected as the decision criterion for the implicit mode decision type.
  • the video decoding device uses a preset prediction mode as the prediction mode of the current block (S1204).
  • the video decoding device sets the prediction mode for a block of type k (where k can be 1, 2, or 3) corresponding to the implicit mode decision type to pre_defined_mode_k. For example, if the type of the current block is type 2 and type 2 is an implicit mode determination type, the prediction mode of the current block is set to pre_defined_mode_2.
  • the video decoding device decodes the intra prediction mode from the bitstream according to a conventional method (S1206).
  • the prediction mode determination process according to the example of FIG. 12 can be similarly performed by an image encoding device.
  • pre_defined_mode_k may be one of 67 IPMs, including planar, DC, horizontal mode (mode 18), and vertical mode (mode 50). For example, as in the example of FIG. 13, a block located in the upper left corner of a slice or picture is classified as type 1. If pre_defined_mode_1 is preset to Planar mode, the video encoding device omits intra prediction mode search and signaling for the corresponding blocks and determines Planar mode as the prediction mode.
  • implicit_mode_decision which is a syntax indicating implicit mode decision
  • the prediction mode search and signal for the current block are omitted, and the video decoding device uses the preset prediction mode corresponding to the type of the current block.
  • currBlockType indicates the type of current block.
  • the function blockPositionAdaptiveModeDecision(currBlockType) sets the prediction mode of the current block to pre_defined_mode_k when currBlockType is type k.
  • implicit_mode_decision when implicit_mode_decision is 0, the video decoding device can decode the prediction mode of the current block using the conventional intra-mode decoding method.
  • ⁇ Realization Example 2> Decrypt the prediction mode of the current block by configuring the MPM list differently depending on the block location.
  • the video decoding device adaptively constructs an MPM list based on the type of the current block classified according to the location of the block, and decodes the intra prediction mode of the current block using the constructed MPM list.
  • Conventional VVC selects 6 MPM candidates based on the prediction mode of neighboring blocks of the current block, and when the intra prediction mode of the current block is one of the 6 MPM candidates, prediction is made by decoding the MPM index indicating the corresponding prediction mode. Decide on the mode.
  • the video decoding device constructs an MPM list according to a predefined method (Implementation Example 2-1), removes a redundant prediction mode from the existing MPM list construction method (Implementation Example 2), -2), Redundant prediction modes can be removed from the existing MPM list construction method, and one or two or more MPM candidates can be added according to a predefined method (Implementation Example 2-3).
  • a predefined method Implementation Example 2-1
  • a redundant prediction mode from the existing MPM list construction method
  • -2 Redundant prediction modes
  • one or two or more MPM candidates can be added according to a predefined method.
  • the video decoding device configures the MPM list so that no overlapping prediction modes are included by using a predefined method according to the type of the current block.
  • the above-described predetermined method represents a method of determining the number of MPM candidates (Example 2-1-1) or selecting an MPM candidate (Example 2-1-2). These may be determined differently depending on the type of current block.
  • the video decoding device may make the number of MPM candidates all the same, some different, or all different depending on the type of the current block.
  • n type is defined as the number of MPM candidates for each type of current block.
  • type is assumed to be a value of 1 to 4 according to the example in FIG. 11.
  • an MPM list with different numbers of candidates can be constructed depending on the type of the current block.
  • the MPM list can be composed of 4 prediction modes.
  • the video decoding device may select MPM candidates using methods that are different, partially the same, or entirely the same depending on the type of the current block.
  • selecting a prediction mode at least one of the width, height, area, aspect ratio of the current block, prediction mode and location information of surrounding blocks may be considered.
  • the selected prediction mode may be a prediction mode using restored reference pixels, a prediction mode of neighboring blocks, a prediction mode previously used with high frequency, or a prediction mode that can additionally use reference pixels restored by PDPC.
  • PDPC corrects the predictor using a weighted combination of filtered and unfiltered reference samples according to pixel location, prediction mode, and block size.
  • PDPC can be applied to prediction modes such as Planar, DC, horizontal direction or less (mode 18 or less), and vertical direction or more (mode 50 or more).
  • mode 18 or less horizontal direction or less
  • mode 50 or more vertical direction or more
  • PDPC application/non-application indicates that PDPC technology is activated/deactivated at a higher level such as SPS, PPS, etc., and available/disabled indicates whether PDPC is used in the current block when PDPC technology is activated.
  • Table 6 shows the range and number of intra prediction modes in which PDPC cannot be used depending on the block size in existing VVC.
  • W and H represent the width and height of the current block, respectively.
  • the method of configuring the MPM list of the type 3 block as described above is as follows.
  • the video decoding device adds the prediction mode of the corresponding block to the MPM list.
  • the left block represents a block containing (x0 - 1, y0 + h - 1) pixels.
  • the image decoding device adds the horizontal direction mode (No. 18, HOR), which uses the restored reference pixels for prediction, and its neighboring prediction mode ( ⁇ n, n is an integer of 1 or more) to the MPM list.
  • the horizontal direction mode No. 18, HOR
  • ⁇ n, n is an integer of 1 or more
  • the video decoding device continues to add prediction modes that additionally use reference pixels restored using PDPC to the MPM list.
  • an example of applying the above-described MPM list construction method to the current block illustrated in FIG. 14 is as follows. At this time, when the set n 3 prediction modes are added, the video decoding device stops constructing the list.
  • the video decoding device increases the index one by one and adds prediction modes. Accordingly, the MPM list becomes ⁇ Planar, HOR, HOR - 2, HOR + 2, 64, 65 ⁇ .
  • Figure 15 is a flowchart showing a method of configuring an MPM list according to a predefined method, according to an embodiment of the present disclosure.
  • the video decoding device classifies the current block based on the location of the block (S1500).
  • the video decoding device determines the number of MPM candidates according to the type of block (S1502) and determines a method of selecting MPM candidates according to the type of block (S1504).
  • the video decoding device constructs an MPM list according to the determined method (S1506).
  • the video decoding device can decode the MPM index into a bitstream and then determine the intra prediction mode of the current block from the MPM list using the MPM index.
  • the method of configuring the MPM list according to the example of FIG. 15 can be similarly performed by a video encoding device.
  • Examplementation Example 2-2 Removing redundant prediction modes from the existing MPM list construction method
  • the video decoding device selects MPM candidates according to the existing method and removes the remaining redundant prediction modes except for one representative mode among the selected MPM candidates.
  • the representative mode is the prediction mode with the smallest or largest angle (prediction direction) and prediction mode index among the redundant prediction modes, the prediction mode with the smallest or largest MPM index, or the most prediction mode used by previous blocks. This may be the prediction mode used.
  • the representative mode may be a preset prediction mode according to an agreement between the video encoding device and the video decoding device.
  • the range of the duplicate prediction mode may be determined differently depending on the type of the current block, whether PDPC is applied, etc. In the existing VVC configuration, whether or not to use PDPC technology is not signaled separately at the CU-level, but is decided based on the prediction mode and block size.
  • PDPC application/non-application indicates that PDPC technology is activated/deactivated at a higher level such as SPS, PPS, etc., and available/disabled indicates whether PDPC is used in the current block when PDPC technology is activated.
  • the range of overlapping prediction modes is determined differently depending on the type of current block. If the current block is classified into types 1 to 4 according to the classification method of the current block based on the block position illustrated in FIG. 11, the range of overlapping prediction modes can be explained as follows.
  • an example of application of this implementation example is as follows. As an example in Figure 16, the case where the type of the current block is type 2 and the upper block uses mode 17 is described. Here, the value inside the block represents the prediction mode of the corresponding block. If the MPM list is constructed according to the existing VVC method, the MPM list is ⁇ Planar, 17, 16, 18, 15, 19 ⁇ . However, when applying this implementation example, prediction modes numbered 18 or less become the range of duplicate prediction modes. If mode 18, which is the prediction mode with the largest prediction mode index among the MPM candidates included in the duplicate prediction mode range, is set as the representative mode, modes 15, 16, and 17 are removed to create the MPM list as ⁇ Planar, 18, 19 ⁇ . It can be configured.
  • Examplementation Example 2-2-2> Determination of overlapping prediction mode range when applying PDPC
  • the range of overlapping prediction modes varies depending on the size (width and height of the block) and type of the current block.
  • the range of the redundant prediction mode may vary depending on the type of the current block and the size of the block that determines whether to use PDPC.
  • Table 6 shows prediction modes in which PDPC cannot be used depending on the block size.
  • the overlapping prediction modes can be explained as follows.
  • Figure 17 is a flowchart showing a method for removing a duplicate prediction mode according to an embodiment of the present disclosure.
  • the video decoding device classifies the current block based on the location of the block (S1700).
  • the video decoding device configures the MPM list according to the same method as the existing technology (S1702) and then checks whether PDPC is applied (S1704). When PDPC is not applied, the video decoding device determines overlapping prediction modes among MPM candidates based on the type of the current block (S1706), and when PDPC is applied, among the MPM candidates based on the type and size of the current block. Overlapping prediction modes are determined (S1720). The video decoding device determines a representative mode among the redundant prediction modes (S1708) and removes the redundant prediction modes excluding the representative mode (S1710).
  • the video decoding device can decode the MPM index into a bitstream and then determine the intra prediction mode of the current block from the MPM list reconstructed using the MPM index.
  • the video decoding apparatus may further include the step of decoding a flag indicating whether to use the MPM list. If the decoded flag is checked and the decoded flag is true, the video decoding device may perform the method of removing the redundant prediction mode according to the example of FIG. 17.
  • the method of removing redundant prediction modes according to the example of FIG. 17 can be similarly performed by an image encoding device.
  • the video decoding device removes overlapping prediction modes among MPM candidates selected according to the existing method and adds N new non-overlapping (N ⁇ 1) prediction modes to reconstruct the MPM list.
  • N represents the number of non-overlapping prediction modes added so that the number of candidates is n type (n type is the number of MPM candidates for each type of current block).
  • n type may be all the same, partially different, or completely different depending on the type of the current block.
  • the MPM list is constructed according to the existing VVC method for the type 3 current block illustrated in FIG. 14, the MPM list is ⁇ Planar, DC, VER, HOR, VER - 4, VER + 4 ⁇ am.
  • modes 50 times (VER) or more become the range of overlapping prediction modes. If a VER with a low VER and VER + quadruple prediction mode index, which are MPM candidates included in the duplicate prediction mode range, is set as the representative mode, VER + 4 is removed.
  • the MPM list is ⁇ Planar, DC, VER, HOR, VER - 4, HOR - 4 ⁇ It can be composed of:
  • Figure 18 is a flowchart showing a method for removing redundant prediction modes and adding new candidates, according to an embodiment of the present disclosure.
  • the video decoding device classifies the current block based on the location of the block (S1800).
  • the video decoding device configures the MPM list according to the same method as the existing technology (S1802) and then checks whether PDPC is applied (S1804). When PDPC is not applied, the video decoding device determines overlapping prediction modes based on the type of the current block (S1806), and when PDPC is applied, overlapping prediction modes are determined based on the type and size of the current block. Do it (S1820).
  • the video decoding device determines a representative mode among redundant prediction modes (S1808) and removes redundant prediction modes excluding the representative mode (S1810).
  • the video decoding device adds an MPM candidate using non-overlapping prediction modes according to the type of block (S1812).
  • the video decoding device can decode the MPM index into a bitstream and then determine the intra prediction mode of the current block from the MPM list reconstructed using the MPM index.
  • the video decoding apparatus may further include the step of decoding a flag indicating whether to use the MPM list. If the decoded flag is checked and the decoded flag is true, the video decoding device may perform the method of removing the redundant prediction mode and adding a new candidate according to the example of FIG. 18.
  • the method of removing redundant prediction modes and adding new candidates according to the example of FIG. 18 can be similarly performed by a video encoding device.
  • the video decoding device when the prediction mode of the current block is decoded using the MPM reminder, the video decoding device removes overlapping prediction modes among the MPM reminder candidates and decodes the MPM reminder using only one representative mode. do. This corresponds to a case where the prediction mode of the current block is not included in the MPM list.
  • the representative mode may be the prediction mode with the smallest or largest angle, index of the prediction mode, etc. among the overlapping prediction modes, or the most used prediction mode among the prediction modes used by previous blocks. there is.
  • Truncated Binary (TB) binarization which is the same method applied to existing VVC, is used to encode the MPM reminder changed according to this implementation
  • cMax the variable used for TB binarization, is changed as shown in Equation 10. , can be used.
  • mpm_remainder_candidate_num represents the number of MPM reminder candidates after removing redundant prediction modes other than the representative mode.
  • the range of overlapping prediction modes varies depending on the type of current block and whether PDPC is applied, and the same method as in Realization Example 2-2 can be used to determine the overlapping prediction mode.
  • an empty string of the MPM reminder can be expressed as shown in Table 7. That is, based on Equation 9, 19 symbolVals representing 0 to 18 use 5-bit empty strings, and 26 symbolVals representing 19 to 44 use 6-bit empty strings. use. Accordingly, the average length of the bin required for encoding the MPM reminder is reduced, enabling effective syntax encoding/decoding compared to the conventional method.
  • Figure 19 is a flowchart showing a method for removing a duplicate prediction mode according to another embodiment of the present disclosure.
  • the video decoding device classifies the current block based on the location of the block (S1900).
  • the video decoding device configures MPM reminder candidates according to the same method as the existing technology (S1902) and then checks whether PDPC is applied (S1904). If PDPC is not applied, the video decoding device determines overlapping prediction modes among MPM reminder candidates based on the type of the current block (S1906), and if PDPC is applied, based on the type and size of the current block. Overlapping prediction modes among the MPM reminder candidates are determined (S1920). The video decoding device determines a representative mode among redundant prediction modes (S1908) and removes redundant prediction modes excluding the representative mode (S1910).
  • the video decoding device can decode the reminder index into a bitstream and then determine the intra prediction mode of the current block from the reconstructed reminder candidates using the reminder index.
  • the video decoding apparatus may further include the step of decoding a flag indicating whether to use the MPM list. If the decoded flag is checked and the decoded flag is false, the video decoding device may perform the method of removing the redundant prediction mode according to the example of FIG. 19.
  • the method of removing redundant prediction modes according to the example of FIG. 19 can be similarly performed by an image encoding device.
  • the encoding/decoding method of the prediction mode is adaptively changed. That is, when transmitting the intra prediction mode of the current block, even when using a random method rather than using MPM and MPM reminder, overlapping prediction modes may be searched and encoded/decoded inefficiently based on the location of the block. . Therefore, this implementation avoids this inefficiency.
  • duplicates excluding one representative mode are generated.
  • the selection of redundant prediction modes is limited so as not to use prediction modes, and one of the other prediction modes can be selected.
  • the video encoding device signals additional syntax to selectively apply a combination of the methods of implementation examples 1 to 4 described above depending on implementation.
  • block_position_adaptive_flag a flag indicating whether to use this implementation, can be transmitted to indicate information about the intra prediction mode encoding/decoding method for the current block.
  • block_position_adaptive_flag is 1 as shown in Table 9
  • block_position_adaptive_idx which is an index indicating one of the combinations of this implementation, may be additionally signaled. That is, a combination of Realization Examples 1 to 4 can be selected and used according to the value of block_position_adaptive_idx.
  • Non-transitory recording media include, for example, all types of recording devices that store data in a form readable by a computer system.
  • non-transitory recording media include storage media such as erasable programmable read only memory (EPROM), flash drives, optical drives, magnetic hard drives, and solid state drives (SSD).
  • EPROM erasable programmable read only memory
  • SSD solid state drives

Landscapes

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Abstract

블록 위치에 기초하는 인트라 모드의 적응적 코딩방법과 장치를 개시한다. 본 실시예에서, 영상 복호화 장치는 현재블록의 위치에 기초하여 현재블록의 종류(type)를 결정하고, MPM(Most Probable Mode) 후보들을 포함하는 MPM 리스트를 생성한다. 영상 복호화 장치는 현재블록의 종류에 따라 MPM 후보들 중 중복(redundant) 예측모드들을 결정한다. 영상 복호화 장치는 중복 예측모드들 중 대표 모드(representative mode)를 결정하고, 결정된 대표 모드를 제외한 중복 예측모드들을 제거하여 MPM 리스트를 재구성한다. 영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 현재블록의 MPM 인덱스를 복호화하고, MPM 인덱스를 이용하여 재구성된 MPM 리스트로부터 현재블록의 인트라 예측모드를 결정한다.

