WO2023224279A1 - 기하학적 움직임 예측을 사용하는 비디오 코딩을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

기하학적 움직임 예측을 사용하는 비디오 코딩을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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geometric
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이종석
허진
박승욱
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현대자동차주식회사
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Definitions

  • This disclosure relates to a video coding method and apparatus using geometric motion prediction.
  • 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.
  • inter prediction technology In a video coding method and device, inter prediction technology generates a prediction block using pixels in temporally adjacent pictures to predict the current block.
  • techniques have been attempted to perform inter prediction in units of blocks, which are the basic units of encoding and decoding, or to perform inter prediction in units of one or more subblocks for one block.
  • block-level prediction techniques they are limited to prediction using square or rectangular block division, and there is difficulty in performing prediction on objects of any shape in an image.
  • GPM Gaometric Partition Mode
  • the purpose of the present disclosure is to provide a video coding method and device that uses geometric motion prediction in inter prediction of the current block.
  • geometric motion prediction bisections the current block in an arbitrary shape, generates a predictor by performing different motion prediction for each division, and predicts based on different weights of predefined pixel units. By blending them, a final inter predictor is created.
  • a method of decoding a current block performed by an image decoding apparatus includes: decoding motion information about a first block division of the current block from a bitstream; generating a first prediction block of the current block using motion information of the first block division; Decoding a merge candidate index for a second block division of the current block from the bitstream; Obtaining motion information of the second block division from a Geometric Partition Mode (GPM) merge list according to the merge candidate index, and then generating a second prediction block of the current block using the motion information of the second block division. ; Deriving a geometric block division form of dividing the current block into the first block division and the second block division using the first prediction block; and generating a final prediction block of the current block by blending the first and second prediction blocks using the geometric block division form.
  • GPS Geometric Partition Mode
  • a method of predicting a current block performed by an image encoding apparatus includes: determining motion information about a first block division of the current block; generating a first prediction block of the current block using motion information of the first block division; determining a merge candidate index for a second block division of the current block; Obtaining motion information of the second block division from a Geometric Partition Mode (GPM) merge list according to the merge candidate index, and then generating a second prediction block of the current block using the motion information of the second block division. ; Deriving a geometric block division form of dividing the current block into the first block division and the second block division using the first prediction block; and generating a final prediction block of the current block by blending the first and second prediction blocks using the geometric block division form.
  • GPS Geometric Partition Mode
  • a computer-readable recording medium stores a bitstream generated by an image encoding method, the image encoding method comprising: determining motion information for a first block division of a current block; generating a first prediction block of the current block using motion information of the first block division; determining a merge candidate index for a second block division of the current block; Obtaining motion information of the second block division from a Geometric Partition Mode (GPM) merge list according to the merge candidate index, and then generating a second prediction block of the current block using the motion information of the second block division.
  • GPS Geometric Partition 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 block division for geometric motion prediction according to an embodiment of the present disclosure.
  • 7A and 7B are exemplary diagrams showing straight lines dividing a block into two according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 8 is an example diagram conceptually showing inter prediction using geometric partitioning.
  • Figure 9 is an example diagram showing a Geometric Partition Mode (GPM) merge list used for geometric motion prediction.
  • GPS Geometric Partition Mode
  • Figure 10 is an example diagram showing a GPM Advanced Motion Vector Prediction (AMVP) list and a GPM merge list used for geometric motion prediction, according to an embodiment of the present disclosure.
  • AMVP GPM Advanced Motion Vector Prediction
  • Figure 11 is an example diagram showing geometric motion prediction using AMVP mode and merge mode together, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a method by which an image decoding device decodes motion information, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a method for predicting a current block by an image encoding device, according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 14 is a flowchart showing a method for predicting a current block by an image decoding device, according to an 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.
  • the video encoding device can store the bitstream of encoded video data in a non-transitory recording medium or transmit it to the video decoding device through a communication network.
  • 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. Divide by structure. 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 restored 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, a video coding method and device using geometric motion prediction in inter prediction of the current block are provided.
  • geometric motion prediction bisections the current block in an arbitrary shape, generates a predictor by performing different motion prediction for each division, and predicts based on different weights of predefined pixel units. By blending them, a final inter predictor is created.
  • the following embodiments may be performed by the inter prediction unit 124 in a video encoding device. Additionally, it may be performed by the inter prediction unit 544 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 the video 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.
  • the following embodiments are described focusing on the inter prediction unit 124 in the video encoding device, but as described above, they can also be performed by the inter prediction unit 544 in the video decoding device.
  • the inter prediction unit 124 in the video encoding device may select a preset number (eg, 6) of merge candidates to configure a merge candidate list.
  • the inter prediction unit 124 searches for spatial merge candidates.
  • the inter prediction unit 124 searches for spatial merge candidates from neighboring blocks as illustrated in FIG. 4. Up to four spatial merge candidates can be selected.
  • the inter prediction unit 124 searches for temporal merge candidates.
  • the inter prediction unit 124 operates on a block (co- located block) can be added as a temporal merge candidate.
  • One temporal merge candidate can be selected.
  • the inter prediction unit 124 searches for History-based Motion Vector Predictor (HMVP) candidates.
  • HMVP History-based Motion Vector Predictor
  • the inter prediction unit 124 stores the motion vectors of the previous h (where h is a natural number) CUs in a table and then uses them as merge candidates.
  • the size of the table is 6, and the motion vector of the previous CU is stored according to the FIFO (First-in First Out) method. This indicates that up to 6 HMVP candidates are stored in the table.
  • the inter prediction unit 124 may set the latest motion vectors among the HMVP candidates stored in the table as merge candidates.
  • the inter prediction unit 124 searches for PAMVP (Pairwise Average MVP) candidates.
  • the inter prediction unit 124 may set the average of the motion vectors of the first candidate and the second candidate in the merge candidate list as the merge candidate.
  • the inter prediction unit 124 adds a zero motion vector as a merge candidate.
  • the inter prediction unit 124 can determine a merge index indicating one candidate in the merge candidate list.
  • the inter prediction unit 124 may derive a motion vector predictor (MVP) from the merge candidate list using the merge index and then determine the MVP as the motion vector of the current block.
  • MVP motion vector predictor
  • the video encoding device can signal the merge index to the video decoding device.
  • the video encoding device uses the same motion vector transmission method as the merge mode, but does not transmit a residual block corresponding to the difference between the current block and the prediction block.
  • the method of constructing the above-described merge candidate list can be equally performed by the inter prediction unit 544 in the video decoding device.
  • the video decoding device can decode the merge index.
  • the inter prediction unit 544 may derive the MVP from the merge candidate list using the merge index and then determine the MVP as the motion vector of the current block.
  • the following embodiments are described focusing on the inter prediction unit 124 in the video encoding device, but as described above, they can also be performed by the inter prediction unit 544 in the video decoding device.
  • the inter prediction unit 124 in the video encoding device may select a preset number (eg, two) of candidates to configure a candidate list.
  • the inter prediction unit 124 searches for spatial candidates.
  • the inter prediction unit 124 searches for spatial candidates from neighboring blocks as illustrated in FIG. 4. Up to two spatial candidates can be selected.
  • the inter prediction unit 124 searches for temporal candidates.
  • the inter prediction unit 124 uses a block located at the same location as the current block in 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 target block is located as a temporal candidate. It can be added as . Only one temporal candidate can be selected.
  • the inter prediction unit 124 adds the zero motion vector as a candidate.
  • the inter prediction unit 124 may determine a candidate index indicating one candidate in the candidate list. The inter prediction unit 124 can derive MVP from the candidate list using the candidate index. Additionally, in terms of optimizing coding efficiency, the inter prediction unit 124 determines a motion vector and then subtracts MVP from the motion vector to calculate a motion vector difference (MVD). Additionally, the video encoding device can signal the candidate index and MVD to the video decoding device.
  • the inter prediction unit 124 may determine a candidate index indicating one candidate in the candidate list. The inter prediction unit 124 can derive MVP from the candidate list using the candidate index. Additionally, in terms of optimizing coding efficiency, the inter prediction unit 124 determines a motion vector and then subtracts MVP from the motion vector to calculate a motion vector difference (MVD). Additionally, the video encoding device can signal the candidate index and MVD to the video decoding device.
  • MVD motion vector difference
  • the method of constructing the AMVP candidate list described above can be performed in the same way by the inter prediction unit 544 in the video decoding device.
  • the video decoding device can decode the candidate index and MVD.
  • the inter prediction unit 544 can derive MVP from the candidate list using the candidate index.
  • the inter prediction unit 544 can restore the motion vector of the current block by adding the MVD and MVP.
  • merge candidate list is used interchangeably with the merge list.
  • candidate list in AMVP mode is used interchangeably with the AMVP list.
  • Figure 6 is an example diagram showing block division for geometric motion prediction according to an embodiment of the present disclosure.
  • the inter prediction unit 544 divides the current block into two based on a straight line orthogonal to a line segment having a constant angle ( ⁇ ) and a constant distance ( ⁇ ) based on the center of the block.
  • ⁇ constant angle
  • ⁇ constant distance
  • the two blocks divided into two blocks will be referred to as a first block partition and a second block partition.
  • the straight line that divides the current block into two is called a bisection line.
  • the center of the block represents a virtual position where 1/2 the height of the block and 1/2 the width of the block intersect with respect to the current block before division.
  • the angle ( ⁇ ) represents the angle rotated counterclockwise from the virtual horizontal axis passing through the center of the block to the line segment perpendicular to the bisecting straight line.
  • Distance ( ⁇ ) represents the distance between the center of the block and the bisecting straight line.
  • the inter prediction unit 544 divides the current block into two blocks, a first block division and a second block division, that perform separate predictions based on the bipartition straight line, using the above-described geometric division. do.
  • the conventional GPM signals information on a bipartite straight line, such as the example in FIG. 6, from the video encoding device to the video decoding device.
  • the video decoding device can decode the geometric block division of the current block using the information of the parsed straight line.
  • straight line information may include an angle ( ⁇ ) and a distance ( ⁇ ) based on the center of the block.
  • 7A and 7B are exemplary diagrams showing straight lines dividing a block into two according to an embodiment of the present disclosure.
  • the mapped index may be signaled from the video encoding device to the video decoding device.
  • the geometrical division form is based on straight lines representing the bipartition of the block.
  • This straight line information may include an index distanceIdx indicating the distance ( ⁇ ) from the center of the block to the corresponding straight line, and an index angleIdx indicating the angle ( ⁇ ) of a line segment perpendicular to the corresponding straight line.
  • the index indicating the angle of the line segment perpendicular to the corresponding straight line may be set as illustrated in FIG. 7A.
  • 64 geometric block division shapes according to these angles and distances can be set as illustrated in FIG. 7B.
