WO2024054029A1 - 영상 부호화/복호화 방법 및 비트스트림을 저장하는 기록 매체 - Google Patents

영상 부호화/복호화 방법 및 비트스트림을 저장하는 기록 매체 Download PDF

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WO2024054029A1
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PCT/KR2023/013319
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임성원
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주식회사 케이티
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Definitions

  • This disclosure relates to a video signal processing method and apparatus.
  • High-resolution, high-quality images such as HD (High Definition) images and UHD (Ultra High Definition) images
  • UHD Ultra High Definition
  • Video data becomes higher resolution and higher quality
  • the amount of data increases relative to existing video data. Therefore, when video data is transmitted using media such as existing wired or wireless broadband lines or stored using existing storage media, transmission costs and Storage costs increase.
  • High-efficiency video compression technologies can be used to solve these problems that arise as video data becomes higher resolution and higher quality.
  • Inter-screen prediction technology that predicts the pixel value included in the current picture from pictures before or after the current picture using video compression technology
  • intra-screen prediction technology that predicts the pixel value included in the current picture using pixel information in the current picture
  • entropy coding technology which assigns short codes to values with a high frequency of occurrence and long codes to values with a low frequency of occurrence.
  • the purpose of the present disclosure is to provide a method for performing motion estimation based on a pre-reconstructed picture at the decoder and an apparatus for performing the same.
  • the purpose of the present disclosure is to provide a method for increasing prediction accuracy by combining multiple inter prediction modes and an apparatus for performing the same.
  • the purpose of the present disclosure is to provide a method for removing discontinuity at a sub-block boundary using a plurality of prediction blocks and an apparatus for performing the same.
  • An image decoding method includes obtaining a first prediction block for a current block; Obtaining a second prediction block for the current block; and obtaining a final prediction block for the current block based on a weighted sum operation of the first prediction block and the second prediction block.
  • the first prediction block is obtained by performing motion compensation on each of the first sub-blocks generated when the first partition type is applied to the current block
  • the second prediction block is obtained by performing motion compensation on the current block. It may be obtained by performing motion compensation on each of the second sub-blocks generated when the second partition type is applied.
  • An image encoding method includes obtaining a first prediction block for a current block; Obtaining a second prediction block for the current block; and obtaining a final prediction block for the current block based on a weighted sum operation of the first prediction block and the second prediction block.
  • the first prediction block is obtained by performing motion compensation on each of the first sub-blocks generated when the first partition type is applied to the current block
  • the second prediction block is obtained by performing motion compensation on the current block. It may be obtained by performing motion compensation on each of the second sub-blocks generated when the second partition type is applied.
  • the first split type and the second split type include the location of a split line dividing the current block, the number of split lines, and the number of subblocks generated by splitting the current block. At least one of the size or the shape of the subblock may be different.
  • the first sub-blocks generated by the first split type have equal sizes, and among the second sub-blocks generated by the second split type, the Those not adjacent to the boundary of the current block may have uniform sizes, and those adjacent to the boundary of the current block may have smaller sizes.
  • the weighted sum operation may be performed by applying a first weight to the first prediction block and a second weight to the second prediction block.
  • the first weight and the second weight may be variably determined depending on the prediction target position.
  • motion compensation for the first sub-blocks is performed based on a first motion information derivation method
  • motion compensation for the second sub-blocks is performed using the second It may be performed based on a motion information derivation method.
  • the first motion information derivation method may be an affine model
  • the second motion information derivation method may be SbTMVP (Sub-block Temporal Motion Vector Prediction).
  • motion information for the first sub-blocks to which the first motion information derivation method is applied is derived based on the first position of the sub-block
  • the second motion Motion information for the second sub-blocks to which the information derivation method is applied may be derived based on the second position of the sub-block.
  • signaling overhead can be reduced by performing motion estimation on the decoder side based on a pre-reconstructed picture.
  • prediction accuracy can be improved by combining multiple inter prediction modes.
  • discontinuity at sub-block boundaries can be removed and prediction accuracy can be improved.