Description

블록 위치에 기초하는 인트라 모드의 적응적 코딩을 위한 방법과 장치
본 개시는 블록 위치에 기초하는 인트라 모드의 적응적 코딩방법과 장치에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명과 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
비디오 데이터는 음성 데이터나 정지 영상 데이터 등에 비하여 많은 데이터량을 가지기 때문에, 압축을 위한 처리 없이 그 자체를 저장하거나 전송하기 위해서는 메모리를 포함하여 많은 하드웨어 자원을 필요로 한다.
따라서, 통상적으로 비디오 데이터를 저장하거나 전송할 때에는 부호화기를 사용하여 비디오 데이터를 압축하여 저장하거나 전송하며, 복호화기에서는 압축된 비디오 데이터를 수신하여 압축을 해제하고 재생한다. 이러한 비디오 압축 기술로는 H.264/AVC, HEVC(High Efficiency Video Coding) 등을 비롯하여, HEVC에 비해 약 30% 이상의 부호화 효율을 향상시킨 VVC(Versatile Video Coding)가 존재한다.
그러나, 영상의 크기 및 해상도, 프레임률이 점차 증가하고 있고, 이에 따라 부호화해야 하는 데이터량도 증가하고 있으므로 기존의 압축 기술보다 더 부호화 효율이 좋고 화질 개선 효과도 높은 새로운 압축 기술이 요구된다.
인트라 예측은 동일 픽처 내의 화소 정보를 이용하여 부호화 대상인 현재블록의 화소값들을 예측한다. 인트라 예측의 경우, 영상의 특징에 맞추어 다수의 인트라 예측모드들 중 가장 적합한 하나의 모드가 선택된 후, 현재블록의 예측에 사용될 수 있다. 부호화기는 다수의 인트라 예측모드들 중 하나의 모드를 선정한 후, 이를 사용하여 현재블록을 부호화한다. 이후, 부호화기는 해당 모드에 대한 정보를 복호화기로 전달할 수 있다.
HEVC 기술은, 인트라 예측을 위하여 방향성을 가진 33 개의 방향성 모드들(angular modes)과 방향성이 없는 2 개의 비방향성 모드들(non-angular modes)를 포함하여 총 35 개의 인트라 예측모드들을 사용한다. 하지만, 영상의 공간해상도가 720×480에서 2048×1024 또는 8192×4096으로 커지면서 예측블록 단위의 크기도 점점 커지고 있으며, 그에 따라 더욱 다양한 인트라 예측모드들을 추가하여야 할 필요성이 높아졌다. 도 3a에 예시된 바와 같이, VVC 기술은 인트라 예측을 위하여 더 세분화된 67 개의 예측모드들을 사용함으로써, 종래보다 예측 방향을 더욱 다양하게 활용할 수 있다.
한편, 인트라 예측 수행 시 현재블록에 대응하는 인트라 예측모드는 별도로 부호화된다. 이때, 부호화기는 인트라 예측모드를 MPM(Most Probable Mode) 또는 MPM 리메인더(remainder)로 부호화하는데, 이를 인트라 예측모드에 대한 MPM 부호화 방식이라고 한다. 이 방식에 따르면, 인트라 예측모드로 블록들을 부호화할 경우, 부호화기는 이웃한 블록들의 예측모드가 유사하다는 성질을 이용하여 현재블록의 주변 블록들의 예측모드를 기반으로 6 개의 MPM 후보들(candidates)을 선정한다. 이때, 6 개의 MPM 후보들을 통칭하여 MPM 리스트로 나타낸다. 먼저, 현재블록의 인트라 예측모드가 MPM 리스트에 포함되는 경우, 부호화기는 MPM 리스트에 포함된 후보들 중 현재블록의 인트라 예측모드에 해당하는 MPM 인덱스(index)를 부호화한다. 반면, 현재블록의 인트라 예측모드가 MPM 리스트에 포함되지 않는 경우, 부호화기는 6 개의 MPM 후보들을 제외한 채로 구성된 MPM 리메인더를 사용하여 현재블록에 대한 인트라 예측모드를 부호화할 수 있다.
그런데, 현재블록이 영상의 경계(CTU, 타일(tile), 슬라이스(slice), 서브픽처(sub-picture), 픽처(picture) 등의 경계)에 존재하는 경우, 현재블록의 주변에 위치한 참조 화소들의 전부 또는 일부가 존재하지 않을 수 있다. 이때, VVC 기술은 패딩을 이용하여 존재하지 않는 위치의 참조 화소값을 생성한 후, 전술한 바에 따라 인트라 예측을 수행한다. 이러한 과정에서, 상이한 예측모드를 사용하지만 동일한 예측자가 생성되는 경우가 빈번함에도, 상이한 예측모드 각각을 부호화(또는 복호화)하는 비효율의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 비디오 부호화 효율을 향상시키고 화질을 개선하기 위해, 효율적으로 인트라 예측모드를 부호화/복호화하는 방법이 고려될 필요가 있다.
본 개시는, 현재블록의 인트라 예측에 있어서, 현재블록의 위치에 따라 적응적으로 인트라 예측모드를 부호화 또는 복호화하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 개시는, 블록의 위치에 기초하여 MPM(Most Probable Mode) 리스트 생성 시, 기정의된 새로운 방법을 사용하거나, 중복되는(redundant) 인트라 모드를 제거하거나, 이 두 방식을 조합하여 MPM 리스트를 변경하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 영상 복호화 장치가 수행하는, 현재블록의 인트라 예측모드를 복호화하는 방법에 있어서, 상기 현재블록의 위치에 기초하여 상기 현재블록의 종류(type)를 결정하는 단계; MPM(Most Probable Mode) 후보들을 포함하는 MPM 리스트를 생성하는 단계; 상기 현재블록의 종류에 따라 상기 MPM 후보들 중 중복(redundant) 예측모드들을 결정하는 단계, 여기서, 상기 중복 예측모드들은, 동일한 예측자를 생성함; 상기 중복 예측모드들 중 대표 모드(representative mode)를 결정하는 단계; 및 상기 대표 모드를 제외한 중복 예측모드들을 제거하여 상기 MPM 리스트를 재구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 영상 부호화 장치가 수행하는, 현재블록의 인트라 예측모드를 부호화하는 방법에 있어서, 상기 현재블록의 위치에 기초하여 상기 현재블록의 종류(type)를 결정하는 단계; MPM(Most Probable Mode) 후보들을 포함하는 MPM 리스트를 생성하는 단계; 상기 현재블록의 종류에 따라 상기 MPM 후보들 중 중복(redundant) 예측모드들을 결정하는 단계, 여기서, 상기 중복 예측모드들은, 동일한 예측자를 생성함; 상기 중복 예측모드들 중 대표 모드(representative mode)를 결정하는 단계; 및 상기 대표 모드를 제외한 중복 예측모드들을 제거하여 상기 MPM 리스트를 재구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기 영상 부호화 방법은, 상기 현재블록의 위치에 기초하여 상기 현재블록의 종류(type)를 결정하는 단계; MPM(Most Probable Mode) 후보들을 포함하는 MPM 리스트를 생성하는 단계; 상기 현재블록의 종류에 따라 상기 MPM 후보들 중 중복(redundant) 예측모드들을 결정하는 단계, 여기서, 상기 중복 예측모드들은, 동일한 예측자를 생성함; 상기 중복 예측모드들 중 대표 모드(representative mode)를 결정하는 단계; 및 상기 대표 모드를 제외한 중복 예측모드들을 제거하여 상기 MPM 리스트를 재구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기록매체를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 현재블록의 위치에 따라 적응적으로 인트라 예측모드를 부호화 또는 복호화하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공함으로써, 비디오 부호화 효율을 향상시키고 비디오 화질을 개선하는 것이 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다.
도 2는 QTBTTT(QuadTree plus BinaryTree TernaryTree) 구조를 이용하여 블록을 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 광각 인트라 예측모드들을 포함한 복수의 인트라 예측모드들을 나타낸 도면이다.
도 4는 현재블록의 주변블록에 대한 예시도이다.
도 5는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 블록도이다.
도 6은 참조샘플의 탐색 순서를 나타내는 예시도이다.
도 7a 및 도 7b는 참조샘플들의 생성을 나타내는 예시도이다.
도 8은 MPM(Most Probable Mode) 구성에 이용되는 화소들을 나타내는 예시도이다.
도 9a 및 도 9b는 블록의 위치 및 예측모드에 따른 예측자를 나타내는 예시도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른, 인트라 예측모드의 부/복호화를 나타내는 예시도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른, 블록 위치에 기초하는 현재블록의 종류를 나타내는 예시도이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른, 블록 위치에 기초하여 인트라 모드를 복호화하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른, 타입 1 블록의 기설정된 모드를 나타내는 예시도이다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른, MPM 리스트를 구성의 나타내는 예시도이다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른, 기정의된 소정의 방법에 따라 MPM 리스트를 구성하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른, 중복 예측모드의 제거를 나타내는 예시도이다.
도 17은 본 개시의 일 실시예에 따른, 중복 예측모드를 제거하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 18은 본 개시의 일 실시예에 따른, 중복 예측모드를 제거하고 새로운 후보를 추가하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 19는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 중복 예측모드를 제거하는 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다. 이하에서는 도 1의 도시를 참조하여 영상 부호화 장치와 이 장치의 하위 구성들에 대하여 설명하도록 한다.
영상 부호화 장치는 픽처 분할부(110), 예측부(120), 감산기(130), 변환부(140), 양자화부(145), 재정렬부(150), 엔트로피 부호화부(155), 역양자화부(160), 역변환부(165), 가산기(170), 루프 필터부(180) 및 메모리(190)를 포함하여 구성될 수 있다.
영상 부호화 장치의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.
하나의 영상(비디오)은 복수의 픽처들을 포함하는 하나 이상의 시퀀스로 구성된다. 각 픽처들은 복수의 영역으로 분할되고 각 영역마다 부호화가 수행된다. 예를 들어, 하나의 픽처는 하나 이상의 타일(Tile) 또는/및 슬라이스(Slice)로 분할된다. 여기서, 하나 이상의 타일을 타일 그룹(Tile Group)으로 정의할 수 있다. 각 타일 또는/슬라이스는 하나 이상의 CTU(Coding Tree Unit)로 분할된다. 그리고 각 CTU는 트리 구조에 의해 하나 이상의 CU(Coding Unit)들로 분할된다. 각 CU에 적용되는 정보들은 CU의 신택스로서 부호화되고, 하나의 CTU에 포함된 CU들에 공통적으로 적용되는 정보는 CTU의 신택스로서 부호화된다. 또한, 하나의 슬라이스 내의 모든 블록들에 공통적으로 적용되는 정보는 슬라이스 헤더의 신택스로서 부호화되며, 하나 이상의 픽처들을 구성하는 모든 블록들에 적용되는 정보는 픽처 파라미터 셋(PPS, Picture Parameter Set) 혹은 픽처 헤더에 부호화된다. 나아가, 복수의 픽처가 공통으로 참조하는 정보들은 시퀀스 파라미터 셋(SPS, Sequence Parameter Set)에 부호화된다. 그리고, 하나 이상의 SPS가 공통으로 참조하는 정보들은 비디오 파라미터 셋(VPS, Video Parameter Set)에 부호화된다. 또한, 하나의 타일 또는 타일 그룹에 공통으로 적용되는 정보는 타일 또는 타일 그룹 헤더의 신택스로서 부호화될 수도 있다. SPS, PPS, 슬라이스 헤더, 타일 또는 타일 그룹 헤더에 포함되는 신택스들은 상위수준(high level) 신택스로 칭할 수 있다.
픽처 분할부(110)는 CTU(Coding Tree Unit)의 크기를 결정한다. CTU의 크기에 대한 정보(CTU size)는 SPS 또는 PPS의 신택스로서 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
픽처 분할부(110)는 영상을 구성하는 각 픽처(picture)를 미리 결정된 크기를 가지는 복수의 CTU(Coding Tree Unit)들로 분할한 이후에, 트리 구조(tree structure)를 이용하여 CTU를 반복적으로(recursively) 분할한다. 트리 구조에서의 리프 노드(leaf node)가 부호화의 기본 단위인 CU(coding unit)가 된다.
트리 구조로는 상위 노드(혹은 부모 노드)가 동일한 크기의 네 개의 하위 노드(혹은 자식 노드)로 분할되는 쿼드트리(QuadTree, QT), 또는 상위 노드가 두 개의 하위 노드로 분할되는 바이너리트리(BinaryTree, BT), 또는 상위 노드가 1:2:1 비율로 세 개의 하위 노드로 분할되는 터너리트리(TernaryTree, TT), 또는 이러한 QT 구조, BT 구조 및 TT 구조 중 둘 이상을 혼용한 구조일 수 있다. 예컨대, QTBT(QuadTree plus BinaryTree) 구조가 사용될 수 있고, 또는 QTBTTT(QuadTree plus BinaryTree TernaryTree) 구조가 사용될 수 있다. 여기서, BTTT를 합쳐서 MTT(Multiple-Type Tree)라 지칭될 수 있다.
도 2는 QTBTTT 구조를 이용하여 블록을 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, CTU는 먼저 QT 구조로 분할될 수 있다. 쿼드트리 분할은 분할 블록(splitting block)의 크기가 QT에서 허용되는 리프 노드의 최소 블록 크기(MinQTSize)에 도달할 때까지 반복될 수 있다. QT 구조의 각 노드가 하위 레이어의 4개의 노드들로 분할되는지 여부를 지시하는 제1 플래그(QT_split_flag)는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. QT의 리프 노드가 BT에서 허용되는 루트 노드의 최대 블록 크기(MaxBTSize)보다 크지 않은 경우, BT 구조 또는 TT 구조 중 어느 하나 이상으로 더 분할될 수 있다. BT 구조 및/또는 TT 구조에서는 복수의 분할 방향이 존재할 수 있다. 예컨대, 해당 노드의 블록이 가로로 분할되는 방향과 세로로 분할되는 방향 두 가지가 존재할 수 있다. 도 2의 도시와 같이, MTT 분할이 시작되면, 노드들이 분할되었는지 여부를 지시하는 제2 플래그(mtt_split_flag)와, 분할이 되었다면 추가적으로 분할 방향(vertical 혹은 horizontal)을 나타내는 플래그 및/또는 분할 타입(Binary 혹은 Ternary)을 나타내는 플래그가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.
대안적으로, 각 노드가 하위 레이어의 4개의 노드들로 분할되는지 여부를 지시하는 제1 플래그(QT_split_flag)를 부호화하기에 앞서, 그 노드가 분할되는지 여부를 지시하는 CU 분할 플래그(split_cu_flag)가 부호화될 수도 있다. CU 분할 플래그(split_cu_flag) 값이 분할되지 않았음을 지시하는 경우, 해당 노드의 블록이 분할 트리 구조에서의 리프 노드(leaf node)가 되어 부호화의 기본 단위인 CU(coding unit)가 된다. CU 분할 플래그(split_cu_flag) 값이 분할됨을 지시하는 경우, 영상 부호화 장치는 전술한 방식으로 제1 플래그부터 부호화를 시작한다.
트리 구조의 다른 예시로서 QTBT가 사용되는 경우, 해당 노드의 블록을 동일 크기의 두 개 블록으로 가로로 분할하는 타입(즉, symmetric horizontal splitting)과 세로로 분할하는 타입(즉, symmetric vertical splitting) 두 가지가 존재할 수 있다. BT 구조의 각 노드가 하위 레이어의 블록으로 분할되는지 여부를 지시하는 분할 플래그(split_flag) 및 분할되는 타입을 지시하는 분할 타입 정보가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다. 한편, 해당 노드의 블록을 서로 비대칭 형태의 두 개의 블록으로 분할하는 타입이 추가로 더 존재할 수도 있다. 비대칭 형태에는 해당 노드의 블록을 1:3의 크기 비율을 가지는 두 개의 직사각형 블록으로 분할하는 형태가 포함될 수 있고, 혹은 해당 노드의 블록을 대각선 방향으로 분할하는 형태가 포함될 수도 있다.