  • the 64 geometric partition types can be signaled using the merge_gpm_partition_idx syntax, which is an index indicating the geometric partition type. That is, dividing the current block into first block division and second block division according to various angles and various distances can be efficiently signaled using one index.
  • the index distanceIdx derived from the example in FIG. 7B is a value excluding the size of the current block. Accordingly, the actual distance between the pixel in the current block and the straight line can be calculated using the size information of the current block, the index angleIdx indicating the angle, and the index distanceIdx indicating the distance.
  • the actual distance is a value expressed in pixel units.
  • the weight for each pixel in the current block can be calculated using the actual distance. For example, for one pixel in a first block division, as the actual distance between that pixel and a straight line becomes farther, the weight of the predictor of the first block division as described above increases, and the weight of the predictor of the two block division increases. The weight for can be reduced. For pixels located on a bipartite straight line, both predictors can use weights with the same value. At this time, the sum of the weights of the two predictors for one pixel remains 1.
  • Figure 8 is an example diagram conceptually showing inter prediction using geometric partitioning.
  • the inter prediction unit 542 performs prediction using each motion vector (mv0 or mv1).
  • the inter prediction unit 542 performs a weighted sum-based blending process on the prediction block for the first block division and the prediction block for the second block division to generate the final prediction block of the current block.
  • PART_0 represents the first block division
  • PART_1 represents the second block division.
  • the reference block of PART_0 represents a prediction block for the first block division
  • the reference block of PART_1 represents the prediction block for the second block division.
  • the image decoding device obtains a first prediction block using a motion vector for the first block division and obtains a motion vector for the second block division. Use to obtain the second prediction block.
  • the image decoding device may obtain the prediction block in a form in which different weights are multiplied according to pixel positions as described above. Additionally, the video decoding device may use a shift operation and a clipping operation in the process of generating a final prediction block from prediction blocks in the form of weights multiplied.
  • Figure 9 is an example diagram showing a Geometric Partition Mode (GPM) merge list used for geometric motion prediction.
  • GPS Geometric Partition Mode
  • the inter prediction unit 544 selects motion information for motion prediction from a merge list, as in the example of FIG. 9, and then uses the selected motion information. there is.
  • the inter prediction unit 544 performs unidirectional prediction for one block division by limiting the prediction direction, as illustrated in FIG. 9. This is because compared to block-wise motion prediction, when motion prediction is performed according to bidirectional prediction for each block division in geometric motion prediction, the memory bandwidth used for prediction is doubled. Therefore, in order to efficiently solve the above-described problem of increasing memory bandwidth, a technique for limiting the direction of prediction for each block division can be applied.
  • a GPM merge list for geometric motion prediction can be generated using an existing merge list rule.
  • the video decoding device first constructs an existing merge list. Afterwards, the video decoding device can generate a GPM merge list for geometric motion prediction from the merge list according to the prediction direction and order in the list. At this time, the image decoding device adds motion information in the L0 direction to the GPM merge list to generate a merge candidate for predicting the geometric motion of the first block division. Additionally, the image decoding device may add motion information in the L1 direction to the GPM merge list to generate a merge candidate for predicting geometric motion of the second block division. That is, the video decoding device can derive unidirectional motion information in one direction from existing bidirectional motion information and then add the derived motion information to the GPM merge list.
  • the image decoding device can use the merge candidate in the GPM merge list as motion information for motion prediction of the first block division and the second block division.
  • motion information for motion prediction of the first block division and the second block division may be derived.
  • FIGS. 10A and 10B are exemplary diagrams showing an Advanced Motion Vector Prediction (AMVP) list and a GPM merge list used for geometric motion prediction, according to an embodiment of the present disclosure.
  • AMVP Advanced Motion Vector Prediction
  • the inter prediction unit 544 may use a combination of Advanced Motion Vector Prediction (AMVP) mode and merge mode, as shown in the examples of FIGS. 10A and 10B.
  • AMVP Advanced Motion Vector Prediction
  • the inter prediction unit 544 uses motion information obtained from the AMVP list based on the AMVP mode for block division of one of the first block division and the second block division. Make predictions. Additionally, the inter prediction unit 544 may perform motion prediction for another block division using motion information obtained from the GPM merge list based on the merge mode.
  • the video decoding device uses the existing AMVP list to apply the AMVP mode.
  • information on the prediction direction can be determined as follows.
  • a flag indicating the prediction direction for candidates included in the AMVP list may be signaled from the video encoding device to the video decoding device.
  • a predefined prediction direction may be used between the video encoding device and the video decoding device.
  • the L0 direction is applied as the prediction direction of the AMVP list
  • the L1 direction is applied as the prediction direction of the GPM merge list.
  • the inter prediction unit 544 uses motion information obtained from the GPM AMVP list based on the AMVP mode for block division of one of the first block division and the second block division. Movement prediction can be performed.
  • the GPM AMVP list can be constructed similarly to the method of generating a GPM merge list from an existing merge list.
  • the video decoding device first constructs an existing AMVP list. Afterwards, the video decoding device generates a GPM AMVP list from the existing AMVP list to include unidirectional motion information.
  • information on the prediction direction can be determined as follows. For example, as information on the prediction direction, a flag indicating the prediction direction of candidates included in the GPM AMVP list may be signaled from the video encoding device to the video decoding device. Alternatively, a predefined prediction direction may be used between the video encoding device and the video decoding device. Therefore, the GPM AMVP list can be configured to include only motion information corresponding to one direction. In the example of FIG. 10B, the GPM AMVP list includes movement information in the L0 direction.
  • the geometric motion prediction using a mixture of AMVP mode and merge mode can generate more accurate motion information by using the AMVP mode for at least one direction. there is. Accordingly, prediction accuracy can be improved for geometric motion prediction methods using only the existing merge mode. Additionally, since accurate motion information can be signaled using the AMVP mode, the block division form can be determined using the same predefined operation between the video encoding device and the video decoding device based on the corresponding motion information. That is, signaling of additional information about the geometric division form of the current block can be omitted. Therefore, since the block can be divided using the block division type derived according to the motion information of the AMVP mode, signaling overhead for the block division type can be reduced and coding efficiency can be improved.
  • Figure 11 is an example diagram showing geometric motion prediction using AMVP mode and merge mode together, according to an embodiment of the present disclosure.
  • the current block may be divided into a first block division and a second block division based on the bipartite straight line.
  • the bipartite straight line of the current block can be derived from the motion information of the first block division.
  • the inter prediction unit 544 derives the geometric block division form of the current block using a reference block referenced by motion information of the first block division.
  • the inter prediction unit 544 obtains motion information of the first block division based on the motion vector predictor and motion vector difference obtained from the GPM AMVP list.
  • the inter prediction unit 544 can designate a specific location of the reference picture using the obtained motion information.
  • the inter prediction unit 544 may set a reference block identical to the current block based on a specific position and then perform a process of deriving a geometric division form within the area of the reference block. When deriving the geometric division form, the inter prediction unit 544 performs an operation to search the boundary area within the block to derive a bipartite straight line of the reference block.
  • a directional induction method based on a Sobel filter may be used.
  • a directional prediction operation using a 3 ⁇ 3 kernel may be performed.
  • the inter prediction unit 544 may select one division form among predefined geometric division forms.
  • the inter prediction unit 544 divides the block into a random shape based on the boundary of the object existing in the reference block in addition to dividing the block using a single straight line.
  • the shape can also be derived.
  • a method of performing prediction using the above-described arbitrary partitioning form is also included within the scope of the present invention.
  • a bipartition curve can be used to express this arbitrary division form.
  • the bipartite straight line and the bipartite curve are collectively referred to as a bipartite edge.
  • the image decoding device derives motion information of the first block division using the GPM AMVP list, and then The first reference block is selected using segmentation motion information.
  • the image decoding device derives a geometric segmentation form from the selected first reference block.
  • the video decoding device derives motion information of the second block division using the GPM merge list and then selects a second reference block using the derived motion information of the second block division.
  • the image decoding apparatus generates a final prediction block using a blending process for the first reference block and the second reference block according to the geometric division shape derived from the first reference block.
  • motion information is signaled as follows.
  • the video decoding device first decodes geometric segmentation information from the bitstream. At this time, the video decoding device can decode the index mapped to one representative value for the type of block division. That is, the video decoding device can decode merge_gpm_partition_idx, which is an index indicating the partition type as geometric partition information. At this time, this index may indicate a combination of angle and distance for dividing the current block into first block division and second block division depending on the block division type.
  • the video decoding device decodes the motion information of the first block division from the bitstream and then decodes the motion information of the second block division.
  • the motion information of the first block division includes merge_gpm_idx0, which is an index indicating the first candidate in the GPM head list.
  • the motion information of the second block division includes merge_gpm_idx1, which is an index indicating the second candidate in the GPM merge list.
  • the image decoding device can reconstruct the GPM merge list by processing the existing merge list into unidirectional motion information in cases where the directionality of geometric motion prediction is limited to one direction.
  • An image decoding device obtains a first reference block (i.e., first prediction block) using motion information of the first block division. Additionally, the video decoding device obtains a second reference block (i.e., a second prediction block) using motion information of the second block division. Finally, the image decoding device can generate the final prediction block of the current block by blending the first and second reference blocks using the decoded geometric block division form.
  • Figure 12 is a flowchart showing a method for decoding motion information by an image decoding device according to another embodiment of the present disclosure.
  • the block division type may be determined based on the AMVP mode. Therefore, in the case of geometric motion prediction that uses AMVP mode and merge mode together, decoding of geometric segmentation information can be omitted.
  • motion information for the first block division may include geometric prediction direction information, motion vector predictor information, reference picture index, and motion vector difference. Additionally, motion information for the second block division may include motion information derived from the GPM merge list.
  • the image decoding apparatus decodes the geometric prediction direction information of the first block division from the bitstream (S1200).
  • the geometric prediction direction information of the first block division indicates which reference picture list among L0 and L1 reference picture lists is used.
  • the information in the reference picture list may be a flag with a value of 0 or 1.
  • a flag indicating an L0 or L1 reference picture list is expressed as gpm_dir_flag.
  • the video decoding apparatus decodes the motion vector predictor information of the first block division from the bitstream (S1202).
  • the motion vector predictor information may be a flag indicating a candidate index indicating one of the AMVP candidates.
  • a flag indicating one of the candidates is expressed as gpm_mvp_flag.
  • the video decoding device can select a candidate according to the value of gpm_mvp_flag. Thereafter, based on the geometric prediction direction of the first block division, a unidirectional motion vector predictor of the first block division may be set from the motion vector predictor(s) of the selected candidate.
  • the motion vector predictor information may be a flag indicating one of the GPM AMVP candidates.
  • a flag indicating one of the candidates is expressed as gpm_mvp_flag.
  • the video decoding device may set the motion vector of the candidate selected according to the value of gpm_mvp_flag as the motion vector predictor of the first block division.
  • the GPM AMVP list may include only motion information corresponding to one direction.