  • Figure 1 is a block diagram showing a video encoding device according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 2 is a block diagram showing a video decoding device according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 3 shows an example in which motion estimation is performed.
  • Figures 4 and 5 show an example in which a prediction block of the current block is generated based on motion information generated through motion estimation.
  • Figure 6 shows positions referenced to derive motion vector prediction values.
  • Figure 7 is a diagram for explaining a template-based motion estimation method.
  • Figure 8 shows examples of template configuration.
  • Figure 9 is a diagram for explaining a motion estimation method based on a bilateral matching method.
  • Figure 10 is a diagram for explaining a motion estimation method based on a unidirectional matching method.
  • Figures 11 and 12 show an example in which a prediction block is generated according to the precision of the motion vector.
  • Figure 13 shows an example in which motion compensation is performed based on a translation model and a zooming model for the current block.
  • Figure 14 shows an example in which motion compensation is performed based on a translation model and a rotation model for the current block.
  • Figures 15 and 16 show an example of generating a prediction block for the current block using control point motion vectors.
  • Figure 17 shows an example of generating a prediction block for the current block using three control point motion vectors.
  • Figure 18 shows an example in which a motion vector is derived on a sub-block basis.
  • Figures 19 and 20 show an example in which a motion vector is derived on a sub-block basis within the current block when SbTMVP is applied.
  • Figure 21 is a diagram illustrating a first division type and a second division type.
  • FIG. 22 is for explaining a weighted sum operation for a first prediction block obtained based on the first partition type shown in FIG. 21 and a second prediction block obtained based on the second partition type.
  • Figure 23 shows an example of obtaining a plurality of prediction blocks while keeping the partitioning method the same.
  • first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may be referred to as a first component without departing from the scope of the present disclosure.
  • the term and/or includes any of a plurality of related stated items or a combination of a plurality of related stated items.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a video encoding device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the image encoding device 100 includes a picture segmentation unit 110, prediction units 120 and 125, a conversion unit 130, a quantization unit 135, a reordering unit 160, and an entropy encoding unit ( 165), an inverse quantization unit 140, an inverse transform unit 145, a filter unit 150, and a memory 155.
  • each component shown in FIG. 1 is shown independently to represent different characteristic functions in the video encoding device, and does not mean that each component is comprised of separate hardware or a single software component. That is, each component is listed and included as a separate component for convenience of explanation, and at least two of each component can be combined to form one component, or one component can be divided into a plurality of components to perform a function, and each of these components can be divided into a plurality of components. Integrated embodiments and separate embodiments of the constituent parts are also included in the scope of the present disclosure as long as they do not deviate from the essence of the present disclosure.
  • components may not be essential components that perform essential functions in the present disclosure, but may simply be optional components to improve performance.
  • the present disclosure can be implemented by including only essential components for implementing the essence of the present disclosure, excluding components used only to improve performance, and a structure that includes only essential components excluding optional components used only to improve performance. is also included in the scope of rights of this disclosure.
  • the picture division unit 110 may divide the input picture into at least one processing unit.
  • the processing unit may be a prediction unit (PU), a transformation unit (TU), or a coding unit (CU).
  • the picture division unit 110 divides one picture into a combination of a plurality of coding units, prediction units, and transformation units, and combines one coding unit, prediction unit, and transformation unit based on a predetermined standard (for example, a cost function). You can encode the picture by selecting .
  • one picture may be divided into a plurality of coding units.
  • a recursive tree structure such as Quad Tree, Ternary Tree, or Binary Tree can be used, which can be used to divide one image or the largest coding unit.
  • a coding unit that is divided into other coding units with the coding unit as the root may be divided into child nodes equal to the number of divided coding units.
  • a coding unit that is no longer divided according to certain restrictions becomes a leaf node. For example, when it is assumed that quad tree partitioning is applied to one coding unit, one coding unit may be split into up to four different coding units.
  • the coding unit may be used to mean a unit that performs encoding or may be used to mean a unit that performs decoding.