CU는 CTU로부터의 QTBT 또는 QTBTTT 분할에 따라 다양한 크기를 가질 수 있다. 이하에서는, 부호화 또는 복호화하고자 하는 CU(즉, QTBTTT의 리프 노드)에 해당하는 블록을 '현재블록'이라 칭한다. QTBTTT 분할의 채용에 따라, 현재블록의 모양은 정사각형뿐만 아니라 직사각형일 수도 있다.
예측부(120)는 현재블록을 예측하여 예측블록을 생성한다. 예측부(120)는 인트라 예측부(122)와 인터 예측부(124)를 포함한다.
일반적으로, 픽처 내 현재블록들은 각각 예측적으로 코딩될 수 있다. 일반적으로 현재블록의 예측은 (현재블록을 포함하는 픽처로부터의 데이터를 사용하는) 인트라 예측 기술 또는 (현재블록을 포함하는 픽처 이전에 코딩된 픽처로부터의 데이터를 사용하는) 인터 예측 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 인터 예측은 단방향 예측과 양방향 예측 모두를 포함한다.
인트라 예측부(122)는 현재블록이 포함된 현재 픽처 내에서 현재블록의 주변에 위치한 픽셀(참조 픽셀)들을 이용하여 현재블록 내의 픽셀들을 예측한다. 예측 방향에 따라 복수의 인트라 예측모드가 존재한다. 예컨대, 도 3a에서 보는 바와 같이, 복수의 인트라 예측모드는 planar 모드와 DC 모드를 포함하는 2개의 비방향성 모드와 65개의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 각 예측모드에 따라 사용할 주변 픽셀과 연산식이 다르게 정의된다.
직사각형 모양의 현재블록에 대한 효율적인 방향성 예측을 위해, 도 3b에 점선 화살표로 도시된 방향성 모드들(67 ~ 80번, -1 ~ -14 번 인트라 예측모드들)이 추가로 사용될 수 있다. 이들은 "광각 인트라 예측모드들(wide angle intra-prediction modes)"로 지칭될 수 있다. 도 3b에서 화살표들은 예측에 사용되는 대응하는 참조샘플들을 가리키는 것이며, 예측 방향을 나타내는 것이 아니다. 예측 방향은 화살표가 가리키는 방향과 반대이다. 광각 인트라 예측모드들은 현재블록이 직사각형일 때 추가적인 비트 전송 없이 특정 방향성 모드를 반대방향으로 예측을 수행하는 모드이다. 이때 광각 인트라 예측모드들 중에서, 직사각형의 현재블록의 너비와 높이의 비율에 의해, 현재블록에 이용 가능한 일부 광각 인트라 예측모드들이 결정될 수 있다. 예컨대, 45도보다 작은 각도를 갖는 광각 인트라 예측모드들(67 ~ 80번 인트라 예측모드들)은 현재블록이 높이가 너비보다 작은 직사각형 형태일 때 이용 가능하고, -135도보다 큰 각도를 갖는 광각 인트라 예측모드들(-1 ~ -14 번 인트라 예측모드들)은 현재블록이 너비가 높이보다 큰 직사각형 형태일 때 이용 가능하다.
인트라 예측부(122)는 현재블록을 부호화하는데 사용할 인트라 예측모드를 결정할 수 있다. 일부 예들에서, 인트라 예측부(122)는 여러 인트라 예측모드들을 사용하여 현재블록을 인코딩하고, 테스트된 모드들로부터 사용할 적절한 인트라 예측모드를 선택할 수도 있다. 예를 들어, 인트라 예측부(122)는 여러 테스트된 인트라 예측모드들에 대한 비트율 왜곡(rate-distortion) 분석을 사용하여 비트율 왜곡 값들을 계산하고, 테스트된 모드들 중 최선의 비트율 왜곡 특징들을 갖는 인트라 예측모드를 선택할 수도 있다.
인트라 예측부(122)는 복수의 인트라 예측모드 중에서 하나의 인트라 예측모드를 선택하고, 선택된 인트라 예측모드에 따라 결정되는 주변 픽셀(참조 픽셀)과 연산식을 사용하여 현재블록을 예측한다. 선택된 인트라 예측모드에 대한 정보는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
인터 예측부(124)는 움직임 보상 과정을 이용하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 인터 예측부(124)는 현재 픽처보다 먼저 부호화 및 복호화된 참조픽처 내에서 현재블록과 가장 유사한 블록을 탐색하고, 그 탐색된 블록을 이용하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 그리고, 현재 픽처 내의 현재블록과 참조픽처 내의 예측블록 간의 변위(displacement)에 해당하는 움직임벡터(Motion Vector: MV)를 생성한다. 일반적으로, 움직임 추정은 루마(luma) 성분에 대해 수행되고, 루마 성분에 기초하여 계산된 움직임벡터는 루마 성분 및 크로마 성분 모두에 대해 사용된다. 현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처에 대한 정보 및 움직임벡터에 대한 정보를 포함하는 움직임 정보는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
인터 예측부(124)는, 예측의 정확성을 높이기 위해, 참조픽처 또는 참조 블록에 대한 보간을 수행할 수도 있다. 즉, 연속한 두 정수 샘플 사이의 서브 샘플들은 그 두 정수 샘플을 포함한 연속된 복수의 정수 샘플들에 필터 계수들을 적용하여 보간된다. 보간된 참조픽처에 대해서 현재블록과 가장 유사한 블록을 탐색하는 과정을 수행하면, 움직임벡터는 정수 샘플 단위의 정밀도(precision)가 아닌 소수 단위의 정밀도까지 표현될 수 있다. 움직임벡터의 정밀도 또는 해상도(resolution)는 부호화하고자 하는 대상 영역, 예컨대, 슬라이스, 타일, CTU, CU 등의 단위마다 다르게 설정될 수 있다. 이와 같은 적응적 움직임벡터 해상도(Adaptive Motion Vector Resolution: AMVR)가 적용되는 경우 각 대상 영역에 적용할 움직임벡터 해상도에 대한 정보는 대상 영역마다 시그널링되어야 한다. 예컨대, 대상 영역이 CU인 경우, 각 CU마다 적용된 움직임벡터 해상도에 대한 정보가 시그널링된다. 움직임벡터 해상도에 대한 정보는 후술할 차분 움직임벡터의 정밀도를 나타내는 정보일 수 있다.
한편, 인터 예측부(124)는 양방향 예측(bi-prediction)을 이용하여 인터 예측을 수행할 수 있다. 양방향 예측의 경우, 두 개의 참조픽처와 각 참조픽처 내에서 현재블록과 가장 유사한 블록 위치를 나타내는 두 개의 움직임벡터가 이용된다. 인터 예측부(124)는 참조픽처 리스트 0(RefPicList0) 및 참조픽처 리스트 1(RefPicList1)로부터 각각 제1 참조픽처 및 제2 참조픽처를 선택하고, 각 참조픽처 내에서 현재블록과 유사한 블록을 탐색하여 제1 참조블록과 제2 참조블록을 생성한다. 그리고, 제1 참조블록과 제2 참조블록을 평균 또는 가중 평균하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 그리고 현재블록을 예측하기 위해 사용한 두 개의 참조픽처에 대한 정보 및 두 개의 움직임벡터에 대한 정보를 포함하는 움직임 정보를 엔트로피 부호화부(155)로 전달한다. 여기서, 참조픽처 리스트 0은 기복원된 픽처들 중 디스플레이 순서에서 현재 픽처 이전의 픽처들로 구성되고, 참조픽처 리스트 1은 기복원된 픽처들 중 디스플레이 순서에서 현재 픽처 이후의 픽처들로 구성될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 디스플레이 순서 상으로 현재 픽처 이후의 기복원 픽처들이 참조픽처 리스트 0에 추가로 더 포함될 수 있고, 역으로 현재 픽처 이전의 기복원 픽처들이 참조픽처 리스트 1에 추가로 더 포함될 수도 있다.
움직임 정보를 부호화하는 데에 소요되는 비트량을 최소화하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다.
예컨대, 현재블록의 참조픽처와 움직임벡터가 주변블록의 참조픽처 및 움직임벡터와 동일한 경우에는 그 주변블록을 식별할 수 있는 정보를 부호화함으로써, 현재블록의 움직임 정보를 영상 복호화 장치로 전달할 수 있다. 이러한 방법을 '머지 모드(merge mode)'라 한다.
머지 모드에서, 인터 예측부(124)는 현재블록의 주변블록들로부터 기 결정된 개수의 머지 후보블록(이하, '머지 후보'라 함)들을 선택한다.
머지 후보를 유도하기 위한 주변블록으로는, 도 4에 도시된 바와 같이, 현재 픽처 내에서 현재블록에 인접한 좌측블록(A0), 좌하단블록(A1), 상단블록(B0), 우상단블록(B1), 및 좌상단블록(B2) 중에서 전부 또는 일부가 사용될 수 있다. 또한, 현재블록이 위치한 현재 픽처가 아닌 참조픽처(현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처와 동일할 수도 있고 다를 수도 있음) 내에 위치한 블록이 머지 후보로서 사용될 수도 있다. 예컨대, 참조픽처 내에서 현재블록과 동일 위치에 있는 블록(co-located block) 또는 그 동일 위치의 블록에 인접한 블록들이 머지 후보로서 추가로 더 사용될 수 있다. 이상에서 기술된 방법에 의해 선정된 머지 후보의 개수가 기설정된 개수보다 작으면, 0 벡터를 머지 후보에 추가한다.
인터 예측부(124)는 이러한 주변블록들을 이용하여 기 결정된 개수의 머지 후보를 포함하는 머지 리스트를 구성한다. 머지 리스트에 포함된 머지 후보들 중에서 현재블록의 움직임정보로서 사용할 머지 후보를 선택하고 선택된 후보를 식별하기 위한 머지 인덱스 정보를 생성한다. 생성된 머지 인덱스 정보는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
머지 스킵(merge skip) 모드는 머지 모드의 특별한 경우로서, 양자화를 수행한 후, 엔트로피 부호화를 위한 변환 계수가 모두 영(zero)에 가까울 때, 잔차신호의 전송 없이 주변블록 선택 정보만을 전송한다. 머지 스킵 모드를 이용함으로써, 움직임이 적은 영상, 정지 영상, 스크린 콘텐츠 영상 등에서 상대적으로 높은 부호화 효율을 달성할 수 있다.
이하, 머지 모드와 머지 스킵 모드를 통칭하여, 머지/스킵 모드로 나타낸다.
움직임 정보를 부호화하기 위한 또 다른 방법은 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드이다.
AMVP 모드에서, 인터 예측부(124)는 현재블록의 주변블록들을 이용하여 현재블록의 움직임벡터에 대한 예측 움직임벡터 후보들을 유도한다. 예측 움직임벡터 후보들을 유도하기 위해 사용되는 주변블록으로는, 도 4에 도시된 현재 픽처 내에서 현재블록에 인접한 좌측블록(A0), 좌하단블록(A1), 상단블록(B0), 우상단블록(B1), 및 좌상단블록(B2) 중에서 전부 또는 일부가 사용될 수 있다. 또한, 현재블록이 위치한 현재 픽처가 아닌 참조픽처(현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처와 동일할 수도 있고 다를 수도 있음) 내에 위치한 블록이 예측 움직임벡터 후보들을 유도하기 위해 사용되는 주변블록으로서 사용될 수도 있다. 예컨대, 참조픽처 내에서 현재블록과 동일 위치에 있는 블록(collocated block) 또는 그 동일 위치의 블록에 인접한 블록들이 사용될 수 있다. 이상에서 기술된 방법에 의해 움직임벡터 후보의 개수가 기설정된 개수보다 작으면, 0 벡터를 움직임벡터 후보에 추가한다.
인터 예측부(124)는 이 주변블록들의 움직임벡터를 이용하여 예측 움직임벡터 후보들을 유도하고, 예측 움직임벡터 후보들을 이용하여 현재블록의 움직임벡터에 대한 예측 움직임벡터를 결정한다. 그리고, 현재블록의 움직임벡터로부터 예측 움직임벡터를 감산하여 차분 움직임벡터를 산출한다.
예측 움직임벡터는 예측 움직임벡터 후보들에 기 정의된 함수(예컨대, 중앙값, 평균값 연산 등)를 적용하여 구할 수 있다. 이 경우, 영상 복호화 장치도 기 정의된 함수를 알고 있다. 또한, 예측 움직임벡터 후보를 유도하기 위해 사용하는 주변블록은 이미 부호화 및 복호화가 완료된 블록이므로 영상 복호화 장치도 그 주변블록의 움직임벡터도 이미 알고 있다. 그러므로 영상 부호화 장치는 예측 움직임벡터 후보를 식별하기 위한 정보를 부호화할 필요가 없다. 따라서, 이 경우에는 차분 움직임벡터에 대한 정보와 현재블록을 예측하기 위해 사용한 참조픽처에 대한 정보가 부호화된다.
한편, 예측 움직임벡터는 예측 움직임벡터 후보들 중 어느 하나를 선택하는 방식으로 결정될 수도 있다. 이 경우에는 차분 움직임벡터에 대한 정보 및 현재블록을 예측하기 위해 사용한 참조픽처에 대한 정보와 함께, 선택된 예측 움직임벡터 후보를 식별하기 위한 정보가 추가로 부호화된다.
감산기(130)는 현재블록으로부터 인트라 예측부(122) 또는 인터 예측부(124)에 의해 생성된 예측블록을 감산하여 잔차블록을 생성한다.
변환부(140)는 공간 영역의 픽셀 값들을 가지는 잔차블록 내의 잔차신호를 주파수 도메인의 변환 계수로 변환한다. 변환부(140)는 잔차블록의 전체 크기를 변환 단위로 사용하여 잔차블록 내의 잔차신호들을 변환할 수 있으며, 또는 잔차블록을 복수 개의 서브블록으로 분할하고 그 서브블록을 변환 단위로 사용하여 변환을 할 수도 있다. 또는, 변환 영역 및 비변환 영역인 두 개의 서브블록으로 구분하여, 변환 영역 서브블록만 변환 단위로 사용하여 잔차신호들을 변환할 수 있다. 여기서, 변환 영역 서브블록은 가로축 (혹은 세로축) 기준 1:1의 크기 비율을 가지는 두 개의 직사각형 블록 중 하나일 수 있다. 이런 경우, 서브블록 만을 변환하였음을 지시하는 플래그(cu_sbt_flag), 방향성(vertical/horizontal) 정보(cu_sbt_horizontal_flag) 및/또는 위치 정보(cu_sbt_pos_flag)가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. 또한, 변환 영역 서브블록의 크기는 가로축 (혹은 세로축) 기준 1:3의 크기 비율을 가질 수 있으며, 이런 경우 해당 분할을 구분하는 플래그(cu_sbt_quad_flag)가 추가적으로 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.
한편, 변환부(140)는 잔차블록에 대해 가로 방향과 세로 방향으로 개별적으로 변환을 수행할 수 있다. 변환을 위해, 다양한 타입의 변환 함수 또는 변환 행렬이 사용될 수 있다. 예컨대, 가로 방향 변환과 세로 방향 변환을 위한 변환 함수의 쌍을 MTS(Multiple Transform Set)로 정의할 수 있다. 변환부(140)는 MTS 중 변환 효율이 가장 좋은 하나의 변환 함수 쌍을 선택하고 가로 및 세로 방향으로 각각 잔차블록을 변환할 수 있다. MTS 중에서 선택된 변환 함수 쌍에 대한 정보(mts_idx)는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.
양자화부(145)는 변환부(140)로부터 출력되는 변환 계수들을 양자화 파라미터를 이용하여 양자화하고, 양자화된 변환 계수들을 엔트로피 부호화부(155)로 출력한다. 양자화부(145)는, 어떤 블록 혹은 프레임에 대해, 변환 없이, 관련된 잔차 블록을 곧바로 양자화할 수도 있다. 양자화부(145)는 변환블록 내의 변환 계수들의 위치에 따라 서로 다른 양자화 계수(스케일링 값)을 적용할 수도 있다. 2차원으로 배열된 양자화된 변환 계수들에 적용되는 양자화 행렬은 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다.