  • the video decoding apparatus decodes the reference picture index of the first block division from the bitstream (S1204).
  • the reference picture index may be an index indicating one reference picture included in the L0 or L1 reference picture list based on the geometric prediction direction information of the first block division.
  • the index indicating the reference picture for the first block division is expressed as gpm_ref_idx.
  • the video decoding apparatus decodes the motion vector difference of the first block division from the bitstream (S1206).
  • the motion vector difference of the first block division represents the difference between the motion vector predictor of the first block division and the motion vector of the first block division.
  • the motion vector difference can be parsed into the x and y coordinate values of the motion vector.
  • the motion vector difference may be parsed into predefined direction information and distance information from the origin for the corresponding direction.
  • the motion vector difference is expressed as gpm_mvd_coding.
  • the image decoding device After decoding all information about the AMVP mode for the first block division, the image decoding device obtains the first reference block (i.e., first prediction block) of the current block using the motion information of the first block division. Additionally, the image decoding device uses the first reference block to derive the geometric block division form of the current block as described above.
  • first reference block i.e., first prediction block
  • the video decoding device decodes motion information for the second block division from the bitstream (S1208).
  • the motion information of the second block division may be an index indicating one merge candidate from the GPM merge list.
  • the motion information of the second block division is expressed as merge_gpm_idx.
  • the video decoding device can obtain the second reference block (i.e., the second prediction block) of the current block by performing motion prediction using the motion information of the merge candidate for the second block division.
  • the image decoding device can generate the final prediction block of the current block by blending the first and second reference blocks based on the derived geometric block division form.
  • the step of decoding information on the geometric prediction direction of the first block division may be omitted. That is, signaling of information about the geometric prediction direction can be omitted.
  • the geometric prediction direction of the first block division may be limited to L0. Therefore, when the geometric prediction direction of the first block division is limited to L0, the information of the motion vector predictor of the first block division, the reference picture index of the first block division, and the information of the motion vector difference of the first block division are all Indicates information limited to the L0 direction. Additionally, for the second block division, the merge list may be constructed using limited movement information in the L1 direction.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a method for predicting a current block by an image encoding device, according to an embodiment of the present disclosure.
  • the video encoding device determines motion information for the first block division of the current block (S1300).
  • the motion information of the first block division may include geometric prediction direction information, motion vector predictor information, reference picture index, and motion vector difference.
  • the video encoding device determines a flag indicating the L0 or L1 reference picture list as geometric prediction direction information.
  • the video encoding device determines a unidirectional motion vector of the first block division according to geometric prediction direction information.
  • the video encoding device generates an AMVP list of the current block.
  • the video encoding device determines a flag indicating one of the candidates in the AMVP list of the current block as motion vector predictor information.
  • the video encoding device determines a unidirectional motion vector predictor using geometric prediction direction information, motion vector predictor information, and AMVP list.
  • the video encoding device determines, as a reference picture index, an index indicating a reference picture included in the L0 or L1 reference picture list based on geometric prediction direction information.
  • the video encoding device subtracts the motion vector predictor from the motion vector to generate a motion vector difference of the first block division.
  • the image encoding device can determine geometric prediction direction information, a motion vector of the first block division, motion vector predictor information, and a reference picture index.
  • the image encoding device may omit determining the geometric prediction direction information.
  • the video encoding device generates the first prediction block of the current block using the motion information of the first block division (S1302).
  • An image encoding device can generate a first prediction block using a motion vector and a reference picture index.
  • the video encoding device determines a merge candidate index for the second block division of the current block (S1304).
  • the video encoding device can determine a merge candidate index.
  • the video encoding device generates a second prediction block of the current block using the merge candidate index (S1306).
  • the video encoding device may obtain motion information of the second block division from the GPM merge list according to the merge candidate index and then generate a second prediction block using the motion information of the second block division.
  • the video encoding device To generate a GPM merge list, the video encoding device first generates a merge list of the current block. The video encoding device generates a GPM merge list from the merge list, and each candidate in the GPM merge list includes unidirectional motion information.
  • the image encoding device uses the first prediction block to derive a geometric block division form that divides the current block into first block division and second block division (S1308).
  • the image encoding device performs an operation to search the boundary area within the area of the first prediction block and derives a bipartite boundary that divides the first prediction block into first block division and second block division. Thereafter, the image encoding device may select one of predefined geometric block division types based on the bipartition boundary.
  • the image encoding device generates the final prediction block of the current block using the geometric block division form (S1310).
  • the image encoding device may generate a final prediction block by performing a weighted sum-based blending process on the first and second prediction blocks using a geometric block division form.
  • the video encoding device encodes motion information for the first block division (S1312).
  • the image encoding device may omit encoding of the geometric prediction direction information among the motion information for the first block division.
  • the video encoding device encodes the merge candidate index for the second block division (S1314).
  • Figure 14 is a flowchart showing a method for predicting a current block by an image decoding device, according to an embodiment of the present disclosure.
  • the video decoding apparatus decodes motion information for the first block division of the current block from the bitstream (S1400).
  • the motion information of the first block division includes geometric prediction direction information, motion vector predictor information, reference picture index, and motion vector difference.
  • the image decoding apparatus can decode the motion information of the first block division. That is, the video decoding device decodes a flag indicating the L0 or L1 reference picture list as geometric prediction direction information. The video decoding device decodes a flag indicating one of the candidates in the AMVP list of the current block as motion vector predictor information. The video decoding device decodes an index that indicates a reference picture included in the L0 or L1 reference picture list based on geometric prediction direction information as a reference picture index. Additionally, the video decoding device decodes the motion vector difference.
  • the image decoding apparatus may omit decoding the geometric prediction direction information.
  • the video decoding device generates the first prediction block of the current block using the motion information of the first block division (S1402).
  • the video decoding device creates an AMVP list.
  • the video decoding device obtains a unidirectional motion vector predictor using geometric prediction direction information, motion vector predictor information, and AMVP list.
  • the video decoding device generates a motion vector for the first block division by adding the motion vector predictor and the motion vector difference.
  • An image decoding device can generate a first prediction block using a motion vector and a reference picture index.
  • the video decoding apparatus decodes the merge candidate index for the second block division of the current block from the bitstream (S1404).
  • the video decoding device generates a second prediction block of the current block using the merge candidate index (S1406).
  • the video decoding apparatus may obtain motion information of the second block division from the GPM merge list according to the merge candidate index and then generate a second prediction block using the motion information of the second block division.
  • the video decoding device To create a GPM merge list, the video decoding device first creates a merge list of the current block. The video decoding device generates a GPM merge list from the merge list, and each candidate in the GPM merge list includes unidirectional motion information.
  • the image decoding device uses the first prediction block to derive a geometric block division form that divides the current block into first block division and second block division (S1408).
  • the image decoding device performs an operation to search the boundary area within the area of the first prediction block and derives a bipartite boundary that divides the first prediction block into first block division and second block division. Thereafter, the image decoding device may select one of predefined geometric block division types based on the bipartition boundary.
  • the image decoding device generates the final prediction block of the current block using the geometric block division form (S1410).
  • the image decoding device may generate a final prediction block by performing a weighted sum-based blending process on the first and second prediction blocks using a geometric block division form.
  • 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

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Abstract

기하학적 움직임 예측을 사용하는 비디오 코딩방법 및 장치를 개시한다. 본 실시예에서, 영상 복호화 장치는 현재블록의 제1 블록 분할에 대한 움직임 정보를 복호화한 후, 제1 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 현재블록의 제1 예측블록을 생성한다. 영상 복호화 장치는 현재블록의 제2 블록 분할에 대해 머지 후보 인덱스를 복호화한 후, 머지 후보 인덱스를 이용하여 현재블록의 제2 예측블록을 생성한다. 영상 복호화 장치는 제1 예측블록을 이용하여 기하학적 블록 분할 형태를 유도한 후, 기하학적 블록 분할 형태를 이용하여 제1 예측블록과 제2 예측블록을 블렌딩(blending) 처리함으로써, 현재블록의 최종 예측블록을 생성한다.

Description

기하학적 움직임 예측을 사용하는 비디오 코딩을 위한 방법 및 장치
본 개시는 기하학적 움직임 예측을 사용하는 비디오 코딩방법 및 장치에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명과 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
비디오 데이터는 음성 데이터나 정지 영상 데이터 등에 비하여 많은 데이터량을 가지기 때문에, 압축을 위한 처리 없이 그 자체를 저장하거나 전송하기 위해서는 메모리를 포함하여 많은 하드웨어 자원을 필요로 한다.
따라서, 통상적으로 비디오 데이터를 저장하거나 전송할 때에는 부호화기를 사용하여 비디오 데이터를 압축하여 저장하거나 전송하며, 복호화기에서는 압축된 비디오 데이터를 수신하여 압축을 해제하고 재생한다. 이러한 비디오 압축 기술로는 H.264/AVC, HEVC(High Efficiency Video Coding) 등을 비롯하여, HEVC에 비해 약 30% 이상의 부호화 효율을 향상시킨 VVC(Versatile Video Coding)가 존재한다.
그러나, 영상의 크기 및 해상도, 프레임률이 점차 증가하고 있고, 이에 따라 부호화해야 하는 데이터량도 증가하고 있으므로 기존의 압축 기술보다 더 부호화 효율이 좋고 화질 개선 효과도 높은 새로운 압축 기술이 요구된다.
비디오 코딩방법 및 장치에 있어서, 인터 예측(inter prediction) 기술은 현재블록의 예측을 위해, 시간적으로 인접한 픽처 내의 화소들을 이용하여 예측블록을 생성한다. 이러한 인터 예측의 성능을 향상시키기 위해, 부호화 및 복호화의 기본 단위인 블록 단위로 인터 예측을 수행하거나, 하나의 블록을 하나 또는 그 이상의 다수의 서브블록 단위로 인터 예측을 수행하는 기술들이 시도되었다. 다만, 전술한 블록 단위의 예측 기술들의 경우, 정방형 또는 직방형의 블록 분할을 사용하는 예측에 국한되어, 영상 내의 임의 형태의 오브젝트에 대해 예측을 수행하는 데 어려움이 존재한다.
전술한 한계를 극복하기 위해, 정방형 또는 직방형의 블록 분할 외에도, 임의의 블록 분할을 사용하는 방안들이 시도되었다. 대표적인 임의의 블록 분할로서 임의의 각도를 갖는 직선을 이용하여 정방형 블록을 분할하는 방안이 있다. 이러한 기술은 HEVC 표준화 과정에서 제안되어 논의되었으나, 표준 기술로 채택되지 못했다. 이후, VVC 표준화 과정에서, 인터 예측 기술 중 하나의 블록을 두 개의 대각 선분을 이용하여 분할하고, 분할된 블록들을 블렌딩(blending) 처리하여 하나의 최종 인터 예측자를 생성하는 기술이 새롭게 제안되었다. 이 기술은 TPM(Triangle Partition Mode)으로 명칭되어 VVC 표준에 채택되었다. 또한, VVC 표준화 과정에서 하나의 블록을 분할하는 형태가 보다 다양하게 확장되었다. 이 기술은 GPM(Geometric Partition Mode)으로 명칭되어, 최종적으로 VVC 표준에 포함되었다. 전술한 GPM은 인터 예측 모드 중 머지 모드에 국한되어 사용된다. 따라서, 비디오 부호화 효율을 향상시키고 비디오 화질을 개선하기 위해, GPM의 개선이 고려될 필요가 있다.