  • a prediction unit may be divided into at least one square or rectangular shape of the same size within one coding unit, and any one of the prediction units divided within one coding unit may be a prediction unit of another prediction unit. It may be divided to have a different shape and/or size than the unit.
  • the conversion unit and prediction unit may be set to be the same. At this time, after dividing the coding unit into a plurality of transformation units, intra-screen prediction may be performed for each transformation unit.
  • a coding unit may be divided in the horizontal or vertical direction. The number of transformation units generated by dividing the coding unit may be 2 or 4, depending on the size of the coding unit.
  • the prediction units 120 and 125 may include an inter-prediction unit 120 that performs inter-prediction and an intra-prediction unit 125 that performs intra-prediction. It is possible to determine whether to use inter-prediction or intra-prediction for a coding unit, and determine specific information (eg, intra-prediction mode, motion vector, reference picture, etc.) according to each prediction method. At this time, the processing unit in which the prediction is performed and the processing unit in which the prediction method and specific contents are determined may be different. For example, the prediction method and prediction mode are determined in coding units, and prediction may be performed in prediction units or transformation units. The residual value (residual block) between the generated prediction block and the original block may be input to the conversion unit 130.
  • an inter-prediction unit 120 that performs inter-prediction
  • an intra-prediction unit 125 that performs intra-prediction. It is possible to determine whether to use inter-prediction or intra-prediction for a coding unit, and determine specific information (eg, intra-prediction mode, motion
  • prediction mode information, motion vector information, etc. used for prediction may be encoded in the entropy encoder 165 together with the residual value and transmitted to the decoding device.
  • prediction mode information, motion vector information, etc. used for prediction may be encoded in the entropy encoder 165 together with the residual value and transmitted to the decoding device.
  • the inter-picture prediction unit 120 may predict a prediction unit based on information on at least one picture among the pictures before or after the current picture, and in some cases, based on information on a partially encoded region within the current picture. You can also predict prediction units.
  • the inter-screen prediction unit 120 may include a reference picture interpolation unit, a motion prediction unit, and a motion compensation unit.
  • the reference picture interpolation unit may receive reference picture information from the memory 155 and generate pixel information of an integer number of pixels or less from the reference picture.
  • a DCT-based 8-tap interpolation filter with different filter coefficients can be used to generate pixel information of an integer pixel or less in 1/4 pixel units.
  • a DCT-based 4-tap interpolation filter with different filter coefficients can be used to generate pixel information of an integer pixel or less in 1/8 pixel units.
  • the motion prediction unit may perform motion prediction based on the reference picture interpolated by the reference picture interpolation unit.
  • Various methods such as FBMA (Full search-based Block Matching Algorithm), TSS (Three Step Search), and NTS (New Three-Step Search Algorithm), can be used to calculate the motion vector.
  • the motion vector may have a motion vector value in 1/2 or 1/4 pixel units based on the interpolated pixel.
  • the motion prediction unit can predict the current prediction unit by using a different motion prediction method.
  • Various methods can be used as motion prediction methods, such as the skip method, merge method, AMVP (Advanced Motion Vector Prediction) method, and intra block copy method.
  • the intra-screen prediction unit 125 may generate a prediction block based on reference pixel information, which is pixel information in the current picture.
  • Reference pixel information may be derived from one selected among a plurality of reference pixel lines.
  • the N-th reference pixel line among the plurality of reference pixel lines may include left pixels whose x-axis difference with the top-left pixel in the current block is N and top pixels whose y-axis difference with the top-left pixel is N.
  • the number of reference pixel lines that the current block can select may be 1, 2, 3, or 4.
  • the surrounding block of the current prediction unit is a block that performed inter-screen prediction
  • the reference pixel is a pixel that performed inter-screen prediction
  • the reference pixel included in the block that performed inter-screen prediction is used to perform intra-screen prediction around the surrounding reference pixel. It can be used instead of the reference pixel information of the block. That is, when a reference pixel is not available, information on the unavailable reference pixel can be replaced with information on at least one of the available reference pixels.