재정렬부(150)는 양자화된 잔차값에 대해 계수값의 재정렬을 수행할 수 있다.
재정렬부(150)는 계수 스캐닝(coefficient scanning)을 이용하여 2차원의 계수 어레이를 1차원의 계수 시퀀스로 변경할 수 있다. 예를 들어, 재정렬부(150)에서는 지그-재그 스캔(zig-zag scan) 또는 대각선 스캔(diagonal scan)을 이용하여 DC 계수부터 고주파수 영역의 계수까지 스캔하여 1차원의 계수 시퀀스를 출력할 수 있다. 변환 단위의 크기 및 인트라 예측모드에 따라 지그-재그 스캔 대신 2차원의 계수 어레이를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 단위의 크기 및 인트라 예측모드에 따라 지그-재그 스캔, 대각선 스캔, 수직 방향 스캔 및 수평 방향 스캔 중에서 사용될 스캔 방법이 결정될 수도 있다.
엔트로피 부호화부(155)는, CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code), 지수 골롬(Exponential Golomb) 등의 다양한 부호화 방식을 사용하여, 재정렬부(150)로부터 출력된 1차원의 양자화된 변환 계수들의 시퀀스를 부호화함으로써 비트스트림을 생성한다.
또한, 엔트로피 부호화부(155)는 블록 분할과 관련된 CTU size, CU 분할 플래그, QT 분할 플래그, MTT 분할 타입, MTT 분할 방향 등의 정보를 부호화하여, 영상 복호화 장치가 영상 부호화 장치와 동일하게 블록을 분할할 수 있도록 한다. 또한, 엔트로피 부호화부(155)는 현재블록이 인트라 예측에 의해 부호화되었는지 아니면 인터 예측에 의해 부호화되었는지 여부를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 부호화하고, 예측 타입에 따라 인트라 예측정보(즉, 인트라 예측모드에 대한 정보) 또는 인터 예측정보(움직임 정보의 부호화 모드(머지 모드 또는 AMVP 모드), 머지 모드의 경우 머지 인덱스, AMVP 모드의 경우 참조픽처 인덱스 및 차분 움직임벡터에 대한 정보)를 부호화한다. 또한, 엔트로피 부호화부(155)는 양자화와 관련된 정보, 즉, 양자화 파라미터에 대한 정보 및 양자화 행렬에 대한 정보를 부호화한다.
역양자화부(160)는 양자화부(145)로부터 출력되는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 생성한다. 역변환부(165)는 역양자화부(160)로부터 출력되는 변환 계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 변환하여 잔차블록을 복원한다.
가산기(170)는 복원된 잔차블록과 예측부(120)에 의해 생성된 예측블록을 가산하여 현재블록을 복원한다. 복원된 현재블록 내의 픽셀들은 다음 순서의 블록을 인트라 예측할 때 참조 픽셀로서 사용된다.
루프(loop) 필터부(180)는 블록 기반의 예측 및 변환/양자화로 인해 발생하는 블록킹 아티팩트(blocking artifacts), 링잉 아티팩트(ringing artifacts), 블러링 아티팩트(blurring artifacts) 등을 줄이기 위해 복원된 픽셀들에 대한 필터링을 수행한다. 필터부(180)는 인루프(in-loop) 필터로서 디블록킹 필터(182), SAO(Sample Adaptive Offset) 필터(184) 및 ALF(Adaptive Loop Filter, 186)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.
디블록킹 필터(182)는 블록 단위의 부호화/복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)을 제거하기 위해 복원된 블록 간의 경계를 필터링하고, SAO 필터(184) 및 alf(186)는 디블록킹 필터링된 영상에 대해 추가적인 필터링을 수행한다. SAO 필터(184) 및 alf(186)는 손실 부호화(lossy coding)로 인해 발생하는 복원된 픽셀과 원본 픽셀 간의 차이를 보상하기 위해 사용되는 필터이다. SAO 필터(184)는 CTU 단위로 오프셋을 적용함으로써 주관적 화질뿐만 아니라 부호화 효율도 향상시킨다. 이에 비하여 ALF(186)는 블록 단위의 필터링을 수행하는데, 해당 블록의 에지 및 변화량의 정도를 구분하여 상이한 필터를 적용하여 왜곡을 보상한다. ALF에 사용될 필터 계수들에 대한 정보는 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다.
디블록킹 필터(182), SAO 필터(184) 및 ALF(186)를 통해 필터링된 복원블록은 메모리(190)에 저장된다. 한 픽처 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽처는 이후에 부호화하고자 하는 픽처 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조픽처로 사용될 수 있다.
도 5는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 블록도이다. 이하에서는 도 5를 참조하여 영상 복호화 장치와 이 장치의 하위 구성들에 대하여 설명하도록 한다.
영상 복호화 장치는 엔트로피 복호화부(510), 재정렬부(515), 역양자화부(520), 역변환부(530), 예측부(540), 가산기(550), 루프 필터부(560) 및 메모리(570)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1의 영상 부호화 장치와 마찬가지로, 영상 복호화 장치의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.
엔트로피 복호화부(510)는 영상 부호화 장치에 의해 생성된 비트스트림을 복호화하여 블록 분할과 관련된 정보를 추출함으로써 복호화하고자 하는 현재블록을 결정하고, 현재블록을 복원하기 위해 필요한 예측정보와 잔차신호에 대한 정보 등을 추출한다.
엔트로피 복호화부(510)는 SPS(Sequence Parameter Set) 또는 PPS(Picture Parameter Set)로부터 CTU size에 대한 정보를 추출하여 CTU의 크기를 결정하고, 픽처를 결정된 크기의 CTU로 분할한다. 그리고, CTU를 트리 구조의 최상위 레이어, 즉, 루트 노드로 결정하고, CTU에 대한 분할정보를 추출함으로써 트리 구조를 이용하여 CTU를 분할한다.
예컨대, QTBTTT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, 먼저 QT의 분할과 관련된 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출하여 각 노드를 하위 레이어의 네 개의 노드로 분할한다. 그리고, QT의 리프 노드에 해당하는 노드에 대해서는 MTT의 분할과 관련된 제2 플래그(MTT_split_flag) 및 분할 방향(vertical / horizontal) 및/또는 분할 타입(binary / ternary) 정보를 추출하여 해당 리프 노드를 MTT 구조로 분할한다. 이에 따라 QT의 리프 노드 이하의 각 노드들을 BT 또는 TT 구조로 반복적으로(recursively) 분할한다.
또 다른 예로서, QTBTTT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, 먼저 CU의 분할 여부를 지시하는 CU 분할 플래그(split_cu_flag)를 추출하고, 해당 블록이 분할된 경우, 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출할 수도 있다. 분할 과정에서 각 노드는 0번 이상의 반복적인 QT 분할 후에 0번 이상의 반복적인 MTT 분할이 발생할 수 있다. 예컨대, CTU는 바로 MTT 분할이 발생하거나, 반대로 다수 번의 QT 분할만 발생할 수도 있다.
다른 예로서, QTBT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, QT의 분할과 관련된 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출하여 각 노드를 하위 레이어의 네 개의 노드로 분할한다. 그리고, QT의 리프 노드에 해당하는 노드에 대해서는 BT로 더 분할되는지 여부를 지시하는 분할 플래그(split_flag) 및 분할 방향 정보를 추출한다.
한편, 엔트로피 복호화부(510)는 트리 구조의 분할을 이용하여 복호화하고자 하는 현재블록을 결정하게 되면, 현재블록이 인트라 예측되었는지 아니면 인터 예측되었는지를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 추출한다. 예측 타입 정보가 인트라 예측을 지시하는 경우, 엔트로피 복호화부(510)는 현재블록의 인트라 예측정보(인트라 예측모드)에 대한 신택스 요소를 추출한다. 예측 타입 정보가 인터 예측을 지시하는 경우, 엔트로피 복호화부(510)는 인터 예측정보에 대한 신택스 요소, 즉, 움직임벡터 및 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽처를 나타내는 정보를 추출한다.
또한, 엔트로피 복호화부(510)는 양자화 관련된 정보, 및 잔차신호에 대한 정보로서 현재블록의 양자화된 변환계수들에 대한 정보를 추출한다.
재정렬부(515)는, 영상 부호화 장치에 의해 수행된 계수 스캐닝 순서의 역순으로, 엔트로피 복호화부(510)에서 엔트로피 복호화된 1차원의 양자화된 변환계수들의 시퀀스를 다시 2차원의 계수 어레이(즉, 블록)로 변경할 수 있다.
역양자화부(520)는 양자화된 변환계수들을 역양자화하고, 양자화 파라미터를 이용하여 양자화된 변환계수들을 역양자화한다. 역양자화부(520)는 2차원으로 배열된 양자화된 변환계수들에 대해 서로 다른 양자화 계수(스케일링 값)을 적용할 수도 있다. 역양자화부(520)는 영상 부호화 장치로부터 양자화 계수(스케일링 값)들의 행렬을 양자화된 변환계수들의 2차원 어레이에 적용하여 역양자화를 수행할 수 있다.
역변환부(530)는 역양자화된 변환계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 역변환하여 잔차신호들을 복원함으로써 현재블록에 대한 잔차블록을 생성한다.
또한, 역변환부(530)는 변환블록의 일부 영역(서브블록)만 역변환하는 경우, 변환블록의 서브블록만을 변환하였음을 지시하는 플래그(cu_sbt_flag), 서브블록의 방향성(vertical/horizontal) 정보(cu_sbt_horizontal_flag) 및/또는 서브블록의 위치 정보(cu_sbt_pos_flag)를 추출하여, 해당 서브블록의 변환계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 역변환함으로써 잔차신호들을 복원하고, 역변환되지 않은 영역에 대해서는 잔차신호로 “0”값을 채움으로써 현재블록에 대한 최종 잔차블록을 생성한다.
또한, MTS가 적용된 경우, 역변환부(530)는 영상 부호화 장치로부터 시그널링된 MTS 정보(mts_idx)를 이용하여 가로 및 세로 방향으로 각각 적용할 변환 함수 또는 변환 행렬을 결정하고, 결정된 변환 함수를 이용하여 가로 및 세로 방향으로 변환블록 내의 변환계수들에 대해 역변환을 수행한다.
예측부(540)는 인트라 예측부(542) 및 인터 예측부(544)를 포함할 수 있다. 인트라 예측부(542)는 현재블록의 예측 타입이 인트라 예측일 때 활성화되고, 인터 예측부(544)는 현재블록의 예측 타입이 인터 예측일 때 활성화된다.
인트라 예측부(542)는 엔트로피 복호화부(510)로부터 추출된 인트라 예측모드에 대한 신택스 요소로부터 복수의 인트라 예측모드 중 현재블록의 인트라 예측모드를 결정하고, 인트라 예측모드에 따라 현재블록 주변의 참조 픽셀들을 이용하여 현재블록을 예측한다.
인터 예측부(544)는 엔트로피 복호화부(510)로부터 추출된 인터 예측모드에 대한 신택스 요소를 이용하여 현재블록의 움직임벡터와 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽처를 결정하고, 움직임벡터와 참조픽처를 이용하여 현재블록을 예측한다.
가산기(550)는 역변환부로부터 출력되는 잔차블록과 인터 예측부 또는 인트라 예측부로부터 출력되는 예측블록을 가산하여 현재블록을 복원한다. 복원된 현재블록 내의 픽셀들은 이후에 복호화할 블록을 인트라 예측할 때의 참조픽셀로서 활용된다.
루프 필터부(560)는 인루프 필터로서 디블록킹 필터(562), SAO 필터(564) 및 ALF(566)를 포함할 수 있다. 디블록킹 필터(562)는 블록 단위의 복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)을 제거하기 위해, 복원된 블록 간의 경계를 디블록킹 필터링한다. SAO 필터(564) 및 ALF(566)는 손실 부호화(lossy coding)으로 인해 발생하는 복원된 픽셀과 원본 픽셀 간의 차이를 보상하기 위해, 디블록킹 필터링 이후의 복원된 블록에 대해 추가적인 필터링을 수행한다. ALF의 필터 계수는 비스트림으로부터 복호한 필터 계수에 대한 정보를 이용하여 결정된다.
디블록킹 필터(562), SAO 필터(564) 및 ALF(566)를 통해 필터링된 복원블록은 메모리(570)에 저장된다. 한 픽처 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽처는 이후에 부호화하고자 하는 픽처 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조픽처로 사용된다.
본 실시예는 이상에서 설명한 바와 같은 영상(비디오)의 부호화 및 복호화에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 현재블록의 인트라 예측에 있어서, 현재블록의 위치에 따라 적응적으로 인트라 예측모드를 부호화 또는 복호화하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공한다. 또한, 본 실시예는, 블록의 위치에 따라 MPM(Most Probable Mode) 리스트 생성 시, 기정의된 새로운 방법을 사용하거나, 중복되는 인트라 모드를 제거하거나, 이 두 방식을 조합하여 MPM 리스트를 변경하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공한다.
이하의 실시예들은 영상 부호화 장치(video encoding device) 내 인트라 예측부(122)에 의해 수행될 수 있다. 또한, 영상 복호화 장치(video decoding device) 내 인트라 예측부(542)에 의해 수행될 수 있다.
영상 부호화 장치는, 현재블록의 예측에 있어서, 비트율 왜곡 최적화 측면에서 본 실시예와 관련된 시그널링 정보를 생성할 수 있다. 영상 부호화 장치는 엔트로피 부호화부(155)를 이용하여 시그널링 정보를 부호화한 후, 영상 복호화 장치로 전송할 수 있다. 영상 복호화 장치는 엔트로피 복호화부(510)를 이용하여 비트스트림으로부터 현재블록의 예측과 관련된 시그널링 정보를 복호화할 수 있다.
이하의 설명에서, '대상 블록'이라는 용어는 현재블록 또는 코딩유닛(CU, Coding Unit)과 동일한 의미로 사용될 수 있고, 또는 코딩유닛의 일부 영역을 의미할 수도 있다.
또한, 하나의 플래그의 값이 참이라는 것은 플래그가 1로 설정되는 경우를 나타낸다. 또한, 하나의 플래그의 값이 거짓이라는 것은 플래그가 0으로 설정되는 경우를 나타낸다.
I-1. 참조 화소 패딩
인트라 예측은 현재블록에 인접한 화소들을 참조하여 예측자를 생성한다. 이때, 참조하고자 하는 인접한 화소들을 참조샘플들이라 한다. 인트라 예측 이전에, 영상 복호화 장치는 참조샘플들을 미리 구비한다. 영상 복호화 장치는 참조할 화소 위치에 대해 참조샘플의 활용 가능(availability) 여부를 확인한다. 참조샘플이 존재하지 않는 경우, 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간 소정의 약속에 따른 화소값이 참조할 화소 위치에 패딩된다. 이후, 구비된 참조샘플들에 필터를 적용하여 최종 참조샘플들이 생성될 수 있다.
이때, 필터를 적용하기 전의 참조샘플 refUnfilt[x][y]은 다음과 같이 생성될 수 있다. 이하, refIdx는 참조라인의 인덱스를 나타내고, refW와 refH는 각각 참조 영역의 너비와 높이를 나타낸다.
refUnfilt[x][y]의 모든 샘플들이 인트라 예측에 사용 불가능한 경우, refUnfilt[x][y]의 모든 값들은 1 << (BitDepth - 1) 로 설정된다. 여기서, x = -1 - refIdx, y = -1 - refIdx...refH - 1, 및 x = -refIdx...refW - 1, y = -1 - refIdx로 정의된다.