본 개시는, 현재블록의 인터 예측에 있어서, 기하학적 움직임 예측을 사용하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공하는 데 목적이 있다. 여기서, 기하학적 움직임 예측은 현재블록을 임의 형태로 이분할(bisection)하고, 각 분할에 대해 상이한 움직임 예측을 수행하여 예측자(predictor)를 생성하며, 기정의된 화소 단위의 상이한 가중치를 기반으로 예측자들을 블렌딩(blending)하여 최종 인터 예측자(final inter predictor)를 생성한다.
본 개시의 실시예에 따르면, 영상 복호화 장치가 수행하는, 현재블록을 복호화하는 방법에 있어서, 비트스트림으로부터 상기 현재블록의 제1 블록 분할에 대한 움직임 정보를 복호화하는 단계; 상기 제1 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재블록의 제1 예측블록을 생성하는 단계; 상기 비트스트림으로부터 상기 현재블록의 제2 블록 분할에 대해 머지 후보 인덱스를 복호화하는 단계; 상기 머지 후보 인덱스에 따라 GPM(Geometric Partition Mode) 머지 리스트로부터 제2 블록 분할의 움직임 정보를 획득한 후, 상기 제2 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재블록의 제2 예측블록을 생성하는 단계; 상기 제1 예측블록을 이용하여 상기 현재블록을 상기 제1 블록 분할 및 상기 제2 블록 분할로 분할하는 기하학적 블록 분할 형태를 유도하는 단계; 및 상기 기하학적 블록 분할 형태를 이용하여 상기 제1 예측블록과 제2 예측블록을 블렌딩(blending) 처리함으로써, 상기 현재블록의 최종 예측블록을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 영상 부호화 장치가 수행하는, 현재블록을 예측하는 방법에 있어서, 상기 현재블록의 제1 블록 분할에 대한 움직임 정보를 결정하는 단계; 상기 제1 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재블록의 제1 예측블록을 생성하는 단계; 상기 현재블록의 제2 블록 분할에 대해 머지 후보 인덱스를 결정하는 단계; 상기 머지 후보 인덱스에 따라 GPM(Geometric Partition Mode) 머지 리스트로부터 제2 블록 분할의 움직임 정보를 획득한 후, 상기 제2 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재블록의 제2 예측블록을 생성하는 단계; 상기 제1 예측블록을 이용하여 상기 현재블록을 상기 제1 블록 분할 및 상기 제2 블록 분할로 분할하는 기하학적 블록 분할 형태를 유도하는 단계; 및 상기 기하학적 블록 분할 형태를 이용하여 상기 제1 예측블록과 제2 예측블록을 블렌딩(blending) 처리함으로써, 상기 현재블록의 최종 예측블록을 생성하는 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, 현재블록의 제1 블록 분할에 대한 움직임 정보를 결정하는 단계; 상기 제1 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재블록의 제1 예측블록을 생성하는 단계; 상기 현재블록의 제2 블록 분할에 대해 머지 후보 인덱스를 결정하는 단계; 상기 머지 후보 인덱스에 따라 GPM(Geometric Partition Mode) 머지 리스트로부터 제2 블록 분할의 움직임 정보를 획득한 후, 상기 제2 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재블록의 제2 예측블록을 생성하는 단계; 상기 제1 예측블록을 이용하여 상기 현재블록을 상기 제1 블록 분할 및 상기 제2 블록 분할로 분할하는 기하학적 블록 분할 형태를 유도하는 단계; 및 상기 기하학적 블록 분할 형태를 이용하여 상기 제1 예측블록과 제2 예측블록을 블렌딩(blending) 처리함으로써, 상기 현재블록의 최종 예측블록을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기록매체를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 현재블록의 인터 예측에 있어서, 기하학적 움직임 예측을 사용하는 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 본 개시의 일 실시예에 따른, 기하학적 움직임 예측을 위한 블록 분할을 나타내는 예시도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 개시의 일 실시예에 따른 블록을 이분할하는 직선들을 나타내는 예시도이다.
도 8은 기하학적 분할을 이용하는 인터 예측을 개념적으로 나타내는 예시도이다.
도 9는 기하학적 움직임 예측에 이용되는 GPM(Geometric Partition Mode) 머지 리스트를 나타내는 예시도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른, 기하학적 움직임 예측에 이용되는 GPM AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 리스트 및 GPM 머지 리스트를 나타내는 예시도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른, AMVP 모드와 머지 모드를 혼용하는 기하학적 움직임 예측을 나타내는 예시도이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 복호화 장치가 움직임 정보를 복호화하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 부호화 장치가 현재블록을 예측하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 복호화 장치가 현재블록을 예측하는 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.
영상 부호화 장치는 부호화된 비디오 데이터의 비트스트림을 비일시적인 기록매체에 저장하거나 통신 네트워크를 통해 영상 복호화 장치에 전송할 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 인터 예측에 있어서, 기하학적 움직임 예측을 사용하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공한다. 여기서, 기하학적 움직임 예측은 현재블록을 임의 형태로 이분할(bisection)하고, 각 분할에 대해 상이한 움직임 예측을 수행하여 예측자(predictor)를 생성하며, 기정의된 화소 단위의 상이한 가중치를 기반으로 예측자들을 블렌딩(blending)하여 최종 인터 예측자(final inter predictor)를 생성한다.
이하의 실시예들은 영상 부호화 장치(video encoding device) 내 인터 예측부(124)에 의해 수행될 수 있다. 또한, 영상 복호화 장치(video decoding device) 내 인터 예측부(544)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 이를 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. 인터 예측의 머지/스킵 모드
이하의 실시예들은 영상 부호화 장치 내 인터 예측부(124)를 중심으로 기술되나, 전술한 바와 같이 영상 복호화 장치 내 인터 예측부(544)에 의해서도 수행될 수 있다.
이하, 인터 예측의 머지/스킵 모드에서 움직임 정보의 머지 후보 리스트를 구성하는 방법을 설명한다. 머지/스킵 모드를 지원하기 위해, 영상 부호화 장치 내 인터 예측부(124)는 기설정된 개수(예컨대, 6 개)의 머지 후보들을 선정하여 머지 후보 리스트를 구성할 수 있다.
인터 예측부(124)는 공간적(spatial) 머지 후보를 탐색한다. 인터 예측부(124)는, 도 4의 예시된 바와 같은 주변블록들로부터 공간적 머지 후보를 탐색한다. 공간적 머지 후보는 최대 4 개까지 선정될 수 있다.
인터 예측부(124)는 시간적(temporal) 머지 후보를 탐색한다. 인터 예측부(124)는, 대상블록이 위치한 현재 픽처가 아닌 참조픽처(현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처와 동일할 수도 있고 다를 수도 있음) 내의 현재블록과 동일 위치에 있는 블록(co-located block)을 시간적 머지 후보로 추가할 수 있다. 시간적 머지 후보는 1 개가 선정될 수 있다.
인터 예측부(124)는 HMVP(History-based Motion Vector Predictor) 후보를 탐색한다. 인터 예측부(124)는 이전 h(여기서, h는 자연수) 개의 CU의 움직임벡터를 테이블에 저장한 후, 머지 후보로 이용할 수 있다. 테이블의 크기는 6이며, FIFO(First-in First Out) 방식에 따라 이전 CU의 움직임벡터를 저장한다. 이는 HMVP 후보가 최대 6 개까지 테이블에 저장됨을 나타낸다. 인터 예측부(124)는 테이블에 저장된 HMVP 후보 중, 최근의 움직임벡터들을 머지 후보로 설정할 수 있다.
인터 예측부(124)는 PAMVP(Pairwise Average MVP) 후보를 탐색한다. 인터 예측부(124)는 머지 후보 리스트에서 첫 번째 후보와 두 번째 후보의 움직임벡터 평균을 머지 후보로 설정할 수 있다.
전술한 탐색 과정을 모두 수행해도 머지 후보 리스트를 채울 수 없는 경우(즉, 기설정된 개수를 충원하지 못하는 경우), 인터 예측부(124)는 제로(zero) 움직임벡터를 머지 후보로 추가한다.
부호화 효율 최적화 측면에서 인터 예측부(124)는 머지 후보 리스트 내 하나의 후보를 지시하는 머지 인덱스를 결정할 수 있다. 인터 예측부(124)는 머지 인덱스를 이용하여 머지 후보 리스트로부터 움직임벡터 예측자(MVP, Motion Vector, Predictor)를 유도한 후, MVP를 현재블록의 움직임벡터로 결정할 수 있다. 또한, 영상 부호화 장치는 머지 인덱스를 영상 복호화 장치로 시그널링할 수 있다.
영상 부호화 장치는, 스킵 모드인 경우 머지 모드와 동일한 움직임벡터의 전송 방법을 이용하나, 현재블록과 예측블록 간의 차에 해당하는 잔차블록을 전송하지 않는다.
전술한 머지 후보 리스트를 구성하는 방법은 영상 복호화 장치 내 인터 예측부(544)에 의해 동일하게 수행될 수 있다. 영상 복호화 장치는 머지 인덱스를 복호화할 수 있다. 인터 예측부(544)는 머지 인덱스를 이용하여 머지 후보 리스트로부터 MVP를 유도한 후, MVP를 현재블록의 움직임벡터로 결정할 수 있다.
II. 인터 예측의 AMVP 모드
이하의 실시예들은 영상 부호화 장치 내 인터 예측부(124)를 중심으로 기술되나, 전술한 바와 같이 영상 복호화 장치 내 인터 예측부(544)에 의해서도 수행될 수 있다.
이하, 인터 예측의 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드에서 움직임 정보의 후보 리스트를 구성하는 방법을 설명한다. AMVP 모드를 지원하기 위해, 영상 부호화 장치 내 인터 예측부(124)는 기설정된 개수(예컨대, 2 개)의 후보들을 선정하여 후보 리스트를 구성할 수 있다.
인터 예측부(124)는 공간적 후보를 탐색한다. 인터 예측부(124)는, 도 4의 예시된 바와 같은 주변블록들로부터 공간적 후보를 탐색한다. 공간적 후보는 최대 2 개까지 선정될 수 있다.