  • the prediction mode can include a directional prediction mode that uses reference pixel information according to the prediction direction and a non-directional mode that does not use directional information when performing prediction.
  • the mode for predicting luminance information and the mode for predicting chrominance information may be different, and the intra-screen prediction mode information used to predict luminance information or predicted luminance signal information may be used to predict chrominance information. .
  • the screen for the prediction unit is based on the pixel on the left, the pixel on the upper left, and the pixel on the top of the prediction unit.
  • My prediction can be carried out.
  • the intra-screen prediction method can generate a prediction block after applying a smoothing filter to the reference pixel according to the prediction mode. Depending on the selected reference pixel line, whether to apply a smoothing filter may be determined.
  • the intra prediction mode of the current prediction unit can be predicted from the intra prediction mode of prediction units existing around the current prediction unit.
  • the current prediction unit and the surrounding prediction unit are predicted using predetermined flag information.
  • Information that the prediction modes of the units are the same can be transmitted, and if the prediction modes of the current prediction unit and neighboring prediction units are different, entropy encoding can be performed to encode the prediction mode information of the current block.
  • a residual block may be generated that includes residual information that is the difference between the prediction unit on which prediction was performed and the original block of the prediction unit.
  • the generated residual block may be input to the conversion unit 130.
  • the transform unit 130 transforms the residual block, including the original block and the residual value information of the prediction unit generated through the prediction units 120 and 125, into DCT (Discrete Cosine Transform), DST (Discrete Sine Transform), KLT and It can be converted using the same conversion method. Whether to apply DCT, DST, or KLT to transform the residual block is based on at least one of the size of the transformation unit, the shape of the transformation unit, the prediction mode of the prediction unit, or the intra-screen prediction mode information of the prediction unit. can be decided.
  • the quantization unit 135 may quantize the values converted to the frequency domain by the conversion unit 130.
  • the quantization coefficient may change depending on the block or the importance of the image.
  • the value calculated by the quantization unit 135 may be provided to the inverse quantization unit 140 and the realignment unit 160.
  • the rearrangement unit 160 may rearrange coefficient values for the quantized residual values.
  • the rearrangement unit 160 can change the coefficients in a two-dimensional block form into a one-dimensional vector form through a coefficient scanning method.
  • the realignment unit 160 can scan from DC coefficients to coefficients in the high frequency region using a zig-zag scan method and change it into a one-dimensional vector form.
  • zig-zag scan instead of zig-zag scan, a vertical scan that scans the two-dimensional block-shaped coefficients in the column direction, a horizontal scan that scans the two-dimensional block-shaped coefficients in the row direction, or a two-dimensional A diagonal scan, which scans the block shape coefficients diagonally, may also be used. That is, depending on the size of the transformation unit and the intra-screen prediction mode, it can be determined which scan method among zig-zag scan, vertical scan, horizontal scan, or diagonal scan will be used.
  • the entropy encoding unit 165 may perform entropy encoding based on the values calculated by the reordering unit 160.
  • Entropy coding can use various coding methods, such as Exponential Golomb, Context-Adaptive Variable Length Coding (CAVLC), and Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC).
  • the entropy encoding unit 165 receives the residual value coefficient information and block type information of the coding unit, prediction mode information, division unit information, prediction unit information and transmission unit information, and motion information from the reordering unit 160 and the prediction units 120 and 125.
  • Various information such as vector information, reference frame information, block interpolation information, and filtering information can be encoded.
  • the entropy encoding unit 165 may entropy encode the coefficient value of the coding unit input from the reordering unit 160.
  • the inverse quantization unit 140 and the inverse transformation unit 145 inversely quantize the values quantized in the quantization unit 135 and inversely transform the values transformed in the transformation unit 130.
  • the residual value generated in the inverse quantization unit 140 and the inverse transform unit 145 is combined with the prediction unit predicted through the motion estimation unit, motion compensation unit, and intra-screen prediction unit included in the prediction units 120 and 125. Reconstructed blocks can be created.