반면, 일부 refUnfilt[x][y] 값들이 인트라 예측에 사용 불가능한 경우, 다음의 방법이 적용된다.
refUnfilt[-1　-refIdx][refH　- 1]이 사용 불가능한 경우, 'x　=　-1　- refIdx, y　=　refH　- 1'부터 'x　=　-1　- refIdx, y　=　-1　-　refIdx'까지 탐색한 후, 'x　=　-refIdx, y　=　-1　- refIdx'부터 'x　=　refW　-　1, y　=　-1　-　refIdx'까지 탐색하여 사용 가능한 refUnfilt[x][y]이 탐색된다. 탐색을 종료한 후, refUnfilt[-1　-refIdx][refH　-1]가 refUnfilt[x][y]로 설정된다.
또한, x　=　-1　-refIdx, y　=　refH　-2...-1　-　refIdx 범위에서 사용 불가능한 샘플이 존재하는 경우, refUnfilt[x][y]는 refUnfilt[x][y+1]로 설정된다.
또한, x　=　-refIdx...refW　-1, y　=　-1　-　refIdx 범위에서 사용 불가능한 샘플이 존재하는 경우, refUnfilt[x][y]는 refUnfilt[x-1][y]로 설정된다.
도 6은 참조샘플의 탐색 순서를 나타내는 예시도이다.
참조샘플의 활용 가능 여부를 확인하기 위해, 영상 복호화 장치는 도 6의 예시와 같이, 좌측 최하단 화소부터 상단 최우측 화소까지 시계방향으로 탐색한다.
도 7a 및 도 7b는 참조샘플들의 생성을 나타내는 예시도이다.
모든 참조 화소들이 사용 가능한 경우, 영상 복호화 장치는 패딩을 수행하지 않고, 각 참조 화소 값을 사용한다. 반면, 전술한 바와 같이, 활용 가능 참조샘플들이 일부 존재하지 않는 경우, 도 7a 내지 도 7b의 예시와 같이 화소값들이 패딩될 수 있다. 먼저, 좌측 최하단 참조샘플이 활용 가능하지 않은 경우, 도 7a의 예시와 같이, 탐색 순서상 첫 번째 활용 가능 참조샘플이 복사되어 좌측 최하단에 패딩된다. 이후, 좌측 최하단 이외에 참조샘플이 존재하지 않는 경우, 도 7a 및 도 7b의 예시와 같이, 탐색 순서상 바로 이전 위치의 화소값이 복사되어 현재 위치에 패딩된다.
전술한 바와 같이, 모든 위치들에서 활용 가능한 참조샘플들 존재하지 않는 경우, 영상 복호화 장치는 화소가 가질 수 있는 값의 최대값의 절반인 2Bitdepth-1을 각 위치에 패딩한다. 즉, Bitdepth가 8 비트인 경우 128이 이용되고, 10 비트인 경우 512가 이용될 수 있다.
영상 복호화 장치는 전술한 방법에 따라 참조샘플들을 생성한 후, 필터를 적용시켜 최종 참조샘플 p[x][y]를 생성할 수 있다. 먼저, 영상 복호화 장치는 참조라인 인덱스 refIdx가 0이고, 현재블록의 크기가 32보다 크고, 루마 성분이고, ISP 모드의 IntraSubPartitionsSplitType이 ISP_NO_SPLIT이며, 참조샘플에 대한 필터링을 지시하는 플래그인 refFilterFlag가 1인 경우, 필터의 적용을 지시하는 filterFlag를 1로 설정할 수 있다. 전술한 조건들이 하나라도 만족되지 않는 경우, filterFlag는 0으로 설정될 수 있다.
이후, filterFlag가 참인 경우, 최종 참조샘플 p[x][y]은 수학식 1과 같이 산정될 수 있다
Figure PCTKR2023004719-appb-img-000001
반면, filterFlag가 거짓인 경우, x=-1-refIdx, y=-1-refIdx..refH-1과 x=-refIdx..refW-1, y=-1-refIdx에 대해, p[x][y] = refUnfilt[　x　][　y　]로 설정된다.
I-2. PDPC(Position Dependent Prediction Combination) 기술
인트라 예측을 수행 시 현재블록 내 화소와 참조샘플 간의 거리가 멀다면, 공간적 상관관계성이 감소하므로 생성된 예측자의 예측 성능이 상대적으로 낮을 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 PDPC(Position Dependent Prediction Combination) 기술이 사용된다. PDPC 기술은, 반대 방향의 주변 화소와 인트라 예측모드에 따라 생성되는 예측자를 가중 결합하여 부호화에 사용될 예측자 화소를 보정한다. 이때, 반대 방향의 주변 화소와 해당 예측자 화소 간의 거리가 가까울수록 반대 방향의 주변 화소의 가중치가 증가한다. PDPC 기술은 예측모드 방향 라인의 반대 방향의 주변 화소를 이용하는 것이 가능한 예측모드에 적용될 수 있다. 이러한 예측모드로는 수평 방향 모드(18번 모드)보다 작은 모드, 수직 방향 모드(50번 모드)보다 큰 모드, 및 네 개의 특정 모드(planar 모드, DC 모드, 수평 방향 모드(18번 모드), 및 수직 방향 모드(50번))가 있다.
PDPC 기술은, 수학식 2를 이용하여 Planar 모드 및 DC 모드에 따른 예측자를 보정하고, 수학식 3을 이용하여 수평 방향 모드(18번 모드)에 따른 예측자를 보정하며, 수학식 4을 이용하여 수직 방향 모드(50번 모드)에 따른 예측자를 보정한다. 또한, PDPC 기술은, 수학식 5를 이용하여 수평 방향 모드(18번 모드)보다 작은 모드에 따른 예측자를 보정하고, 수학식 6을 이용하여 수직 방향 모드(50번 모드)보다 큰 모드에 따른 예측자를 보정한다.
Figure PCTKR2023004719-appb-img-000002
Figure PCTKR2023004719-appb-img-000003
Figure PCTKR2023004719-appb-img-000004
Figure PCTKR2023004719-appb-img-000005
Figure PCTKR2023004719-appb-img-000006
여기서, [x][y]는 현재블록의 좌상단 화소의 좌표를 기준으로 상대적인 화소를 나타낸다. pred[x][y]는 예측모드로 생성한 초기 예측자이고, p[x][-1] 및 p[-1][y]는 예측자 보정에 사용되는 주변 화소들이다. nTbW 및 nTbH는 현재블록의 너비 및 높이를 나타내고, wL[x] 및 wT[y]는 예측자 화소 및 주변 화소에 적용되는 가중치들을 나타낸다. Clip1은 클리핑 함수로서 수학식 7과 같이 표현된다.
Figure PCTKR2023004719-appb-img-000007
또한, invAngle은, 인트라 예측모드에서 각 방향에 맞게 예측자를 생성 시 필요한 주변 화소의 위치를 특정하기 위해 사용되는 변수이다. VVC 기술에서 invAngle은 수학식 8에 나타낸 바에 따라 산정된다.
Figure PCTKR2023004719-appb-img-000008
여기서, intraPredAngle은 인트라 예측모드(PredModeIntra)에 따라 결정되는 값이다.
I-3. MPM(Most Probable Mode) 기술
전술한 바와 같이, 인트라 예측에서 루마 채널의 예측자는 67 개의 IPM(Intra Prediction Mode)에 기초하여 생성될 수 있다. 67 개의 IPM은 비방향성 예측모드인 Planar 및 DC 모드를 포함하여 -14번 예측모드부터 80번 예측모드들 중 블록의 종횡비에 따라 신호될 수 있는 67 개의 인트라 예측모드를 의미한다. 67 개의 예측모드들 중 하나를 사용하여 예측자를 생성하는 경우, 영상 부호화 장치는 예측모드 정보를 효율적으로 전송하기 위해 MPM(Most Probable Mode)을 사용하여 예측모드를 시그널링한다.
MPM은 인트라 예측모드로 블록들을 부호화할 경우, 이웃한 블록들의 예측모드가 서로 유사할 가능성이 높다는 성질을 이용한다. 도 8의 예시와 같이, 현재블록의 좌하단 화소의 왼쪽에 위치한 화소 A와 우상단 화소의 위쪽에 위치한 화소 B가 포함된 블록들에 대해, 각 블록들의 예측모드를 modeA, modeB로 정의한다. modeA 및 modeB을 기반으로 다음과 같이 6 개의 MPM 후보들을 선정하여 MPM 리스트가 생성될 수 있다. 현재블록이 CTU, 타일(tile), 슬라이스(slice), 서브픽처(sub-picture), 픽처(picture) 등의 경계에 위치하여, 화소 A 또는 화소 B가 사용 가능하지 않은 경우, 해당 화소가 포함된 블록의 예측모드는 Planar로 간주된다.
먼저, modeA와 modeB가 동일하고, modeA가 INTRA_DC보다 큰 경우, {Planar, modeA, 2 + ((modeA + 61) % 64), 2 + ((modeA - 1 ) % 64), 2 + (( modeA + 60) % 64), 2 + (modeA % 64)}가 MPM 후보들로 선정된다.
다음, modeA와 modeB가 동일하지 않고, modeA 또는 modeB가 INTRA_DC보다 큰 경우, 다음과 같이 MPM 후보들이 구성된다. 이때, minAB = Min(modeA, modeB), maxAB = Max(modeA, modeB)로 정의한다.
modeA와 modeB 모두 INTRA_DC보다 크고, maxAB - minAB = 1인 경우, {Planar, modeA, modeB, 2 + ((minAB + 61) % 64), 2 + ((maxAB - 1) % 64), 2 + ((minAB + 60) % 64)}가 MPM 후보들로 선정된다.
modeA와 modeB 모두 INTRA_DC보다 크고, maxAB - minAB ≥ 62인 경우, {Planar, modeA, modeB, 2 + ((minAB - 1) % 64), 2 + ((maxAB + 61 ) % 64), 2 + (minAB % 64)}가 MPM 후보들로 선정된다.
modeA와 modeB 모두 INTRA_DC보다 크고, maxAB - minAB = 2인 경우, {Planar, modeA, modeB, 2 + (( minAB - 1) % 64), 2 + ((minAB + 61) % 64), 2 + ((maxAB - 1) % 64)}가 MPM 후보들로 선정된다.
modeA와 modeB 모두 INTRA_DC보다 크고, 2 < maxAB - minAB < 62인 경우, {Planar, modeA, modeB, 2 + ((minAB + 61) % 64 ), 2 + ((minAB - 1) % 64), 2 + ((maxAB + 61) % 64)}가 MPM 후보들로 선정된다.
modeA와 modeB가 동일하지 않고, modeA와 modeB가 중 하나가 INTRA_DC보다 큰 경우, {Planar, maxAB, 2 + ((maxAB + 61) % 64 ), 2 + ((maxAB - 1) % 64), 2 + ((maxAB + 60) % 64), 2 + (maxAB % 64)}가 MPM 후보들로 선정된다.
또한, modeA와 modeB 모두 INTRA_DC보다 같거나 작은 경우, {Planar, INTRA_DC, INTRA_ANGULAR50, INTRA_ANGULAR18, INTRA_ANGULAR46, INTRA_ANGULAR54}가 MPM 후보들로 선정된다.
한편, MPM을 이용하는 경우, 영상 복호화 장치는 표 1과 같이 현재블록의 인트라 예측모드를 파싱한다.
Figure PCTKR2023004719-appb-img-000009
먼저, 복수의 참조라인들 중 하나를 지시하는 참조라인 인덱스인 intra_luma_ref_idx가 0인 경우, MPM의 사용 여부를 지시하는 플래그인 intra_luma_mpm_flag가 영상 부호화 장치로부터 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다. intra_luma_mpm_flag가 참이고 intra_luma_ref_idx가 0인 경우, Planar 모드의 사용 여부를 지시하는 플래그인 intra_luma_not_planar_flag가 영상 부호화 장치로부터 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다. intra_luma_not_planar_flag가 거짓인 경우, 인트라 예측모드는 Planar 모드로 설정되고, intra_luma_not_planar_flag가 참인 경우, intra_luma_mpm_idx가 추가적으로 시그널링될 수 있다. intra_luma_not_planar_flag가 존재하지 않는 경우 1로 유추될 수 있다.
한편, intra_luma_ref_idx가 0이 아닌 경우, planar 모드는 사용되지 않는다. 따라서, intra_luma_not_planar_flag는 전송되지 않고, 참인 것으로 간주된다. 또한, intra_luma_not_planar_flag가 참이므로, intra_luma_mpm_idx가 추가적으로 시그널링될 수 있다.
다음, intra_luma_mpm_flag가 거짓인 경우, 인트라 예측모드로서 MPM 리메인더(remainder)가 시그널링된다.
전술한 바와 같이 MPM 리스트 내 첫 요소를 지시하는 MPM index 0은 항상 planar 모드를 나타내므로, intra_luma_not_planar_flag를 이용하여 판단된다. MPM index 1 내지 5는 intra_luma_mpm_idx를 이용하여 판단되고, cMax = 4, cRiceParam = 0인 Truncated Rice(TR) 이진화(binarization)에 따라 부호화된다. 이때, 빈 스트링(bin string)은 다음과 같이 생성될 수 있다.
TR 이진화는 cMax와 cRiceParam을 이용하여, symbolVal에 해당하는 TR 빈 스트링을 출력한다. TR 빈 스트링은 프리픽스 빈 스트링(prefix bin string)과 서픽스 빈 스트링(suffix bin string)의 결합이며, cMax와 symbolVal가 동일하고 cRiceParam이 0보다 큰 경우 서픽스 빈 스트링이 존재한다.
프리픽스 빈 스트링은 다음과 같이 유도된다.
먼저, symbolVal에 대한 프리픽스 값(prefix value)인 prefixVal은, prefixVal = symbolVal >> cRiceParam에 의해 유도된다.
다음, TR 빈 스트링의 프리픽스(즉, 프리픽스 빈 스트링)는 다음과 같이 결정된다.
prefixVal가 'cMax >> cRiceParam'보다 작은 경우, 프리픽스 빈 스트링의 길이는 prefixVal + 1이고, 각 빈은 binIdx을 사용하여 인덱싱된다. binIdx가 prefixVal보다 작은 bin은 1로 설정되고, binIdx가 prefixVal과 같으면 0으로 설정된다.
prefixVal가 'cMax >> cRiceParam' 이상인 경우, 프리픽스 빈 스트링의 길이는 'cMax >> cRiceParam'이고, 모든 bin은 1으로 설정된다.
TR 빈 스트링의 서픽스 빈 스트링은 다음과 같이 유도된다.
먼저, suffix value인 suffixVal는 suffixVal = symbolVal - (prefixVal << cRiceParam)에 의해 유도된다.
다음, TR 빈 스트링의 서픽스(즉, 서픽스 빈 스트링)는, suffixVal에 대해 cMax가 (1 << cRiceParam ) - 1인 fixed-length(FL) 이진화 과정(binarization process)에 따라 결정된다.
전술한 바를 정리하여 표 2와 같이 MPM 인덱스(index)의 빈 스트링이 표현될 수 있다. 이때, symbolVal은 MPM index 0을 제외한 5 개의 MPM 후보를 MPM 인덱스에 따라 0부터 설정한 것이다.
Figure PCTKR2023004719-appb-img-000010
전술한 바와 같이, intra_luma_mpm_flag가 0인 경우(즉, MPM을 사용하지 않을 경우), MPM 리메인더로서 intra_luma_mpm_remainder가 파싱된다. 이때, intra_luma_mpm_remainder는 cMax = 60인 Truncated Binary(TB) 이진화에 따라 부호화된다. 빈 스트링은 다음과 같이 생성될 수 있다.
TB 이진화는 cMax를 이용하여, 신택스 요소인 symbolVal에 해당하는 TB 빈 스트링을 출력한다. TB 빈 스트링을 결정하기 전에 수학식 9에 따라 u 값이 산정된다.
Figure PCTKR2023004719-appb-img-000011
수학식 9의 정의를 이용하여 TB 빈 스트링은 다음과 같이 결정된다.
먼저, symbolVal이 u보다 작을 경우, TB 빈 스트링은 symbolVal에 대해 cMax가 ( 1 << k ) - 1인 fixed-length(FL) 이진화 과정에 따라 결정된다. 반면, symbolVal이 u보다 크거나 같은 경우, TB 빈 스트링은 (symbolVal + u )에 대해 cMax가 ( 1 << ( k + 1) ) - 1인 fixed-length(FL) 이진화 과정에 따라 결정된다.