인터 예측부(124)는 시간적 후보를 탐색한다. 인터 예측부(124)는, 대상블록이 위치한 현재 픽처가 아닌 참조픽처(현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처와 동일할 수도 있고 다를 수도 있음) 내의 현재블록과 동일 위치에 있는 블록을 시간적 후보로 추가할 수 있다. 시간적 후보는 1 개가 선정될 수 있다.
전술한 탐색 과정을 모두 수행해도 후보 리스트를 채울 수 없는 경우(즉, 기설정된 개수를 충원하지 못하는 경우), 인터 예측부(124)는 제로 움직임벡터를 후보로 추가한다.
부호화 효율 최적화 측면에서 인터 예측부(124)는 후보 리스트 내 하나의 후보를 지시하는 후보 인덱스를 결정할 수 있다. 인터 예측부(124)는 후보 인덱스를 이용하여 후보 리스트로부터 MVP를 유도할 수 있다. 또한, 부호화 효율 최적화 측면에서 인터 예측부(124)는 움직임벡터를 결정한 후, 움직임벡터로부터 MVP를 감산하여 움직임벡터 차분(Motion Vector Difference, MVD)를 산정한다. 또한, 영상 부호화 장치는 후보 인덱스 및 MVD를 영상 복호화 장치로 시그널링할 수 있다.
전술한 AMVP 후보 리스트를 구성하는 방법은 영상 복호화 장치 내 인터 예측부(544)에 의해 동일하게 수행될 수 있다. 영상 복호화 장치는 후보 인덱스 및 MVD를 복호화할 수 있다. 인터 예측부(544)는 후보 인덱스를 이용하여 후보 리스트로부터 MVP를 유도할 수 있다. 인터 예측부(544)는 MVD와 MVP를 합산하여 현재블록의 움직임벡터를 복원할 수 있다.
이하, 머지 후보 리스트는 머지 리스트와 호환적으로 사용된다. 또한, AMVP 모드의 후보 리스트는 AMVP 리스트와 호환적으로 사용된다.
III. 본 발명에 따른 실시예들
이하, 본 발명에 따른 실시예들은 영상 복호화 장치를 중심으로 기술되나, 영상 부호화 장치에도 유사하게 적용될 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른, 기하학적 움직임 예측을 위한 블록 분할을 나타내는 예시도이다.
본 개시에 따른 인터 예측부(544)는, 블록의 중심을 기준으로 일정한 각도(θ)와 일정한 거리(ρ)를 갖는 선분과 직교하는 직선을 기준으로 현재블록을 이분할한다. 이하, 이분할된 두 개의 블록을 제1 블록 분할(first block partition)과 제2 블록 분할로 명칭한다. 또한, 현재블록을 이분할하는 직선을 이분할 직선(bisection line)으로 명칭한다.
여기서, 블록의 중심은, 분할 전 현재블록에 대하여 블록의 높이(height)의 1/2 위치와 블록의 너비(width)의 1/2 위치가 교차하는, 하나의 가상의 위치를 나타낸다. 각도(θ)는 블록의 중심을 지나는 가상의 수평 방향 축을 기준으로 이분할 직선에 직교하는 선분까지 반시계방향으로 회전한 각도를 나타낸다. 거리(ρ)는 블록의 중심과 이분할 직선 간의 거리를 나타낸다.
전술한 바와 같이, 블록을 이분할하는 직선은 현재블록을 상이한 두 개의 블록 분할들로 분할한다. 본 개시에 따른 인터 예측부(544)는, 전술한 기하학적 분할을 이용하여, 이분할 직선을 기준으로 현재블록을 별도의 예측을 수행하는 두 개의 블록인 제1 블록 분할과 제2 블록 분할로 분할한다.
특히, 종래의 GPM은, 도 6의 예시와 같은 이분할 직선의 정보를 영상 부호화 장치로부터 영상 복호화 장치로 시그널링한다. 영상 복호화 장치는 파싱된 직선의 정보를 이용하여 현재블록의 기하학적 블록 분할을 복호화할 수 있다. 여기서, 직선의 정보는 블록의 중심에 기준하는 각도(θ)와 거리(ρ)를 포함할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 개시의 일 실시예에 따른 블록을 이분할하는 직선들을 나타내는 예시도이다.
반면, 도 6의 예시에 따라 각도와 거리를 시그널링하는 방법과 달리, 도 7a, 도 7b, 및 표 1과 같이 현재블록을 제1 블록 분할과 제2 블록 분할로 분할하는 각도와 거리를 조합하여 매핑된 인덱스가 영상 부호화 장치로부터 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다.
전술한 바와 같이, 기하학적 분할 형태는 블록의 이분할을 나타내는 직선에 기초한다. 이러한 직선의 정보는 블록의 중심으로부터 해당 직선까지의 거리(ρ)를 나타내는 인덱스 distanceIdx, 및 해당 직선과 직교하는 선분의 각도(θ)를 나타내는 인덱스 angleIdx를 포함할 수 있다. 해당 직선과 직교하는 선분의 각도를 나타내는 인덱스는, 도 7a에 예시된 바와 같이 설정될 수 있다. 또한, 이러한 각도 및 거리에 따른 64 개의 기하학적 블록 분할 형태들은, 도 7b에 예시된 바와 같이 설정될 수 있다.
64 개의 기하학적 분할 형태는 표 1에 나타낸 바와 같이, 기하학적 분할 형태를 지시하는 인덱스인 merge_gpm_partition_idx 신택스를 이용하여 시그널링될 수 있다. 즉, 다양한 각도와 다양한 거리에 따라 현재블록을 제1 블록 분할과 제2 블록 분할로 분할하는 형태가 하나의 인덱스를 이용하여 효율적으로 시그널링될 수 있다.
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도 7b의 예시로부터 유도된 인덱스 distanceIdx는, 현재블록의 크기를 배제한 값이다. 따라서, 현재블록의 크기 정보, 각도를 나타내는 인덱스 angleIdx, 및 거리를 나타내는 인덱스 distanceIdx를 이용하여 현재블록 내 화소와 직선 간의 실제 거리가 산정될 수 있다. 여기서, 실제 거리는 화소 단위로 표현된 값이다.
한편, 실제 거리를 이용하여 현재블록 내 화소별 가중치가 산정될 수 있다. 예를 들어, 제1 블록 분할 내의 하나의 화소에 대해, 해당 화소와 직선 간의 실제 거리가 멀어질수록, 전술한 바와 같은 제1 블록 분할의 예측자의 가중치가 증가되고, 2 블록 분할의 예측자에 대한 가중치는 감소될 수 있다. 이분할 직선 상에 위치하는 화소들에 대해, 두 예측자들은 동일한 값을 갖는 가중치들을 사용할 수 있다. 이때, 하나의 화소에 대해 두 예측자들의 가중치들의 합은 1을 유지한다.
도 8은 기하학적 분할을 이용하는 인터 예측을 개념적으로 나타내는 예시도이다.
도 8의 예시와 같이, 현재 픽처의 내부에 있는 현재블록의 상이한 두 개의 블록 분할에 대해, 인터 예측부(542)는 각각의 움직임벡터(mv0 또는 mv1)를 이용하여 예측을 수행한다. 제1 블록 분할에 대한 예측블록과 제2 블록 분할에 대한 예측블록 대해, 인터 예측부(542)는 가중합 기반의 블렌딩 처리(blending process)를 수행하여 현재블록의 최종 예측블록을 생성한다. 도 8의 예시에서, PART_0는 제1 블록 분할을 나타내고, PART_1은 제2 블록 분할을 나타낸다. 또한, PART_0의 참조블록은 제1 블록 분할에 대한 예측블록을 나타내고, PART_1의 참조블록은 제2 블록 분할에 대한 예측블록을 나타낸다.
도 8에 예시된 바와 같은 현재블록의 인터 예측을 수행하기 위해, 영상 복호화 장치는, 제1 블록 분할에 대한 움직임벡터를 이용하여 제1 예측블록을 획득하고, 제2 블록 분할에 대한 움직임벡터를 이용하여 제2 예측블록을 획득한다. 이때, 영상 복호화 장치는, 블록 분할별 예측블록을 획득하는 과정에서, 전술한 바와 같이 화소 위치에 따라 상이한 가중치가 곱해진 형태로 예측블록을 획득할 수 있다. 또한, 영상 복호화 장치는, 가중치가 곱해진 형태의 예측블록들로부터 최종 예측블록을 생성하는 과정에서, 시프트(shift) 연산 및 클리핑(clipping) 연산을 사용할 수 있다.
도 9는 기하학적 움직임 예측에 이용되는 GPM(Geometric Partition Mode) 머지 리스트를 나타내는 예시도이다.
도 8에 예시된 기하학적 움직임 예측을 수행함에 있어서, 인터 예측부(544)는 도 9의 예시와 같이, 움직임 예측을 위한 움직임 정보를 머지 리스트(merge list)로부터 선택한 후, 선택된 움직임 정보를 사용할 수 있다.
단, 기존 블록 단위의 움직임 예측 기술과 달리, 기하학적 움직임 예측을 위해 인터 예측부(544)는 도 9에 예시된 바와 같이, 예측 방향성을 제한하여 하나의 블록 분할에 대해 단방향 예측을 수행한다. 이는, 블록 단위의 움직임 예측과 비교하여, 기하학적 움직임 예측에서 블록 분할별로 양방향 예측에 따라 움직임 예측을 수행하는 경우, 예측에 사용되는 메모리 대역폭이 2 배로 증가하기 때문이다. 따라서, 전술한 메모리 대역폭 증가 문제를 효율적으로 해결하기 위해, 블록 분할별로 예측의 방향성을 제한하는 기술이 적용될 수 있다.
기하학적 움직임 예측에서 블록 분할별로 예측의 방향성이 제한되는 경우에 대해, 기존의 머지 리스트룰 이용하여 기하학적 움직임 예측을 위한 GPM 머지 리스트가 생성될 수 있다. GPM 머지 리스트를 생성하기 위해, 영상 복호화 장치는 먼저, 기존의 머지 리스트를 구성한다. 이후, 영상 복호화 장치는 머지 리스트로부터 예측 방향성 및 리스트 내의 순서에 따라 기하학적 움직임 예측을 위한 GPM 머지 리스트를 생성할 수 있다. 이때, 영상 복호화 장치는 제1 블록 분할의 기하학적 움직임 예측을 위한 머지 후보를 생성하기 위해 L0 방향의 움직임 정보를 GPM 머지 리스트에 추가한다. 또한, 영상 복호화 장치는 제2 블록 분할의 기하학적 움직임 예측을 위한 머지 후보를 생성하기 위해 L1 방향의 움직임 정보를 GPM 머지 리스트에 추가할 수 있다. 즉, 영상 복호화 장치는, 기존의 양방향 움직임 정보 중 어느 한 방향의 단방향 움직임 정보를 도출한 후, 도출된 움직임 정보를 GPM 머지 리스트에 추가할 수 있다.