  • the filter unit 150 may include at least one of a deblocking filter, an offset correction unit, and an adaptive loop filter (ALF).
  • a deblocking filter may include at least one of a deblocking filter, an offset correction unit, and an adaptive loop filter (ALF).
  • ALF adaptive loop filter
  • the deblocking filter can remove block distortion caused by boundaries between blocks in the restored picture. To determine whether to perform deblocking, it is possible to determine whether to apply a deblocking filter to the current block based on the pixels included in several columns or rows included in the block. When applying a deblocking filter to a block, a strong filter or a weak filter can be applied depending on the required deblocking filtering strength. Additionally, when applying a deblocking filter, horizontal filtering and vertical filtering can be processed in parallel when vertical filtering and horizontal filtering are performed.
  • the offset correction unit may correct the offset of the deblocked image from the original image in pixel units.
  • the pixels included in the image are divided into a certain number of areas, then the area to perform offset is determined and the offset is applied to that area, or the offset is performed by considering the edge information of each pixel. You can use the method of applying .
  • Adaptive Loop Filtering can be performed based on a comparison between the filtered restored image and the original image. After dividing the pixels included in the image into predetermined groups, filtering can be performed differentially for each group by determining one filter to be applied to that group. Information related to whether to apply ALF may be transmitted for each coding unit (CU), and the shape and filter coefficients of the ALF filter to be applied may vary for each block. Additionally, an ALF filter of the same type (fixed type) may be applied regardless of the characteristics of the block to which it is applied.
  • ALF Adaptive Loop Filtering
  • the memory 155 may store a reconstructed block or picture calculated through the filter unit 150, and the stored reconstructed block or picture may be provided to the prediction units 120 and 125 when inter-prediction is performed.
  • Figure 2 is a block diagram showing a video decoding device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the image decoding device 200 includes an entropy decoding unit 210, a reordering unit 215, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 225, prediction units 230, 235, and a filter.
  • a unit 240 and a memory 245 may be included.
  • the input bitstream can be decoded in a procedure opposite to that of the video encoding device.
  • the entropy decoding unit 210 may perform entropy decoding in a procedure opposite to the procedure in which entropy encoding is performed in the entropy encoding unit of the video encoding device. For example, various methods such as Exponential Golomb, CAVLC (Context-Adaptive Variable Length Coding), and CABAC (Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding) may be applied in response to the method performed in the image encoding device.
  • various methods such as Exponential Golomb, CAVLC (Context-Adaptive Variable Length Coding), and CABAC (Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding) may be applied in response to the method performed in the image encoding device.
  • the entropy decoder 210 can decode information related to intra-screen prediction and inter-screen prediction performed by the encoding device.
  • the reordering unit 215 may rearrange the bitstream entropy-decoded by the entropy decoding unit 210 based on the method in which the encoder rearranges the bitstream. Coefficients expressed in the form of a one-dimensional vector can be restored and rearranged as coefficients in the form of a two-dimensional block.
  • the reordering unit 215 may receive information related to coefficient scanning performed by the encoder and perform reordering by reverse scanning based on the scanning order performed by the encoder.
  • the inverse quantization unit 220 may perform inverse quantization based on the quantization parameters provided by the encoding device and the coefficient values of the rearranged blocks.
  • the inverse transform unit 225 may perform inverse transform, that is, inverse DCT, inverse DST, and inverse KLT, on the transform performed by the transformer, that is, DCT, DST, and KLT, on the quantization result performed by the image encoding device. Inverse transformation may be performed based on the transmission unit determined by the video encoding device.
  • the inverse transform unit 225 of the video decoding device selectively performs transformation techniques (e.g., DCT, DST, KLT) according to a plurality of information such as prediction method, size and shape of the current block, prediction mode, and intra-screen prediction direction. It can be.
  • the prediction units 230 and 235 may generate a prediction block based on prediction block generation-related information provided by the entropy decoder 210 and previously decoded block or picture information provided by the memory 245.