전술한 바를 정리하여 표 3과 같이 MPM 리메인더의 빈 스트링이 표현될 수 있다. 이때, symbolVal은 6 개의 MPM 후보들을 제외한 61 개의 인트라 예측모드를 0부터 작은 순서대로 설정한 것이다. 3 개의 symbolVal인 0 내지 2를 나타내는 빈 스트링에는 5 비트(5-bit)가 할당되고, 58 개의 symbolVal인 3 내지 60을 나타내는 빈 스트링에는 6 비트(6-bit)가 할당된다.
Figure PCTKR2023004719-appb-img-000012
II. 적응적 인트라 모드 코딩
한편, 현재블록이 영상의 경계에 존재하는 경우, 상이한 예측모드를 사용하더라도 동일한 예측자가 생성될 수 있다. CTU, 타일, 슬라이스, 서브픽처, 픽처 등과 같은 영상의 경계에 존재하는 블록들의 경우, 블록의 예측에 사용하는 참조 화소들 중 상단 및 좌측 참조 화소들의 전부 또는 일부가 존재하지 않을 수 있다. 이러한 경우에 패딩을 이용하여 참조 화소들을 생성한 후, 인트라 예측 방법을 이용하여 예측자가 생성되는데, 도 9a 및 도 9b의 예시와 같이 상이한 예측모드를 사용하더라도 동일한 예측자가 생성될 수 있다. 즉, 현재블록이 도 9a의 블록 A와 같이 영상의 경계(CTU, 타일, 슬라이스, 서브픽처, 픽처 등의 경계)에 위치하지 않는 경우, 도 9b의 예시와 같이 모든 참조 화소들이 존재하고 참조 화소 값이 동일하지 않다면 예측모드에 따라 다른 예측자가 생성된다. 하지만, 현재블록이 도 9a의 블록 B와 같이 영상의 상단 경계(CTU, 타일, 슬라이스, 서브픽처, 픽처 등의 상단 경계)에 존재하는 경우, 도 9b의 예시와 같이 상단 참조 화소들이 존재하지 않으므로, 패딩과정을 이용하여 모두 같은 값을 갖는 참조 화소들이 생성된다.
따라서, PDPC를 고려하지 않는 경우, 수직 방향 모드(50번 모드) 이상의 예측모드는 모두 같은 값으로 패딩된 참조 화소들을 예측에 사용하므로 모두 동일한 예측자를 생성한다. 블록의 위치에 따라 상이한 예측모드를 사용하더라도 동일한 예측자를 생성하는 경우가 존재하고, 이에 따라 불필요한 예측모드 전송 및 예측모드 탐색 과정에 기인하는 비효율성이 발생한다. 이러한 기존 기술의 문제점은 블록의 위치에 따라 예측모드를 적응적으로 부/복호화함으로써 해결될 수 있다.
도 10의 예시에서, OLD는 VVC와 같은 기존 기술에 따른 인트라 예측모드의 부/복호화 방법을 나타내고, NEW는 본 발명에 따른, 블록의 위치에 기초하는 적응적 예측모드 부/복호화 방법을 나타낸다. 본 발명은, 현재블록의 위치에 따라 블록을 분류하는 "블록 위치 분류(block position classification)"와 이에 따라 적응적으로 예측모드를 코딩하는 "적응적 인트라 모드 코딩(adaptive intra mode coding)"을 사용하여 기존 기술의 문제점을 해결한다.
이에 따른 바람직한 실현예는 다음과 같다.
이하, 편의상 수평 방향의 인트라 예측모드(18번 모드)를 HOR, 수직 방향의 인트라 예측모드(50번 모드)를 VER로 명칭한다. 또한, 현재블록의 종류(type)를 도 11의 예시와 같이 분류하기 위해 블록 위치 정보가 사용된다. 블록 위치 정보는 현재블록 내 좌상단 회소 위치 좌표를 포함한다. 또한, 블록 위치 정보는 CTU, 타일, 슬라이스, 서브픽처, 픽처의 구성 정보, 이들의 분할 방법, 및 각 요소들의 크기를 포함한다. 또한, 블록 위치 정보는 CTU, 타일, 슬라이스, 서브픽처, 픽처 내에서의 현재블록의 상대적인 위치도 포함할 수 있다.
또한, 블록 위치에 기초하여 현재블록은 타입 1(Type 1), 타입 2(Type 2), 타입 3(Type 3) 및 타입 4(Type 4)의 4 가지 종류로 구분될 수 있다. 타입 1의 경우, 현재블록이 CTU, 타일, 슬라이스, 서브픽처, 픽처의 좌상단 모서리에 위치한다. 타입 2의 경우, 타입 1이 제외되고 현재블록이 CTU, 타일, 슬라이스, 서브픽처, 픽처의 좌측 경계에 위치한다. 타입 3의 경우, 타입 1이 제외되고 현재블록이 CTU, 타일, 슬라이스, 서브픽처, 픽처의 상단 경계에 위치한다. 타입 4는 전술한 타입 1 내지 타입 3 외의 경우를 나타낸다.
이하, 실현예들은 영상 복호화 장치를 중심으로 기술되나, 영상 부호화 장치에도 유사하게 적용될 수 있다.
<실현예 1> 블록의 위치에 기초하여 기설정된 예측모드로 결정
본 실현예에서, 영상 복호화 장치는 현재블록의 예측모드에 대한 복호화 없이, 현재블록의 종류에 따라 기설정된 예측모드를 사용한다. 도 11에 예시된 블록 위치에 기초하는 현재블록의 종류에 따라 영상 부호화 장치는 다음과 같은 동작을 수행한다.
타입 1인 경우, 좌측 및 상단의 모든 참조 화소들이 사용 불가능하기 때문에, 서로 다른 어느 예측모드든 동일한 예측자를 생성한다. 따라서, 예측모드 탐색 및 신호가 불필요하므로 기설정된 예측모드가 사용될 수 있다. 이 경우, 영상 부호화 장치는 예측모드 탐색 및 신호를 생략할 수 있다.
타입 2 및 타입 3인 경우, 좌측 또는 상단 참조 화소들이 사용 불가능하기 때문에 해당되는 값들이 패딩된다. 따라서, 일부 예측모드들은 결국 동일한 예측자를 생성한다. 따라서, 예측모드 탐색 및 신호가 불필요하므로 기설정된 예측모드가 사용될 수 있다. 마찬가지로 이 경우, 영상 부호화 장치는 예측모드 탐색 및 신호를 생략할 수 있다.
타입 4의 경우, 해당 블록의 모든 참조 화소들이 사용 가능하기 때문에, 예측모드에 따라 상이한 예측자가 생성될 수 있다. 따라서, 종래의 방법대로 영상 부호화 장치는 가장 적절한 예측모드를 선정하여 부호화하고, 영상 복호화 장치는 해당 정보를 파싱한 후, 파싱된 예측모드에 따라 인트라 예측된 신호를 복호화할 수 있다.
타입별로 기설정된 예측모드의 사용 여부가 결정될 수 있고, 기설정된 예측모드를 사용하지 않는 타입에 해당하는 블록에 대해, 종래 인트라 모드 부/복호화 방법을 사용하여 인트라 예측모드가 부/복호화될 수 있다. 이때, 가능한 모든 경우는 표 4와 같이 정리될 수 있다.
Figure PCTKR2023004719-appb-img-000013
여기서, 함축적 모드 결정 타입(implicit mode decision type)은 기설정된 예측모드를 사용하는 타입을 나타낸다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른, 블록 위치에 기초하여 인트라 모드를 복호화하는 방법을 나타내는 순서도이다.
영상 복호화 장치는 블록 위치에 따라 현재블록을 분류하고(S1200), 현재블록의 종류가 함축적 모드 결정 타입인지 확인한다(S1202). 이때, 함축적 모드 결정 타입의 결정 기준은 표 4에 제시된 7 가지 경우 중 하나가 선택될 수 있다.
현재블록의 종류가 함축적 모드 결정 타입인 경우, 영상 복호화 장치는 현재블록의 예측모드로서 기설정된 예측모드를 사용한다(S1204). 영상 복호화 장치는 함축적 모드 결정 타입에 해당하는 타입 k(여기서, k는 1, 2, 3이 가능함) 블록에 대한 예측모드를 pre_defined_mode_k로 설정한다. 예를 들어, 현재블록의 종류가 타입 2이고 타입 2가 함축적 모드 결정 타입인 경우, 현재블록의 예측모드가 pre_defined_mode_2로 설정된다.
현재블록의 종류가 함축적 모드 결정 타입이 아닌 경우, 영상 복호화 장치는 종래의 방법에 따라 비트스트림으로부터 인트라 예측모드를 복호화한다(S1206).
도 12의 예시에 따른 예측모드 결정 과정은 영상 부호화 장치에 의해서도 유사하게 수행될 수 있다.
전술한 pre_defined_mode_k는 Planar, DC, 수평 방향 모드 (18번 모드), 수직 방향 모드 (50번 모드) 등 67 개의 IPM 중 하나일 수 있다. 예컨대, 도 13의 예시와 같이, 슬라이스 또는 픽처의 좌상단 모서리에 위치한 블록은 타입 1으로 분류된다. pre_defined_mode_1이 Planar 모드로 기설정된 경우, 영상 부호화 장치는 해당 블록들에 대해 인트라 예측모드 탐색 및 시그널링을 생략하고 Planar 모드를 예측모드로 결정한다.
본 실현예에 따른 신택스는 표 5와 같다.
Figure PCTKR2023004719-appb-img-000014
함축적 모드 결정은 지시하는 신택스인 implicit_mode_decision이 1인 경우, 현재블록에 대해 예측모드 탐색 및 신호가 생략되고, 영상 복호화 장치는 현재블록의 종류에 해당하는 기설정된 예측모드를 사용한다. currBlockType은 현재블록의 종류를 나타낸다. 함수 blockPositionAdaptiveModeDecision( currBlockType )은, currBlockType이 타입 k인 경우, 현재블록의 예측모드를 pre_defined_mode_k로 설정한다. 반면, implicit_mode_decision이 0인 경우, 영상 복호화 장치는 종래 인트라 모드 복호화 방법을 이용하여 현재블록의 예측모드를 복호화할 수 있다.
<실현예 2> 블록 위치에 따라 MPM 리스트를 다르게 구성하여 현재블록의 예측모드를 복호화
본 실현예에서, 영상 복호화 장치는 블록의 위치에 따라 분류된 현재블록의 종류에 기반하여 MPM 리스트를 적응적으로 구성하고, 구성된 MPM 리스트를 사용하여 현재블록의 인트라 예측모드를 복호화한다. 종래 VVC는 현재블록의 주변 블록의 예측모드에 기반하여 6 개의 MPM 후보들을 선정하고, 현재블록의 인트라 예측모드가 6 개의 MPM 후보들 중 하나인 경우, 해당 예측모드를 지시하는 MPM 인덱스를 복호화함으로써 예측모드를 결정한다.
본 실현예에 따르면, 영상 복호화 장치는 기정의된 소정의 방법에 따라 MPM 리스트를 구성하거나(실현예 2-1), 기존 MPM 리스트 구성 방법에서 중복(redundant) 예측모드를 제거하거나(실현예 2-2), 기존 MPM 리스트 구성 방법에서 중복 예측모드를 제거하고, 기정의된 소정의 방법에 따라 하나 또는 두 개 이상의 MPM 후보들을 추가할 수 있다(실현예 2-3). 이때, 하나의 인트라 예측모드가 자신 이외의 인트라 예측모드와 동일한 예측자를 생성하는 경우, 해당 예측모드를 중복 예측모드라 한다.
<실현예 2-1> 기정의된 소정의 방법에 따라 MPM 리스트를 구성
본 실현예에서, 영상 복호화 장치는 현재블록의 종류에 따라 기정의된 소정의 방법을 사용함으로써, 중복되는 예측모드가 포함되지 않도록 MPM 리스트를 구성한다. 전술한 소정의 방법은 MPM 후보들의 개수를 결정하거나(실현예 2-1-1), MPM 후보를 선정하는 방법을 나타낸다(실현예 2-1-2). 이들은 현재블록의 종류에 따라 다르게 결정될 수 있다.
<실현예 2-1-1> 현재블록의 종류에 따라 MPM 후보들의 개수를 결정
본 실현예에서, 영상 복호화 장치는 현재블록의 종류에 따라 MPM 후보들의 개수를 모두 같거나, 일부 다르거나, 모두 다르게 할 수 있다. 이하, 현재블록의 종류별 MPM 후보들의 개수를 ntype을 정의한다. 여기서, type은 도 11의 예시에 따른 1 내지 4의 값으로 가정한다. 이때, n1=4, n2=5, n3=5, n4=6으로 설정하여, 현재블록의 종류에 따라 서로 다른 후보들의 개수를 갖는 MPM 리스트가 구성될 수 있다. 전술한 바에 따라, 현재블록이 타입 1인 경우, n1=4이므로 MPM 리스트는 4 개의 예측모드들로 구성될 수 있다.
<실현예 2-1-2> 현재블록의 종류에 따라 MPM 후보들을 선정하는 방법
본 실현예에서, 영상 복호화 장치는 현재블록의 종류에 따라 서로 다르거나, 일부가 동일하거나, 전부가 동일한 방법을 사용하여 MPM 후보들을 선정할 수 있다. 예측모드의 선정 시, 현재블록의 너비, 높이, 넓이, 종횡비(aspect ratio), 주변 블록의 예측모드 및 위치정보 중에서 최소 하나가 고려될 수 있다. 선정된 예측모드는, 복원된 참조 화소를 사용하는 예측모드, 주변 블록의 예측모드, 이전에 높은 빈도로 사용한 예측모드, 또는 PDPC로 복원된 참조 화소를 추가로 사용할 수 있는 예측모드일 수 있다.
전술한 바와 같이, PDPC는 화소 위치, 예측모드, 블록의 크기에 따라 필터링된 참조 샘플과 필터링되지 않은 참조 샘플의 가중치 조합을 사용하여 예측자를 보정한다. PDPC는 Planar, DC, 수평 방향 이하(18번 모드 이하) 및 수직 방향 이상(50번 모드 이상) 예측모드에 대해 적용될 수 있다. 기존 VVC 기술에 따르면, PDPC 기술의 사용 여부는 CU-레벨에서 별도로 신호되지 않고, 예측모드와 블록의 크기에 따라 적응적으로 결정된다.
이하, PDPC 적용/미적용이란 SPS, PPS 등과 같은 상위 레벨에서 PDPC 기술이 활성화/비활성화되는 것을 나타내고, 사용 가능/사용 불가능이란 PDPC 기술이 활성화되었을 때 현재블록에 PDPC가 사용되는지 여부를 나타낸다.
기존 VVC에서 블록의 크기에 따라 PDPC 사용이 불가능한 인트라 예측모드의 범위와 개수는 표 6과 같다.
Figure PCTKR2023004719-appb-img-000015
여기서, W와 H는 각각 현재블록의 너비와 높이를 나타낸다. 예를 들어, 표 6에서 현재블록의 너비가 8(W = 8)인 경우, PDPC 사용 불가능한 예측모드의 범위가 5 내지 17번 예측모드이고, 현재블록의 높이가 4(H = 4)인 경우, PDPC 사용 불가능한 예측모드의 범위가 51 내지 69번 예측모드이다. 따라서, 현재블록의 (W, H) = (8, 4)인 경우, 5 내지 17, 19 내지 49, 및 51 내지 69번의 예측모드들은 PDPC를 사용할 수 없다. 이때, 19 내지 49번 예측모드들은 항상 PDPC를 사용할 수 없다.
전술한 바에 따른 타입 3 블록의 MPM 리스트 구성 방법은 아래와 같다.
좌측 블록이 존재하는 경우, 영상 복호화 장치는 해당 블록의 예측모드를 MPM 리스트에 추가한다. 여기서, 현재블록의 좌상단 화소의 위치를 (x0, y0)이라 하고, 현재블록의 높이를 h라 할 때, 좌측 블록은 (x0 - 1, y0 + h - 1) 화소를 포함한 블록을 나타낸다.