도 9의 예시와 같이, 기존 기하학적 움직임 예측 방법에서, 영상 복호화 장치는 제1 블록 분할과 제2 블록 분할의 움직임 예측을 위한 움직임 정보로서 GPM 머지 리스트 내의 머지 후보를 그대로 사용할 수 있다. 또는, 제1 블록 분할과 제2 블록 분할의 움직임 예측을 위한 움직임 정보가 유도될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 기하학적 움직임 예측에 이용되는 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 리스트 및 GPM 머지 리스트를 나타내는 예시도이다.
도 8에 예시된 기하학적 움직임 예측을 수행함에 있어서, 인터 예측부(544)는 도 10a 및 도 10b의 예시와 같이, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드와 머지 모드를 혼용할 수 있다.
일 예로서, 도 10a의 예시와 같이, 인터 예측부(544)는 제1 블록 분할과 제2 블록 분할 중 하나의 블록 분할에 대해 AMVP 모드를 기반으로 AMVP 리스트로부터 획득한 움직임 정보를 사용하여 움직임 예측을 수행한다. 또한, 인터 예측부(544)는 다른 하나의 블록 분할에 대해 머지 모드를 기반으로 GPM 머지 리스트로부터 획득한 움직임 정보를 사용하여 움직임 예측을 수행할 수 있다.
도 10a의 예시에서 AMVP 모드의 적용을 위해 영상 복호화 장치는 기존의 AMVP 리스트를 사용한다. 이때, 예측 방향의 정보는 다음과 같이 결정될 수 있다. 예컨대, 예측 방향의 정보로서, AMVP 리스트에 포함된 후보들에 대해 예측 방향을 지시하는 플래그가 영상 부호화 장치로부터 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다. 또는, 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치 간에 기정의된 예측 방향이 사용될 수 있다. 도 10a의 예시에서, AMVP 리스트의 예측 방향으로 L0 방향이 적용되고, GPM 머지 리스트의 예측 방향으로 L1 방향이 적용된다.
다른 예로서, 도 10b의 예시와 같이, 인터 예측부(544)는 제1 블록 분할과 제2 블록 분할 중 하나의 블록 분할에 대해 AMVP 모드를 기반으로 GPM AMVP 리스트로부터 획득한 움직임 정보를 사용하여 움직임 예측을 수행할 수 있다.
이때, 기존의 머지 리스트로부터 GPM 머지 리스트를 생성하는 방법과 유사하게, GPM AMVP 리스트가 구성될 수 있다. GPM AMVP 리스트를 생성하기 위해, 영상 복호화 장치는 먼저, 기존의 AMVP 리스트를 구성한다. 이후, 단방향의 움직임 정보를 포함하도록 영상 복호화 장치는 기존의 AMVP 리스트로부터 GPM AMVP 리스트를 생성한다. 이때, 예측 방향의 정보는 다음과 같이 결정될 수 있다. 예컨대, 예측 방향의 정보로서, GPM AMVP 리스트에 포함된 후보들의 예측 방향을 지시하는 플래그가 영상 부호화 장치로부터 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다. 또는, 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치 간에 기정의된 예측 방향이 사용될 수 있다. 따라서, GPM AMVP 리스트는 단방향에 해당하는 움직임 정보만을 포함하도록 구성될 수 있다. 도 10b의 예시에서, GPM AMVP 리스트는 L0 방향의 움직임 정보를 포함한다.
기존의 머지 모드만을 사용하는 기하학적 움직임 예측 방법과 비교하여, 본 개시에 따라 AMVP 모드와 머지 모드를 혼용하는 기하학적 움직임 예측은, 적어도 한 방향에 대해 AMVP 모드를 사용하여 보다 정확한 움직임 정보를 생성할 수 있다. 이에 따라, 기존의 머지 모드만을 사용하는 기하학적 움직임 예측 방법에 대해 예측의 정확도가 향상될 수 있다. 또한, AMVP 모드를 이용하여 정확한 움직임 정보가 시그널링될 수 있으므로, 해당 움직임 정보를 기반으로 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간에 동일하게 기정의된 연산을 이용하여 블록 분할 형태가 결정될 수 있다. 즉, 현재블록의 기하학적 분할 형태에 대한 추가적인 정보의 시그널링이 생략될 수 있다. 따라서, AMVP 모드의 움직임 정보에 따라 유도된 블록 분할 형태를 사용하여 블록을 분할할 수 있으므로, 블록 분할 형태에 대한 시그널링 오버헤드를 감소시켜 부호화 효율이 향상될 수 있다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른, AMVP 모드와 머지 모드를 혼용하는 기하학적 움직임 예측을 나타내는 예시도이다.
도 11의 예시와 같이, 현재블록은 이분할 직선을 기준으로 제1 블록 분할과 제2 블록 분할로 분할될 수 있다. 이때, 현재블록의 이분할 직선은 제1 블록 분할의 움직임 정보로부터 유도될 수 있다. 본 개시에 따른 기하학적 움직임 예측에서, 인터 예측부(544)는 제1 블록 분할의 움직임 정보에 의해 참조되는 참조블록을 이용하여 현재블록의 기하학적 블록 분할 형태를 유도한다. 인터 예측부(544)는 GPM AMVP 리스트로부터 획득한 움직임벡터 예측자(motion vector predictor)와 움직임벡터 차분(motion vector difference)를 기반으로 제1 블록 분할의 움직임 정보를 획득된다. 인터 예측부(544)는 획득한 움직임 정보를 이용하여 참조 픽처의 특정한 위치를 지정할 수 있다. 인터 예측부(544)는 특정한 위치를 기준으로 현재블록과 동일한 참조블록을 설정한 후, 참조블록의 영역 내에서 기하학적 분할 형태를 유도하는 과정을 수행할 수 있다. 인터 예측부(544)는 기하학적 분할 형태를 유도 시, 블록 내의 경계 영역을 탐색하는 연산을 수행하여 참조블록의 이분할 직선을 유도한다.
일 예로서, 블록 내의 경계 영역을 탐색하기 위해, 소벨 필터(Sobel filter)에 기반하는 방향성 유도방법이 이용될 수 있다. 이때, 전술한 소벨 필터 기반 연산의 일 예로서 3×3 커널을 이용하는 방향성 예측 연산이 수행될 수 있다. 또한, 인터 예측부(544)는 소벨 필터를 이용하여 블록의 기하학적 분할 형태를 유도 시, 기정의된 기하학적 분할 형태들 중 하나의 분할 형태를 선택할 수 있다.
한편, 인터 예측부(544)는 기하학적 분할 형태를 결정 시, 하나의 직선을 이용하여 블록을 분할하는 방법 외에, 참조블록 내에 존재하는 물체의 경계를 기준으로 블록을 임의의 형태로 분할하는 임의 분할 형태를 유도할 수도 있다. 전술한 임의 분할 형태를 이용하여 예측을 수행하는 방법도 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 이러한 임의 분할 형태를 표현하기 위해 이분할 곡선(curve)이 사용될 수 있다. 이하, 이분할 직선과 이분할 곡선을 통칭하여 이분할 경계(edge)로 표현한다.
이와 같이, 본 개시에 따른 AMVP 모드와 MERGE 모드를 혼용하는 기하학적 움직임 예측을 수행하기 위해, 영상 복호화 장치는 GPM AMVP 리스트를 이용하여 제1 블록 분할의 움직임 정보를 유도한 후, 유도된 제1 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 제1 참조블록을 선택한다. 영상 복호화 장치는 선택된 제1 참조블록으로부터 기하학적 분할 형태를 유도한다. 영상 복호화 장치는 GPM 머지 리스트를 이용하여 제2 블록 분할의 움직임 정보를 유도한 후, 유도된 제2 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 제2 참조블록을 선택한다. 영상 복호화 장치는 제1 참조블록과 제2 참조블록에 대해, 제1 참조블록으로부터 유도된 기하학적 분할 형태에 따라 블렌딩 프로세스를 이용하여 최종 예측블록을 생성한다.
이하, 도 9에 예시된 바와 같은 머지 모드를 이용하는 기하학적 움직임 예측에 대해, 움직임 정보는 다음과 같이 시그널링된다.
영상 복호화 장치는 먼저, 비트스트림으로부터 기하학적 분할 정보를 복호화한다. 이때, 영상 복호화 장치는 블록 분할의 형태에 대해 하나의 대표값으로 매핑된 인덱스를 복호화할 수 있다. 즉, 영상 복호화 장치는 기하학적 분할 정보로서 분할 형태를 지시하는 인덱스인 merge_gpm_partition_idx를 복호화할 수 있다. 이때, 이 인덱스는 블록의 분할 형태에 따라 현재블록을 제1 블록 분할과 제2 블록 분할로 분할하는 각도와 거리의 조합을 지시할 수 있다.
이후, 영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 제1 블록 분할의 움직임 정보를 복호화한 후, 제2 블록 분할의 움직임 정보를 복호화한다. 여기서, 제1 블록 분할의 움직임 정보는 GPM 머리 리스트 내 제1 후보를 지시하는 인덱스인 merge_gpm_idx0를 포함한다. 또한, 제2 블록 분할의 움직임 정보는 GPM 머지 리스트 내 제2 후보를 지시하는 인덱스인 merge_gpm_idx1을 포함한다.
영상 복호화 장치는, 예측을 위한 메모리 대역폭의 절감을 위해, 기하학적 움직임 예측의 방향성이 단방향으로 제한되는 경우에 대해, 기존 머지 리스트를 단방향 움직임 정보들로 가공하여 GPM 머지 리스트를 재구성할 수 있다.
영상 복호화 장치는 제1 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 제1 참조블록(즉, 제1 예측블록)을 획득한다. 또한, 영상 복호화 장치는 제2 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 제2 참조블록(즉, 제2 예측블록)을 획득한다. 최종적으로, 영상 복호화 장치는 복호화된 기하학적 블록 분할 형태를 이용하여 제1 참조블록과 제2 참조블록을 블렌딩 처리함으로써, 현재블록의 최종 예측블록을 생성할 수 있다.
이하, 도 10 및 도 11에 예시된 바와 같은, AMVP 모드와 머지 모드를 혼용하는 기하학적 움직임 예측에 대해, 움직임 정보를 시그널링하는 방법을 기술한다.
도 12는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 영상 복호화 장치가 움직임 정보를 복호화하는 방법을 나타내는 순서도이다.
전술한 바와 같이, AMVP 모드에 기초하여 블록 분할 형태가 결정될 수 있다. 따라서, AMVP 모드와 머지 모드를 혼용하는 기하학적 움직임 예측인 경우, 기하학적 분할 정보의 복호화가 생략될 수 있다.