  • the pixel existing on the left of the prediction unit, the pixel existing in the upper left, and the upper In-screen prediction is performed for the prediction unit based on the pixels present in the screen.
  • the reference pixel based on the conversion unit is used to predict the screen. My prediction can be carried out.
  • intra-picture prediction using NxN partitioning only for the minimum coding unit can be used.
  • the prediction units 230 and 235 may include a prediction unit determination unit, an inter-screen prediction unit, and an intra-screen prediction unit.
  • the prediction unit discriminator receives various information such as prediction unit information input from the entropy decoder 210, prediction mode information of the intra-screen prediction method, and motion prediction-related information of the inter-screen prediction method, and distinguishes the prediction unit from the current encoding unit. , it is possible to determine whether the prediction unit performs inter-screen prediction or intra-screen prediction.
  • the inter-picture prediction unit 230 uses the information required for inter-prediction of the current prediction unit provided by the video encoding device to base the information included in at least one picture of the picture before or after the current picture containing the current prediction unit. You can perform inter-screen prediction for the current prediction unit. Alternatively, inter-screen prediction may be performed based on information on a pre-restored partial region within the current picture including the current prediction unit.
  • the motion prediction methods of the prediction unit included in the coding unit based on the coding unit are Skip Mode, Merge Mode, AMVP Mode, and In-Screen Block Copy. It is possible to determine which of the modes is used.
  • the intra-screen prediction unit 235 may generate a prediction block based on pixel information in the current picture. If the prediction unit is a prediction unit that has performed intra-prediction, intra-prediction can be performed based on the intra-prediction mode information of the prediction unit provided by the video encoding device.
  • the intra-screen prediction unit 235 may include an Adaptive Intra Smoothing (AIS) filter, a reference pixel interpolation unit, and a DC filter.
  • AIS filter is a part that performs filtering on the reference pixels of the current block, and can be applied by determining whether or not to apply the filter according to the prediction mode of the current prediction unit.
  • AIS filtering can be performed on the reference pixel of the current block using the prediction mode and AIS filter information of the prediction unit provided by the video encoding device. If the prediction mode of the current block is a mode that does not perform AIS filtering, the AIS filter may not be applied.
  • the reference pixel interpolator may interpolate the reference pixel to generate a reference pixel in pixel units of an integer value or less. If the prediction mode of the current prediction unit is a prediction mode that generates a prediction block without interpolating the reference pixel, the reference pixel may not be interpolated.
  • the DC filter can generate a prediction block through filtering when the prediction mode of the current block is DC mode.
  • the restored block or picture may be provided to the filter unit 240.
  • the filter unit 240 may include a deblocking filter, an offset correction unit, and an ALF.
  • the deblocking filter of the video decoding device receives information related to the deblocking filter provided by the video encoding device, and the video decoding device can perform deblocking filtering on the corresponding block.
  • the offset correction unit may perform offset correction on the reconstructed image based on the type of offset correction applied to the image during encoding and offset value information.
  • ALF can be applied to the coding unit based on ALF application availability information, ALF coefficient information, etc. provided from the coding device. This ALF information may be included and provided in a specific parameter set.
  • the memory 245 can store the restored picture or block so that it can be used as a reference picture or reference block, and can also provide the restored picture to an output unit.
  • the term coding unit is used as a coding unit for convenience of explanation, but it may also be a unit that performs not only encoding but also decoding.
  • the current block represents an encoding/decoding target block, and depending on the encoding/decoding stage, it may be a coding tree block (or coding tree unit), a coding block (or coding unit), a transform block (or transform unit), or a prediction block. (or prediction unit) or may represent a block to which an in-loop filter is applied.
  • 'unit' may represent a basic unit for performing a specific encoding/decoding process
  • 'block' may represent a pixel array of a predetermined size.
  • ‘block’ and ‘unit’ can be used with the same meaning.
  • a coding block (coding block) and a coding unit (coding unit) may be understood to have equivalent meanings.