또한, 영상 복호화 장치는 복원된 참조 화소들을 예측에 사용하는 수평 방향 모드(18번, HOR)와 그 근처 예측모드(±n, n은 1 이상의 정수)를 MPM 리스트에 추가한다.
또한, 영상 복호화 장치는 PDPC를 사용하여 복원된 참조 화소들을 추가적으로 이용하는 예측모드를 계속해서 MPM 리스트에 추가한다.
타입 3 블록의 MPM 후보들의 개수가 6인 경우(n3=6), 전술한 MPM 리스트 구성 방법을 도 14에 예시된 현재블록에 적용하는 예시는 다음과 같다. 이때, 설정된 n3 만큼의 예측모드가 추가되면, 영상 복호화 장치는 리스트 구성을 중단한다.
영상 복호화 장치는 좌측 블록의 예측모드인 Planar를 MPM 리스트에 추가하고, 수평 방향 모드와 그 주변 모드인 HOR, HOR-2, HOR+2를 추가한다(본 예시의 경우 n=2로 설정).
이후, 현재블록의 너비와 높이가 각각 8이므로 64번 이상의 예측모드에서 PDPC가 사용된다. 해당 예측모드들은 패딩된 상단 참조화소와 복원된 좌측 참조 화소를 모두 사용하므로 VER 모드 및 PDPC를 사용하지 않는 VER 근처의 모드를 사용하는 것보다 더 효율적으로 예측자를 생성할 수 있다. 따라서 64번 이상 모드부터 MPM 리스트가 다 채워질 때까지, 영상 복호화 장치는 인덱스를 하나씩 증가시키며 예측모드를 추가한다. 이에 따라 MPM리스트는 {Planar, HOR, HOR - 2, HOR + 2, 64, 65}가 된다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른, 기정의된 소정의 방법에 따라 MPM 리스트를 구성하는 방법을 나타내는 순서도이다.
영상 복호화 장치는 블록의 위치에 기초하여 현재블록을 분류한다(S1500). 영상 복호화 장치는 블록의 종류에 따른 MPM 후보들의 개수를 결정하고(S1502), 블록의 종류에 따른 MPM 후보 선정방법을 결정한다(S1504). 영상 복호화 장치는 결정된 방법에 따라 MPM 리스트를 구성한다(S1506).
이후, 영상 복호화 장치는 비트스트림으로 MPM 인덱스를 복호화한 후, MPM 인덱스를 이용하여 MPM 리스트로부터 현재블록의 인트라 예측모드를 결정할 수 있다.
도 15의 예시에 따른 MPM 리스트를 구성하는 방법은 영상 부호화 장치에 의해서도 유사하게 수행될 수 있다.
<실현예 2-2> 기존 MPM 리스트 구성 방법에서 중복 예측모드를 제거
본 실현예에서, 영상 복호화 장치는 기존 방법에 따라 MPM 후보들을 선정하고, 선정된 MPM 후보들 중 하나의 대표 모드(representative mode)를 제외한 나머지 중복 예측모드들을 제거한다. 이때, 대표 모드는 중복 예측모드들 중 각도(예측 방향), 예측모드의 인덱스 등이 가장 작거나 큰 예측모드, MPM 인덱스가 가장 작거나 큰 예측모드, 또는 이전 블록들이 사용한 예측모드들 중 가장 많이 사용된 예측모드일 수 있다. 또는, 대표 모드는 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간 약속에 따른 기설정된 예측모드일 수 있다. 또한, 현재블록의 종류, PDPC 적용 여부 등에 따라 중복 예측모드의 범위가 다르게 결정될 수 있다. 기존 VVC 구성에서 PDPC 기술의 사용 여부는 CU-레벨에서 별도로 신호되지 않고, 예측모드와 블록의 크기에 따라 결정된다.
이하, PDPC 적용/미적용이란 SPS, PPS 등과 같은 상위 레벨에서 PDPC 기술이 활성화/비활성화되는 것을 나타내고, 사용 가능/사용 불가능이란 PDPC 기술이 활성화되었을 때 현재블록에 PDPC가 사용되는지 여부를 나타낸다.
<실현예 2-2-1> PDPC 미적용 시 중복 예측모드 범위의 결정
PDPC 미적용 시 중복되는 예측모드의 범위는 현재블록의 종류에 따라 다르게 결정된다. 도 11에 예시된, 블록 위치에 기초하는 현재블록의 분류 방법에 따라 타입 1 내지 4로 현재블록을 구분하면 중복되는 예측모드의 범위는 다음과 같이 설명될 수 있다.
타입 1 블록의 경우, 모든 참조 화소들이 사용 불가능하므로 모든 참소 화소들이 동일한 값으로 패딩되어 생성된다. 따라서, 모든 인트라 예측모드들은 동일한 예측자를 생성하므로, 타입 1 블록의 중복되는 예측모드들은 모든 인트라 예측모드들이다.
타입 2 블록의 경우, 모든 좌측 참조 화소들이 사용 불가능하므로 해당 참조 화소들이 동일한 값으로 패딩되어 생성된다. 따라서, 좌측 참조 화소들을 사용하는 인트라 예측모드들(수평 방향 예측모드 이하(18번 모드 이하)의 모든 예측모드들)은 모두 동일한 예측자를 생성하므로, 타입 2 블록의 중복되는 예측모드들은 수평 방향 예측모드 이하(18번 모드 이하)의 모든 예측모드들이다.
타입 3 블록의 경우, 모든 상단 참조 화소들이 사용 불가능하므로 해당 참조 화소들이 동일한 값으로 패딩되어 생성된다. 따라서, 상단 참조 화소들을 사용하는 인트라 예측모드들(수직 방향 예측모드 이상(50번 모드 이상)의 모든 예측모드들)은 동일한 예측자를 생성하므로, 타입 3 블록의 중복되는 예측모드들은 수직 방향 예측모드 이상(50번 모드 이상)의 모든 예측모드들이다.
타입 4 블록의 경우, 해당 블록의 모든 참조 화소들이 사용 가능하기 때문에, 상이한 예측모드는 상이한 예측자를 생성한다. 따라서, 타입 4 블록에 대해 중복 예측모드의 범위가 존재하지 않는다.
PDPC 미적용 시, 본 실현예의 적용 예시는 다음과 같다. 도 16의 예시와 같이 현재블록의 종류가 타입 2이고 상단 블록이 17번 모드를 사용하는 경우를 기술한다. 여기서, 블록 내부의 값은 해당 블록의 예측모드를 나타낸다. 기존 VVC의 방법에 따라 MPM 리스트를 구성하면, MPM 리스트는 {Planar, 17, 16, 18, 15, 19}이다. 하지만, 본 실현예를 적용하는 경우, 18번 이하의 예측모드들이 중복 예측모드의 범위가 된다. 중복 예측모드 범위에 포함되는 MPM 후보들 중 예측모드 인덱스가 가장 큰 예측모드인 18번 모드를 대표 모드로 설정한다면, 15, 16, 17번 모드를 제거하여 {Planar, 18, 19}로 MPM 리스트가 구성될 수 있다.
<실현예 2-2-2> PDPC 적용 시 중복 예측모드 범위의 결정
PDPC 적용 시 중복되는 예측모드의 범위는 현재블록의 크기(블록의 너비 및 높이)와 종류에 따라 달라진다. 블록의 크기에 따라 PDPC에서 사용되는 이차(secondary) 참조 화소가 존재하지 않아 PDPC가 사용 불가능한 경우가 있다. 따라서, 현재블록의 종류, 및 PDPC 사용 여부를 결정하는 블록의 크기에 따라 중복 예측모드의 범위가 달라질 수 있다. 블록의 크기에 따라 PDPC 사용이 불가능한 예측모드는 표 6과 같다.
PDPC를 사용하는 예측모드의 경우, 상이한 예측모드가 가리키는 방향에 있는 참조화소의 값들이 모두 동일하더라도 각 예측모드의 반대 방향에 인접한 참조 화소들이 서로 다른 값들을 갖는 경우, 참조 화소들의 가중 결합에 따라 서로 다른 예측자가 생성된다. 따라서, PDPC 적용 시, PDPC를 사용하는 예측모드들에 대해 중복 예측모드들이 발생하지 않는다. 다만, PDPC 사용이 불가능한 예측모드들에 대해 패딩된 참조 화소만을 사용하여 예측자를 생성하는 경우, 중복되는 예측모드들이 발생된다.
도 11에 예시된, 블록 위치에 기초하는 분류 방법에 따라 타입 1 내지 4로 현재블록을 구분하면 중복되는 예측모드는 다음과 같이 설명될 수 있다.
타입 1 블록의 경우, 모든 참조 화소들이 사용 불가능하므로 모든 참조 화소들이 동일한 값으로 패딩되어 생성된다. 따라서, PDPC의 사용 여부와 상관 없이 모든 인트라 예측모드들이 중복되는 예측모드들이 된다.
타입 2 블록의 경우, 블록의 너비를 고려하여 수평 방향 예측모드(18번 모드) 이하의 예측모드들 중 PDPC의 사용이 불가능한 예측모드들이 중복되는 예측모드들이 된다.
타입 3 블록의 경우, 블록의 높이를 고려하여 수직 방향 예측모드(50번 모드) 이상의 예측모드들 중 PDPC의 사용이 불가능한 예측모드들이 중복되는 예측모드들이 된다.
타입 4 블록의 경우, PDPC적용 여부와 관계 없이 상이한 예측모드는 상이한 예측자를 생성할 수 있다. 따라서, 중복되는 예측모드의 범위가 존재하지 않는다.
PDPC 적용 시, 본 실현예의 적용 예시는 다음과 같다. 도 16의 예시와 같이 (W, H) = (8, 4)인 현재블록의 종류가 타입 2이고 상단 블록이 17번 모드를 사용하는 경우를 기술한다. 기존 VVC의 방법에 따라 MPM 리스트를 구성하면, MPM 리스트는 {Planar, 17, 16, 18, 15, 19}로 구성된다. 하지만, 본 실현예를 적용하는 경우, 현재블록의 (W, H) = (8, 4)이므로, 5 내지 17, 19 내지 49, 및 51 내지 69번 모드가 PDPC 사용이 불가능한 범위가 되고, 중복되는 예측모드 범위는 5 내지 17번이 된다. 중복 예측모드 범위에 속하는 MPM 후보들 중 MPM 인덱스가 가장 작은 17번 모드를 대표 모드로 설정한다면, 15, 16번 모드를 제거하여 {Planar, 17, 18, 19}로 MPM 리스트가 구성될 수 있다.
도 17은 본 개시의 일 실시예에 따른, 중복 예측모드를 제거하는 방법을 나타내는 순서도이다.
영상 복호화 장치는 블록의 위치에 기초하여 현재블록을 분류한다(S1700). 영상 복호화 장치는 기존 기술과 동일한 방법에 따라 MPM 리스트를 구성한 후(S1702), PDPC 적용 여부를 확인한다(S1704). PDPC가 적용되지 않는 경우, 영상 복호화 장치는 현재블록의 종류를 기반으로 MPM 후보들 중 중복되는 예측모드들을 결정하고(S1706), PDPC가 적용되는 경우, 현재블록의 종류 및 크기를 기반으로 MPM 후보들 중 중복되는 예측모드들을 결정한다(S1720). 영상 복호화 장치는 중복 예측모드들 중 대표 모드를 결정하고(S1708), 대표 모드를 제외한 중복 예측모드를 제거한다(S1710).
이후, 영상 복호화 장치는 비트스트림으로 MPM 인덱스를 복호화한 후, MPM 인덱스를 이용하여 재구성된 MPM 리스트로부터 현재블록의 인트라 예측모드를 결정할 수 있다.
한편, 영상 복호화 장치는 MPM 리스트의 사용 여부를 지시하는 플래그를 복호화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 복호화된 플래그를 확인하여 복호화된 플래그가 참인 경우, 영상 복호화 장치는 도 17의 예시에 따른 중복 예측모드를 제거하는 방법을 수행할 수 있다.
도 17의 예시에 따른 중복 예측모드를 제거하는 방법은 영상 부호화 장치에 의해서도 유사하게 수행될 수 있다.
<실현예 2-3> 기존 MPM 리스트 구성 방법에서 중복 예측모드를 제거하고, 새로운 방법으로 후보를 추가
본 실현예에서, 영상 복호화 장치는 기존 방법에 따라 선정된 MPM 후보들 중 중복되는 예측모드를 제거하고, 중복되지 않는 N 개의 (N ≥ 1) 예측모드를 새롭게 추가하여 MPM 리스트를 재구성한다. 이때, 중복 예측모드는 실현예 2-2와 동일한 방법에 따라 제거될 수 있고, 중복되지 않는 N 개의 예측모드는 실현예 2-1의 방법에 따라 추가될 수 있다. N은 후보들의 개수가 ntype(ntype은 현재블록의 종류별 MPM 후보들의 개수)이 되도록 추가되는 중복되지 않는 예측모드들의 개수를 나타낸다. ntype은 현재블록의 종류에 따라 모두 같거나, 일부 다르거나, 모두 다를 수 있다.
예를 들어, PDPC 미적용 시 도 14에 예시된 타입 3 현재블록에 대해 기존 VVC의 방법에 따라 MPM 리스트를 구성하면, MPM 리스트는 {Planar, DC, VER, HOR, VER - 4, VER + 4}이다. 하지만, 본 실현예를 적용하는 경우 50번(VER) 이상의 모드가 중복되는 예측모드의 범위가 된다. 중복 예측모드 범위에 포함되는 MPM 후보들인 VER과 VER + 4중 예측모드 인덱스가 낮은 VER을 대표 모드로 설정한다면, VER + 4가 제거된다. 이후 n2=6이 되도록 중복되지 않는 수평 방향 예측모드의 근처 모드를 이용하는 방법을 사용하여 새로운 MPM 후보를 추가한다면, MPM 리스트는 {Planar, DC, VER, HOR, VER - 4, HOR - 4}로 구성될 수 있다.
도 18은 본 개시의 일 실시예예 따른, 중복 예측모드를 제거하고 새로운 후보를 추가하는 방법을 나타내는 순서도이다.
영상 복호화 장치는 블록의 위치에 기초하여 현재블록을 분류한다(S1800). 영상 복호화 장치는 기존 기술과 동일한 방법에 따라 MPM 리스트를 구성한 후(S1802), PDPC 적용 여부를 확인한다(S1804). PDPC가 적용되지 않는 경우, 영상 복호화 장치는 현재블록의 종류를 기반으로 중복되는 예측모드들을 결정하고(S1806), PDPC가 적용되는 경우, 현재블록의 종류 및 크기를 기반으로 중복되는 예측모드들을 결정한다(S1820). 영상 복호화 장치는 중복 예측모드들 중 대표 모드를 결정하고(S1808), 대표 모드를 제외한 중복 예측모드들을 제거한다(S1810). 영상 복호화 장치는 블록의 종류에 따라 중복되지 않는 예측모드들을 이용하여 MPM 후보를 추가한다(S1812).
이후, 영상 복호화 장치는 비트스트림으로 MPM 인덱스를 복호화한 후, MPM 인덱스를 이용하여 재구성된 MPM 리스트로부터 현재블록의 인트라 예측모드를 결정할 수 있다.
한편, 영상 복호화 장치는 MPM 리스트의 사용 여부를 지시하는 플래그를 복호화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 복호화된 플래그를 확인하여 복호화된 플래그가 참인 경우, 영상 복호화 장치는 도 18의 예시에 따른 중복 예측모드를 제거하고 새로운 후보를 추가하는 방법을 수행할 수 있다.
도 18의 예시에 따른 중복 예측모드를 제거하고 새로운 후보를 추가하는 방법은 영상 부호화 장치에 의해서도 유사하게 수행될 수 있다.