AMVP 모드와 머지 모드를 혼용하는 경우, 제1 블록 분할에 대한 움직임 정보는 기하학적 예측 방향 정보, 움직임벡터 예측자 정보, 참조픽처 인덱스, 및 움직임벡터 차분을 포함할 수 있다. 또한, 제2 블록 분할에 대한 움직임 정보는 GPM 머지 리스트로부터 도출되는 움직임 정보를 포함할 수 있다.
영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 제1 블록 분할의 기하학적 예측 방향 정보를 복호화한다(S1200). 여기서, 제1 블록 분할의 기하학적 예측 방향 정보는 L0, L1의 참조픽처 리스트들 중 어느 참조픽처 리스트를 사용하는지를 지시한다. 이때, 참조픽처 리스트의 정보는 0 또는 1의 값을 갖는 플래그일 수 있다. 이하, 기하학적 예측 방향 정보로서, L0 또는 L1 참조픽처 리스트를 지시하는 플래그를 gpm_dir_flag로 표현한다.
영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 제1 블록 분할의 움직임벡터 예측자 정보를 복호화한다(S1202). 도 10a의 예시와 같이 AMVP 리스트가 2 개의 후보를 포함하는 경우, 움직임벡터 예측자 정보는 AMVP 후보들 중 하나를 지시하는 후보 인덱스는 플래그일 수 있다. 이하, 움직임벡터 예측자 정보로서, 후보들 중 하나를 지시하는 플래그를 gpm_mvp_flag로 표현한다. 영상 복호화 장치는 gpm_mvp_flag의 값에 따라 후보를 선택할 수 있다. 이후, 제1 블록 분할의 기하학적 예측 방향에 기초하여, 선택된 후보의 움직임벡터 예측자(들)로부터 제1 블록 분할의 단방향 움직임벡터 예측자를 설정할 수 있다.
다른 예로서, 도 10b의 예시와 같이 GPM AMVP 리스트가 2 개의 후보를 포함하는 경우, 움직임벡터 예측자 정보는 GPM AMVP 후보들 중 하나를 지시하는 플래그일 수 있다. 마찬가지로, 움직임벡터 예측자 정보로서, 후보들 중 하나를 지시하는 플래그를 gpm_mvp_flag로 표현한다. 영상 복호화 장치는 gpm_mvp_flag의 값에 따라 선택된 후보의 움직임벡터를 제1 블록 분할의 움직임벡터 예측자로 설정할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 블록 분할의 기하학적 예측 방향 정보에 부합하도록 GPM AMVP 리스트는 단방향에 해당하는 움직임 정보만을 포함할 수 있다.
영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 제1 블록 분할의 참조픽처 인덱스를 복호화한다(S1204). 참조픽처 인덱스는 제1 블록 분할의 기하학적 예측 방향 정보를 기반으로 L0 또는 L1 참조픽처 리스트에 포함된 하나의 참조픽처를 지시하는 인덱스일 수 있다. 이하, 제1 블록 분할에 대해 참조 픽처를 지시하는 인덱스를 gpm_ref_idx로 표현한다.
영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 제1 블록 분할의 움직임벡터 차분을 복호화한다(S1206).
여기서, 제1 블록 분할의 움직임벡터 차분은 제1 블록 분할의 움직임벡터 예측자와 제1 블록 분할의 움직임벡터 간의 차이를 나타낸다. 이때, 움직임벡터 차분은 움직임벡터의 x, y 좌표 값으로 파싱될 수 있다. 또는, 움직임벡터 차분은 기정의된 방향(direction) 정보, 및 해당 방향에 대해 원점으로부터의 거리(distance) 정보로 파싱될 수도 있다. 이하, 움직임벡터 차분을 gpm_mvd_coding으로 표현한다.
제1 블록 분할에 대해 AMVP 모드에 관한 정보를 모두 복호화한 후, 영상 복호화 장치는 제1 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 현재블록의 제1 참조블록(즉, 제1 예측블록)을 획득한다. 또한, 영상 복호화 장치는 제1 참조블록을 이용하여 전술한 바와 같이 현재블록의 기하학적 블록 분할 형태를 유도한다.
영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 제2 블록 분할에 대해 움직임 정보를 복호화한다(S1208).
여기서, 제2 블록 분할의 움직임 정보는 GPM 머지 리스트 중 하나의 머지 후보를 지칭하는 인덱스일 수 있다. 이하, 제2 블록 분할의 움직임 정보를 merge_gpm_idx로 표현한다. 영상 복호화 장치는 제2 블록 분할에 대해 머지 후보의 움직임 정보를 그대로 사용하여 움직임 예측을 수행함으로써, 현재블록의 제2 참조블록(즉, 제2 예측블록)을 획득할 수 있다.
최종적으로, 영상 복호화 장치는 유도된 기하학적 블록 분할 형태에 기초하여 제1 참조블록과 제2 참조블록을 블렌딩 처리함으로써, 현재블록의 최종 예측블록을 생성할 수 있다.
한편, 제1 블록 분할의 기하학적 예측 방향으로 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치 간에 기정의된 방향을 사용하는 경우, 제1 블록 분할의 기하학적 예측 방향의 정보를 복호화하는 단계는 생략될 수 있다. 즉, 기하학적 예측 방향의 정보의 시그널링이 생략될 수 있다.
일 예로서, 제1 블록 분할의 기하학적 예측 방향이 L0로 한정될 수 있다. 따라서, 제1 블록 분할의 기하학적 예측 방향이 L0로 한정되는 경우, 제1 블록 분할의 움직임벡터 예측자의 정보, 제1 블록 분할의 참조픽처 인덱스, 및 제1 블록 분할의 움직임벡터 차분의 정보는 모두 L0 방향에 한정된 정보를 나타낸다. 또한, 제2 블록 분할에 대해, 머지 리스트는 L1 방향의 움직임 정보를 한정적으로 이용하여 구성될 수 있다.
이하, 도 13 및 도 14의 도시를 이용하여, AMVP 모드와 머지 모드를 혼용하는 기하학적 움직임 예측에 따라 현재블록을 예측하는 방법을 기술한다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 부호화 장치가 현재블록을 예측하는 방법을 나타내는 순서도이다.
영상 부호화 장치는 현재블록의 제1 블록 분할에 대한 움직임 정보를 결정한다(S1300). 여기서, 제1 블록 분할의 움직임 정보는 기하학적 예측 방향 정보, 움직임벡터 예측자 정보, 참조픽처 인덱스, 및 움직임벡터 차분을 포함할 수 있다.
영상 부호화 장치는 기하학적 예측 방향 정보로서, L0 또는 L1 참조픽처 리스트를 지시하는 플래그를 결정한다.
또한, 영상 부호화 장치는 기하학적 예측 방향 정보에 따라 제1 블록 분할의 단방향 움직임벡터를 결정한다.
영상 부호화 장치는 현재블록의 AMVP 리스트를 생성한다. 영상 부호화 장치는 움직임벡터 예측자 정보로서, 현재블록의 AMVP 리스트 내 후보들 중 하나를 지시하는 플래그를 결정한다. 영상 부호화 장치는 기하학적 예측 방향 정보, 움직임벡터 예측자 정보, 및 AMVP 리스트를 이용하여 단방향의 움직임벡터 예측자를 결정한다.
영상 부호화 장치는 참조픽처 인덱스로서, 기하학적 예측 방향 정보를 기반으로 L0 또는 L1 참조픽처 리스트에 포함된 참조 픽처를 지시하는 인덱스를 결정한다.
영상 부호화 장치는 움직임벡터로부터 움직임벡터 예측자를 감산하여 제1 블록 분할의 움직임벡터 차분을 생성한다.
비트율 왜곡 최적화 측면에서, 영상 부호화 장치는 기하학적 예측 방향 정보, 제1 블록 분할의 움직임벡터, 움직임벡터 예측자 정보, 및 참조픽처 인덱스를 결정할 수 있다.
이때, 제1 블록 분할의 기하학적 예측 방향으로 기정의된 방향을 사용하는 경우, 영상 부호화 장치는 기하학적 예측 방향 정보의 결정을 생략할 수 있다.
영상 부호화 장치는 제1 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 현재블록의 제1 예측블록을 생성한다(S1302).
영상 부호화 장치는 움직임벡터 및 참조픽처 인덱스를 이용하여 제1 예측블록을 생성할 수 있다.
영상 부호화 장치는 현재블록의 제2 블록 분할에 대해 머지 후보 인덱스를 결정한다(S1304).
비트율 왜곡 최적화 측면에서, 영상 부호화 장치는 머지 후보 인덱스를 결정할 수 있다.
영상 부호화 장치는 머지 후보 인덱스를 이용하여 현재블록의 제2 예측블록을 생성한다(S1306). 영상 부호화 장치는 머지 후보 인덱스에 따라 GPM 머지 리스트로부터 제2 블록 분할의 움직임 정보를 획득한 후, 제2 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 제2 예측블록을 생성할 수 있다.
GPM 머지 리스트를 생성하기 위해, 영상 부호화 장치는 먼저 현재블록의 머지 리스트를 생성한다. 영상 부호화 장치는 머지 리스트로부터 GPM 머지 리스트를 생성하되, GPM 머지 리스트 내 각 후보는 단방향의 움직임 정보를 포함한다.
영상 부호화 장치는 제1 예측블록을 이용하여 현재블록을 제1 블록 분할 및 제2 블록 분할로 분할하는 기하학적 블록 분할 형태를 유도한다(S1308).
영상 부호화 장치는 제1 예측블록의 영역 내에서 경계 영역을 탐색하는 연산을 수행하여, 제1 예측블록을 제1 블록 분할 및 제2 블록 분할로 분할하는 이분할 경계를 유도한다. 이후, 영상 부호화 장치는 이분할 경계에 기초하여 기정의된 기하학적 블록 분할 형태들 중 하나를 선택할 수 있다.
영상 부호화 장치는 기하학적 블록 분할 형태를 이용하여 현재블록의 최종 예측블록을 생성한다(S1310). 영상 부호화 장치는 기하학적 블록 분할 형태를 이용하여 제1 예측블록과 제2 예측블록을 가중합 기반 블렌딩 처리함으로써, 최종 예측블록을 생성할 수 있다.
영상 부호화 장치는 제1 블록 분할에 대한 움직임 정보를 부호화한다(S1312).
한편, 제1 블록 분할의 기하학적 예측 방향으로 기정의된 방향을 사용하는 경우, 영상 부호화 장치는 제1 블록 분할에 대한 움직임 정보 중 기하학적 예측 방향 정보의 부호화를 생략할 수 있다.
영상 부호화 장치는 제2 블록 분할에 대한 머지 후보 인덱스를 부호화한다(S1314).
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 복호화 장치가 현재블록을 예측하는 방법을 나타내는 순서도이다.
영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 현재블록의 제1 블록 분할에 대한 움직임 정보를 복호화한다(S1400). 여기서, 제1 블록 분할의 움직임 정보는, 기하학적 예측 방향 정보, 움직임벡터 예측자 정보, 참조픽처 인덱스, 및 움직임벡터 차분을 포함한다.