  • the picture including the current block will be called the current picture.
  • overlapping data between pictures can be removed through inter prediction.
  • Inter prediction can be performed on a block basis.
  • a prediction block of the current block can be generated from a reference picture using motion information of the current block.
  • the motion information may include at least one of a motion vector, a reference picture index, and a prediction direction.
  • Motion information of the current block can be generated through motion estimation.
  • Figure 3 shows an example in which motion estimation is performed.
  • the search range for motion estimation can be set from the same position as the reference point of the current block in the reference picture.
  • the reference point may be the location of the upper left sample of the current block.
  • a rectangle of size (w0+w01) and (h0+h1) is set as the search range, centered on the reference point.
  • w0, w1, h0, and h1 may have the same value.
  • at least one of w0, w1, h0, and h1 may be set to have a different value from the other.
  • the sizes of w0, w1, h0, and h1 may be determined so as not to exceed a Coding Tree Unit (CTU) boundary, slice boundary, tile boundary, or picture boundary.
  • CTU Coding Tree Unit
  • the cost of each reference block compared to the current block can be measured.
  • the cost can be calculated using the similarity between two blocks.
  • the cost may be calculated based on the absolute sum of difference values between the original samples in the current block and the original samples (or restored samples) in the reference block. The smaller the absolute value sum, the lower the cost can be.
  • the reference block with the optimal cost can be set as the prediction block of the current block.
  • the distance between the current block and the reference block can be set as a motion vector.
  • the x-coordinate difference and y-coordinate difference between the current block and the reference block may be set as a motion vector.
  • the index of the picture containing the reference block specified through motion estimation is set as the reference picture index.
  • the prediction direction can be set based on whether the reference picture belongs to the L0 reference picture list or the L1 reference picture list.
  • motion estimation may be performed for each of the L0 direction and L1 direction.
  • motion information in the L0 direction and motion information in the L1 direction can be generated respectively.
  • Figures 4 and 5 show an example in which a prediction block of the current block is generated based on motion information generated through motion estimation.
  • FIG. 4 shows an example of generating a prediction block through unidirectional (i.e., L0 direction) prediction
  • FIG. 5 shows an example of generating a prediction block through bidirectional (i.e., L0 and L1 directions) prediction.
  • a prediction block of the current block is generated using one piece of motion information.
  • the motion information may include an L0 motion vector, an L0 reference picture index, and prediction direction information indicating the L0 direction.
  • a prediction block is created using two pieces of motion information.
  • a reference block in the L0 direction specified based on motion information in the L0 direction (L0 motion information) is set as an L0 prediction block
  • the L1 direction specified based on motion information in the L1 direction (L1 motion information) is set as an L0 prediction block.
  • the reference block can be used to generate an L1 prediction block.
  • the L0 prediction block and the L1 prediction block can be weighted to generate the prediction block of the current block.
  • the L0 reference picture exists in the previous direction of the current picture (i.e., the POC value is smaller than the current picture), and the L1 reference picture exists in the direction after the current picture (i.e., the current picture has a smaller POC value). It is exemplified as existing in (the POC value is larger than the picture).
  • the L0 reference picture may exist in the direction after the current picture, or the L1 reference picture may exist in the direction before the current picture.
  • both the L0 reference picture and the L1 reference picture may exist in the previous direction of the current picture, or both may exist in the subsequent direction of the current picture.
  • bidirectional prediction may be performed using an L0 reference picture that exists in the direction after the current picture and an L1 reference picture that exists in the direction before the current picture.
  • Motion information of the block on which inter prediction was performed may be stored in memory. At this time, motion information may be stored in sample units. Specifically, motion information of the block to which a specific sample belongs may be stored as motion information of the specific sample. The stored motion information can be used to derive motion information of a neighboring block to be encoded/decoded later.
  • the encoder may signal information encoding a residual sample corresponding to the difference value between the sample of the current block (i.e., the original sample) and the prediction sample and the motion information necessary to generate the prediction block to the decoder.