<실현예 3> 블록 위치에 기초하여 MPM 리메인더 후보를 변경
본 실현예에서, 현재블록의 예측모드가 MPM 리메인더로 복호화되는 경우, 영상 복호화 장치는 MPM 리메인더 후보들 중 중복되는 예측모드들을 제거하고 하나의 대표 모드만을 사용하여 MPM 리메인더를 복호화한다. 이는 현재블록의 예측모드가 MPM 리스트에 포함되지 않는 경우에 해당한다. 대표 모드는 실현예 2-2와 유사하게, 중복되는 예측모드들 중 각도, 예측모드의 인덱스 등이 가장 작거나 큰 예측모드, 또는 이전 블록들이 사용한 예측모드들 중 가장 많이 사용된 예측모드일 수 있다.
본 실현예에 따라 변경된 MPM 리메인더를 부호화하기 위해 기존 VVC에 적용되는 것과 동일한 방법인 Truncated Binary(TB) 이진화를 사용하는 경우, TB 이진화에 사용되는 변수인 cMax는 수학식 10과 같이 변경된 후, 사용될 수 있다.
Figure PCTKR2023004719-appb-img-000016
여기서, mpm_remainder_candidate_num는 대표 모드 이외의 중복 예측모드들을 제거한 후의 MPM 리메인더 후보들의 개수를 나타낸다. 현재블록의 종류와 PDPC 적용 여부에 따라 중복되는 예측모드의 범위가 달라지고, 중복 예측모드의 판단 방법은 실현예 2-2와 동일한 방법이 사용될 수 있다.
예를 들어, mpm_remainder_candidate_num가 45인 경우, 다음과 같이 MPM 리메인더가 부호화될 수 있다. 본 실현예에 따라 mpm_remainder_candidate_num를 사용하여 종래 VVC의 방법을 표현한다면, cMax = 60이므로 mpm_remainder_candidate_num = 61이 된다. 또한, MPM 후보들을 제외한 MPM 리메인더 후보들에 대해 symbolVal을 0부터 작은 순서대로 설정한다면, 종래 기술에서 설명한 것과 동일하게 표 3과 같이 빈 스트링이 생성될 수 있다. 즉, 0 내지 2를 나타내는 3 개의 symbolVal가 5 비트(5-bit) 빈 스트링을 사용하고, 3 내지 60을 나타내는 58 개의 symbolVal은 6 비트(6-bit) 빈 스트링을 사용한다.
하지만, 중복되는 예측모드들을 제거하여 mpm_remainder_candidate_num = 45 (cMax = 44)가 되는 경우, 표 7과 같이 MPM 리메인더의 빈 스트링이 표현될 수 있다. 즉, 수학식 9에 기반하여, 0 내지 18을 나타내는 19 개의 symbolVal가 5 비트(5-bit) 빈 스트링을 사용하고, 19 내지 44를 나타내는 26 개의 symbolVal은 6 비트(6-bit) 빈 스트링을 사용한다. 따라서, MPM 리메인더의 부호화를 위해 필요한 빈의 평균 길이가 감소하므로, 종래 방법과 비교하여 효과적인 신택스 부/복호화가 가능하다.
Figure PCTKR2023004719-appb-img-000017
도 19는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 중복 예측모드를 제거하는 방법을 나타내는 순서도이다.
영상 복호화 장치는 블록의 위치에 기초하여 현재블록을 분류한다(S1900). 영상 복호화 장치는 기존 기술과 동일한 방법에 따라 MPM 리메인더 후보들을 구성한 후(S1902), PDPC 적용 여부를 확인한다(S1904). PDPC가 적용되지 않는 경우, 영상 복호화 장치는 현재블록의 종류를 기반으로 MPM 리메인더 후보들 중 중복되는 예측모드들을 결정하고(S1906), PDPC가 적용되는 경우, 현재블록의 종류 및 크기를 기반으로 MPM 리메인더 후보들 중 중복되는 예측모드들을 결정한다(S1920). 영상 복호화 장치는 중복 예측모드들 중 대표 모드를 결정하고(S1908), 대표 모드를 제외한 중복 예측모드들을 제거한다(S1910).
이후, 영상 복호화 장치는 비트스트림으로 리메인더 인덱스를 복호화한 후, 리메인더 인덱스를 이용하여 재구성된 리메인더 후보들로부터 현재블록의 인트라 예측모드를 결정할 수 있다.
한편, 영상 복호화 장치는 MPM 리스트의 사용 여부를 지시하는 플래그를 복호화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 복호화된 플래그를 확인하여 복호화된 플래그가 거짓인 경우, 영상 복호화 장치는 도 19의 예시에 따른 중복 예측모드를 제거하는 방법을 수행할 수 있다.
도 19의 예시에 따른 중복 예측모드를 제거하는 방법은 영상 부호화 장치에 의해서도 유사하게 수행될 수 있다.
<실현예 4> 블록 위치에 기초하여 임의의 인트라 예측모드의 부/복호화 과정을 변경
본 실현예에서, 임의의 인트라 예측모드 복호화 방법을 사용할 때, 적응적으로 예측모드의 부/복호화 방법을 변경된다. 즉, 현재블록의 인트라 예측모드 전송 시, MPM과 MPM 리메인더를 이용하는 것이 아니라 임의의 방법을 사용하는 경우에도 블록의 위치에 기초하여 중복되는 예측모드들이 비효율적으로 탐색 및 부/복호화될 수 있다. 따라서, 본 실현예는 이러한 비효율성을 방지한다.
예를 들어, 다수의 예측모드들 중 하나의 예측모드를 현재블록의 예측모드로 선택하고, 이를 임의의 인트라 예측모드 부/복호화 방법을 사용하여 부/복호화할 때, 하나의 대표 모드를 제외한 중복 예측모드들을 사용하지 않도록 중복 예측모드들의 선택을 제한하고, 그 외의 예측모드들 중 하나가 선택될 수 있다.
<실현예 5> 기존 기술과 실현예 1 내지 4의 조합을 선택적으로 사용
본 실현예에서, 영상 부호화 장치는 구현에 따라 전술한 실현예 1 내지 4 방법의 조합을 선택적으로 적용하기 위해 추가적인 신택스를 시그널링한다. 이를 위해 본 실현예의 사용 여부를 지시하는 플래그인 block_position_adaptive_flag를 전송하여 현재블록에 대한 인트라 예측모드 부/복호화 방법에 대한 정보를 지시할 수 있다.
예를 들어, 표 8과 같이 block_position_adaptive_flag가 0인 경우 본 발명에 따르지 않은 채로 기존 기술이 사용되고, block_position_adaptive_flag가 1인 경우 실현예 2를 적용될 수 있다.
Figure PCTKR2023004719-appb-img-000018
또는, 표 9와 같이 block_position_adaptive_flag가 1인 경우, 본 실현예의 조합들 중 하나를 지시하는 인덱스인 block_position_adaptive_idx가 추가로 신호될 수 있다. 즉, block_position_adaptive_idx의 값에 따라 실현예 1 내지 4의 조합이 선택된 후, 사용될 수 있다.
Figure PCTKR2023004719-appb-img-000019
본 명세서의 흐름도/타이밍도에서는 각 과정들을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 개시의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 개시의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 흐름도/타이밍도에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정들 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 흐름도/타이밍도는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
이상의 설명에서 예시적인 실시예들은 많은 다른 방식으로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 하나 이상의 예시들에서 설명된 기능들 혹은 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 기능적 컴포넌트들은 그들의 구현 독립성을 특히 더 강조하기 위해 "...부(unit)" 로 라벨링되었음을 이해해야 한다.
한편, 본 실시예에서 설명된 다양한 기능들 혹은 방법들은 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있는 비일시적 기록매체에 저장된 명령어들로 구현될 수도 있다. 비일시적 기록매체는, 예를 들어, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독가능한 형태로 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 예를 들어, 비일시적 기록매체는 EPROM(erasable programmable read only memory), 플래시 드라이브, 광학 드라이브, 자기 하드 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)와 같은 저장매체를 포함한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
(부호의 설명)
122: 인트라 예측부
155: 엔트로피 부호화부
510: 엔트로피 복호화부
542: 인트라 예측부
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본 특허출원은 2022년 5월 3일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2022-0054765 호, 2023년 4월 4일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2023-0044007 호에 대해 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.

Claims (20)

  1. 영상 복호화 장치가 수행하는, 현재블록의 인트라 예측모드를 복호화하는 방법에 있어서,
    상기 현재블록의 위치에 기초하여 상기 현재블록의 종류(type)를 결정하는 단계;
    MPM(Most Probable Mode) 후보들을 포함하는 MPM 리스트를 생성하는 단계;
    상기 현재블록의 종류에 따라 상기 MPM 후보들 중 중복(redundant) 예측모드들을 결정하는 단계, 여기서, 상기 중복 예측모드들은, 동일한 예측자를 생성함;
    상기 중복 예측모드들 중 대표 모드(representative mode)를 결정하는 단계; 및
    상기 대표 모드를 제외한 중복 예측모드들을 제거하여 상기 MPM 리스트를 재구성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    비트스트림으로부터 상기 현재블록의 MPM 인덱스를 복호화하는 단계; 및
    상기 MPM 인덱스를 이용하여 상기 재구성된 MPM 리스트로부터 상기 현재블록의 인트라 예측모드를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 현재블록의 종류에 따라 중복되지 않는 예측모드들을 이용하여 상기 재구성된 MPM 리스트에 신규 MPM 후보를 추가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 MPM 리스트의 사용 여부를 지시하는 플래그를 복호화하는 단계; 및
    상기 플래그를 확인하는 단계
    를 더 포함하되,
    상기 플래그가 참인 경우, 상기 MPM 리스트를 생성하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 플래그가 거짓인 경우,
    리메인더(remainder) 후보들을 구성하는 단계;
    상기 현재블록의 종류에 따라 상기 리메인더 후보들 중 중복 예측모드들을 결정하는 단계, 여기서, 상기 중복 예측모드들은, 동일한 예측자를 생성함;
    상기 중복 예측모드들 중 대표 모드를 결정하는 단계; 및
    상기 대표 모드를 제외한 중복 예측모드들을 제거하여 상기 리메인더 후보들을 재구성하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    비트스트림으로부터 상기 현재블록의 리메인더 인덱스를 복호화하는 단계; 및
    상기 리메인더 인덱스를 이용하여 상기 재구성된 리메인더 후보들로부터 상기 현재블록의 인트라 예측모드를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 중복 예측모드들을 결정하는 단계는,
    PDPC(Position Dependent Prediction Combination)가 적용되지 않는 경우, 상기 현재블록의 종류에 따라 상기 중복 예측모드들을 결정하고, 상기 PDPC가 적용되는 경우, 상기 현재블록의 종류 및 크기에 따라 상기 중복 예측모드들을 결정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 대표 모드는,
    상기 중복 예측모드들 중 각도 또는 예측모드의 인덱스가 가장 작거나 큰 예측모드, 상기 MPM 인덱스가 가장 작거나 큰 예측모드, 이전 블록들이 사용한 예측모드들 중 가장 많이 사용된 예측모드, 또는 기설정된 예측모드인 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 현재블록의 종류는,
    현재 영상 내 상기 현재블록의 위치에 따라 타입 1(Type 1), 타입 2(Type 2), 타입 3(Type 3) 및 타입 4(Type 4)로 구분되되, 상기 현재 영상은 CTU, 타일, 슬라이스, 서브픽처 또는 픽처인 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 타입 1의 경우, 상기 현재블록이 상기 현재 영상의 좌상단 모서리에 위치하고, 상기 타입 2의 경우, 상기 타입 1이 제외되고 상기 현재블록이 상기 현재 영상의 좌측 경계에 위치하고, 상기 타입 3의 경우, 상기 타입 1이 제외되고 상기 현재블록이 상기 현재 영상의 상단 경계에 위치하며, 상기 타입 4는 상기 타입 1 내지 타입 3 외의 경우를 나타내는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 중복 예측모드들을 결정하는 단계는,
    PDPC가 적용되지 않는 경우에 대해, 상기 현재블록의 종류가 상기 타입 2인 경우, 수평 방향 예측모드 이하의 모든 예측모드들을 상기 중복 예측모드들로 결정하고, 상기 현재블록의 종류가 상기 타입 3인 경우, 수직 방향 예측모드 이상의 모든 예측모드들을 상기 중복 예측모드들로 결정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 중복 예측모드들을 결정하는 단계는,
    PDPC가 적용되는 경우에 대해, 상기 현재블록의 종류가 상기 타입 2인 경우, 수평 방향 예측모드 이하의 예측모드들 중 상기 PDPC의 사용이 불가능한 예측모드들을 상기 중복 예측모드들로 결정하고, 상기 현재블록의 종류가 상기 타입 3인 경우, 수직 방향 예측모드 이상의 예측모드들 중 상기 PDPC의 사용이 불가능한 예측모드들을 상기 중복 예측모드들로 결정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 중복 예측모드들을 결정하는 단계는,
    PDPC의 적용 여부와 상관 없이, 상기 현재블록의 종류가 상기 타입 1인 경우, 모든 인트라 예측모드들을 상기 중복 예측모드들로 결정하고, 상기 현재블록의 종류가 상기 타입 4인 경우, 상기 중복 예측모드들을 결정하지 않는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 영상 부호화 장치가 수행하는, 현재블록의 인트라 예측모드를 부호화하는 방법에 있어서,
    상기 현재블록의 위치에 기초하여 상기 현재블록의 종류(type)를 결정하는 단계;
    MPM(Most Probable Mode) 후보들을 포함하는 MPM 리스트를 생성하는 단계;
    상기 현재블록의 종류에 따라 상기 MPM 후보들 중 중복(redundant) 예측모드들을 결정하는 단계, 여기서, 상기 중복 예측모드들은, 동일한 예측자를 생성함;
    상기 중복 예측모드들 중 대표 모드(representative mode)를 결정하는 단계; 및
    상기 대표 모드를 제외한 중복 예측모드들을 제거하여 상기 MPM 리스트를 재구성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    리메인더(remainder) 후보들을 구성하는 단계;
    상기 현재블록의 종류에 따라 상기 리메인더 후보들 중 중복 예측모드들을 결정하는 단계, 여기서, 상기 중복 예측모드들은, 동일한 예측자를 생성함;
    상기 중복 예측모드들 중 대표 모드를 결정하는 단계; 및
    상기 대표 모드를 제외한 중복 예측모드들을 제거하여 상기 리메인더 후보들을 재구성하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 현재블록의 인트라 예측모드를 결정하는 단계; 및
    상기 재구성된 MPM 리스트가 상기 현재블록의 인트라 예측모드를 포함하는지 여부를 확인하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 재구성된 MPM 리스트가 상기 현재블록의 인트라 예측모드를 포함하는 경우,
    MPM 인덱스를 결정하는 단계, 여기서, 상기 MPM 인덱스는 상기 재구성된 MPM 리스트에 포함된 MPM 후보들 중 하나를 지시함;
    상기 MPM 리스트의 사용 여부를 지시하는 플래그를 참으로 설정하는 단계; 및
    상기 MPM 인덱스 및 상기 플래그를 부호화하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 재구성된 MPM 리스트가 상기 현재블록의 인트라 예측모드를 포함하지 않는 경우,
    리메인더 인덱스를 결정하는 단계, 여기서, 상기 리메인더 인덱스는 상기 재구성된 리메인더 후보들 중 하나를 지시함;
    상기 MPM 리스트의 사용 여부를 지시하는 플래그를 거짓으로 설정하는 단계; 및
    상기 리메인더 인덱스 및 상기 플래그를 부호화하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 현재블록의 종류에 따라 중복되지 않는 예측모드들을 이용하여 상기 재구성된 MPM 리스트에 신규 MPM 후보를 추가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  20. 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기 영상 부호화 방법은,
    상기 현재블록의 위치에 기초하여 상기 현재블록의 종류(type)를 결정하는 단계;
    MPM(Most Probable Mode) 후보들을 포함하는 MPM 리스트를 생성하는 단계;
    상기 현재블록의 종류에 따라 상기 MPM 후보들 중 중복(redundant) 예측모드들을 결정하는 단계, 여기서, 상기 중복 예측모드들은, 동일한 예측자를 생성함;
    상기 중복 예측모드들 중 대표 모드(representative mode)를 결정하는 단계; 및
    상기 대표 모드를 제외한 중복 예측모드들을 제거하여 상기 MPM 리스트를 재구성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기록매체.
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