도 12에 예시된 순서에 따라, 영상 복호화 장치는 제1 블록 분할의 움직임 정보를 복호화할 수 있다. 즉, 영상 복호화 장치는 기하학적 예측 방향 정보로서, L0 또는 L1 참조픽처 리스트를 지시하는 플래그를 복호화한다. 영상 복호화 장치는 움직임벡터 예측자 정보로서, 현재블록의 AMVP 리스트 내 후보들 중 하나를 지시하는 플래그를 복호화한다. 영상 복호화 장치는 참조픽처 인덱스로서, 기하학적 예측 방향 정보를 기반으로 L0 또는 L1 참조픽처 리스트에 포함된 참조 픽처를 지시하는 인덱스를 복호화한다. 또한, 영상 복호화 장치는 움직임벡터 차분을 복호화한다.
한편, 제1 블록 분할의 기하학적 예측 방향으로 기정의된 방향을 사용하는 경우, 영상 복호화 장치는 기하학적 예측 방향 정보의 복호화를 생략할 수 있다.
영상 복호화 장치는 제1 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 현재블록의 제1 예측블록을 생성한다(S1402).
영상 복호화 장치는 AMVP 리스트를 생성한다. 영상 복호화 장치는 기하학적 예측 방향 정보, 움직임벡터 예측자 정보 및 AMVP 리스트를 이용하여 단방향의 움직임벡터 예측자를 획득한다. 영상 복호화 장치는 움직임벡터 예측자와 움직임벡터 차분을 가산하여 제1 블록 분할의 움직임벡터를 생성한다. 영상 복호화 장치는 움직임벡터 및 참조픽처 인덱스를 이용하여 제1 예측블록을 생성할 수 있다.
영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 현재블록의 제2 블록 분할에 대해 머지 후보 인덱스를 복호화한다(S1404).
영상 복호화 장치는 머지 후보 인덱스를 이용하여 현재블록의 제2 예측블록을 생성한다(S1406). 영상 복호화 장치는 머지 후보 인덱스에 따라 GPM 머지 리스트로부터 제2 블록 분할의 움직임 정보를 획득한 후, 제2 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 제2 예측블록을 생성할 수 있다.
GPM 머지 리스트를 생성하기 위해, 영상 복호화 장치는 먼저 현재블록의 머지 리스트를 생성한다. 영상 복호화 장치는 머지 리스트로부터 GPM 머지 리스트를 생성하되, GPM 머지 리스트 내 각 후보는 단방향의 움직임 정보를 포함한다.
영상 복호화 장치는 제1 예측블록을 이용하여 현재블록을 제1 블록 분할 및 제2 블록 분할로 분할하는 기하학적 블록 분할 형태를 유도한다(S1408).
영상 복호화 장치는 제1 예측블록의 영역 내에서 경계 영역을 탐색하는 연산을 수행하여, 제1 예측블록을 제1 블록 분할 및 제2 블록 분할로 분할하는 이분할 경계를 유도한다. 이후, 영상 복호화 장치는 이분할 경계에 기초하여 기정의된 기하학적 블록 분할 형태들 중 하나를 선택할 수 있다.
영상 복호화 장치는 기하학적 블록 분할 형태를 이용하여 현재블록의 최종 예측블록을 생성한다(S1410). 영상 복호화 장치는 기하학적 블록 분할 형태를 이용하여 제1 예측블록과 제2 예측블록을 가중합 기반 블렌딩 처리함으로써, 최종 예측블록을 생성할 수 있다.
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)
124: 인터 예측부
155: 엔트로피 부호화부
510: 엔트로피 복호화부
544: 인터 예측부
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
본 특허출원은 2022년 5월 16일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2022-0059398 호, 2023년 4월 19일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2023-0051381 호에 대해 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.

Claims (17)

  1. 영상 복호화 장치가 수행하는, 현재블록을 복호화하는 방법에 있어서,
    비트스트림으로부터 상기 현재블록의 제1 블록 분할에 대한 움직임 정보를 복호화하는 단계;
    상기 제1 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재블록의 제1 예측블록을 생성하는 단계;
    상기 비트스트림으로부터 상기 현재블록의 제2 블록 분할에 대해 머지 후보 인덱스를 복호화하는 단계;
    상기 머지 후보 인덱스에 따라 GPM(Geometric Partition Mode) 머지 리스트로부터 제2 블록 분할의 움직임 정보를 획득한 후, 상기 제2 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재블록의 제2 예측블록을 생성하는 단계;
    상기 제1 예측블록을 이용하여 상기 현재블록을 상기 제1 블록 분할 및 상기 제2 블록 분할로 분할하는 기하학적 블록 분할 형태를 유도하는 단계; 및
    상기 기하학적 블록 분할 형태를 이용하여 상기 제1 예측블록과 제2 예측블록을 블렌딩(blending) 처리함으로써, 상기 현재블록의 최종 예측블록을 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 블록 분할의 움직임 정보는,
    기하학적 예측 방향 정보, 움직임벡터 예측자 정보, 참조픽처 인덱스, 및 움직임벡터 차분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 블록 분할에 대한 움직임 정보를 복호화하는 단계는,
    상기 기하학적 예측 방향 정보로서, L0 또는 L1 참조픽처 리스트를 지시하는 플래그를 복호화하는 단계; 및
    상기 움직임벡터 예측자 정보로서, 상기 현재블록의 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 리스트 내 후보들 중 하나를 지시하는 플래그를 복호화하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 블록 분할에 대한 움직임 정보를 복호화하는 단계는,
    상기 참조픽처 인덱스로서, 상기 기하학적 예측 방향 정보를 기반으로 상기 L0 또는 L1 참조픽처 리스트에 포함된 참조 픽처를 지시하는 인덱스를 복호화하는 단계; 및
    상기 비트스트림으로부터 상기 움직임벡터 차분을 복호화하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 블록 분할의 기하학적 예측 방향으로 기정의된 방향을 사용하는 경우, 상기 기하학적 예측 방향 정보를 복호화하는 단계를 생략하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 예측블록을 생성하는 단계는,
    상기 AMVP 리스트를 생성하는 단계; 및
    상기 기하학적 예측 방향 정보, 상기 움직임벡터 예측자 정보 및 상기 AMVP 리스트를 이용하여 단방향의 움직임벡터 예측자를 획득하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 예측블록을 생성하는 단계는,
    상기 움직임벡터 예측자와 상기 움직임벡터 차분을 가산하여 움직임벡터를 생성하는 단계; 및
    상기 움직임벡터 및 상기 참조픽처 인덱스를 이용하여 상기 제1 예측블록을 생성하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 현재블록의 머지 리스트를 생성하는 단계; 및
    상기 머지 리스트로부터 상기 GPM 머지 리스트를 생성하는 단계
    를 더 포함하되,
    상기 GPM 머지 리스트 내 각 후보는 단방향의 움직임 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기하학적 블록 분할 형태를 유도하는 단계는,
    상기 제1 예측블록의 영역 내에서 경계 영역을 탐색하는 연산을 수행하여, 상기 제1 예측블록을 상기 제1 블록 분할 및 상기 제2 블록 분할로 분할하는 이분할 경계를 유도하는 단계; 및
    상기 이분할 경계에 기초하여 기정의된 기하학적 블록 분할 형태들 중 하나를 선택하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제2 블록 분할의 움직임 정보는,
    상기 기하학적 예측 방향 정보에 기초하여, 상기 제1 블록 분할에 대한 움직임 정보와 상이한 예측 방향을 갖는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 영상 부호화 장치가 수행하는, 현재블록을 예측하는 방법에 있어서,
    상기 현재블록의 제1 블록 분할에 대한 움직임 정보를 결정하는 단계;
    상기 제1 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재블록의 제1 예측블록을 생성하는 단계;
    상기 현재블록의 제2 블록 분할에 대해 머지 후보 인덱스를 결정하는 단계;
    상기 머지 후보 인덱스에 따라 GPM(Geometric Partition Mode) 머지 리스트로부터 제2 블록 분할의 움직임 정보를 획득한 후, 상기 제2 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재블록의 제2 예측블록을 생성하는 단계;
    상기 제1 예측블록을 이용하여 상기 현재블록을 상기 제1 블록 분할 및 상기 제2 블록 분할로 분할하는 기하학적 블록 분할 형태를 유도하는 단계; 및
    상기 기하학적 블록 분할 형태를 이용하여 상기 제1 예측블록과 제2 예측블록을 블렌딩(blending) 처리함으로써, 상기 현재블록의 최종 예측블록을 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 블록 분할의 움직임 정보는,
    기하학적 예측 방향 정보, 움직임벡터 예측자 정보, 참조픽처 인덱스, 및 움직임벡터 차분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 블록 분할에 대한 움직임 정보를 부호화하는 단계; 및
    상기 제2 블록 분할에 대한 머지 후보 인덱스를 부호화하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 블록 분할에 대한 움직임 정보를 부호화하는 단계는,
    상기 기하학적 예측 방향 정보로서, L0 또는 L1 참조픽처 리스트를 지시하는 플래그를 부호화하는 단계; 및
    상기 움직임벡터 예측자 정보로서, 상기 현재블록의 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 리스트 내 후보들 중 하나를 지시하는 플래그를 부호화하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 블록 분할에 대한 움직임 정보를 부호화하는 단계는,
    상기 참조픽처 인덱스로서, 상기 기하학적 예측 방향 정보를 기반으로 상기 L0 또는 L1 참조픽처 리스트에 포함된 참조 픽처를 지시하는 인덱스를 부호화하는 단계; 및
    상기 움직임벡터 차분을 부호화하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 블록 분할의 기하학적 예측 방향으로 기정의된 방향을 사용하는 경우, 상기 기하학적 예측 방향 정보를 결정하는 단계 및 부호화하는 단계를 생략하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  17. 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기 영상 부호화 방법은,
    현재블록의 제1 블록 분할에 대한 움직임 정보를 결정하는 단계;
    상기 제1 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재블록의 제1 예측블록을 생성하는 단계;
    상기 현재블록의 제2 블록 분할에 대해 머지 후보 인덱스를 결정하는 단계;
    상기 머지 후보 인덱스에 따라 GPM(Geometric Partition Mode) 머지 리스트로부터 제2 블록 분할의 움직임 정보를 획득한 후, 상기 제2 블록 분할의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재블록의 제2 예측블록을 생성하는 단계;
    상기 제1 예측블록을 이용하여 상기 현재블록을 상기 제1 블록 분할 및 상기 제2 블록 분할로 분할하는 기하학적 블록 분할 형태를 유도하는 단계; 및
    상기 기하학적 블록 분할 형태를 이용하여 상기 제1 예측블록과 제2 예측블록을 블렌딩(blending) 처리함으로써, 상기 현재블록의 최종 예측블록을 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기록매체.
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