  • the decoder may decode information about the signaled difference value to derive a difference sample, and add a prediction sample within a prediction block generated using motion information to the difference sample to generate a restored sample.
  • one of a plurality of inter prediction modes may be selected.
  • the plurality of inter prediction modes may include a motion information merge mode and a motion vector prediction mode.
  • the motion vector prediction mode is a mode in which the difference value between a motion vector and a motion vector predicted value is encoded and signaled.
  • the motion vector prediction value may be derived based on motion information of neighboring blocks or neighboring samples adjacent to the current block.
  • Figure 6 shows positions referenced to derive motion vector prediction values.
  • the current block has a size of 4x4.
  • 'LB' represents samples included in the leftmost column and bottommost row in the current block.
  • 'RT' represents the sample included in the rightmost column and topmost row in the current block.
  • A0 to A4 represent samples neighboring to the left of the current block, and B0 to B5 represent samples neighboring to the top of the current block.
  • A1 represents a sample neighboring to the left of LB, and B1 represents a sample neighboring to the top of RT.
  • Col indicates the position of a sample neighboring the bottom right of the current block in the co-located picture.
  • the collocated picture is a different picture from the current picture, and information for specifying the collocated picture can be explicitly encoded and signaled in the bitstream.
  • a reference picture with a predefined reference picture index may be set as a collocated picture.
  • the motion vector prediction value of the current block may be derived from at least one motion vector prediction candidate included in the motion vector prediction list.
  • the number of motion vector prediction candidates that can be inserted into the motion vector prediction list (i.e., the size of the list) may be predefined in the encoder and decoder.
  • the maximum number of motion vector prediction candidates may be two.
  • a motion vector stored at the position of a neighboring sample adjacent to the current block or a scaled motion vector derived by scaling the motion vector may be inserted into the motion vector prediction list as a motion vector prediction candidate.
  • a motion vector prediction candidate can be derived by scanning neighboring samples adjacent to the current block in a predefined order.
  • the earliest discovered available motion vector can be inserted into the motion vector prediction list as a motion vector prediction candidate.
  • a motion vector prediction candidate can be derived based on the available vector found first. Specifically, after scaling the first available motion vector found, the scaled motion vector can be inserted into the motion vector prediction list as a motion vector prediction candidate. At this time, scaling may be performed based on the output order difference between the current picture and the reference picture (i.e., POC difference) and the output order difference between the current picture and the reference picture of the neighboring sample (i.e., POC difference).
  • a motion vector prediction candidate can be derived based on the available vector found first. Specifically, after scaling the first available motion vector found, the scaled motion vector can be inserted into the motion vector prediction list as a motion vector prediction candidate. At this time, scaling may be performed based on the output order difference between the current picture and the reference picture (i.e., POC difference) and the output order difference between the current picture and the reference picture of the neighboring sample (i.e., POC difference).
  • a motion vector prediction candidate can be derived from a sample adjacent to the left of the current block, and a motion vector prediction candidate can be derived from a sample adjacent to the top of the current block.
  • the motion vector prediction candidate derived from the left sample may be inserted into the motion vector prediction list before the motion vector prediction candidate derived from the top sample.
  • the index assigned to the motion vector prediction candidate derived from the left sample may have a smaller value than the motion vector prediction candidate derived from the top sample.
  • the motion vector prediction candidate derived from the top sample may be inserted into the motion vector prediction list before the motion vector prediction candidate derived from the left sample.
  • the motion vector prediction candidate with the highest coding efficiency may be set as the motion vector predictor (MVP) of the current block.
  • index information indicating a motion vector prediction candidate that is set as the motion vector prediction value of the current block among a plurality of motion vector prediction candidates may be encoded and signaled to the decoder.
  • the index information may be a 1-bit flag (eg, MVP flag).
  • the motion vector difference (MVD) which is the difference between the motion vector of the current block and the motion vector predicted value, can be encoded and signaled to the decoder.
  • the decoder can construct a motion vector prediction list in the same way as the encoder. Additionally, index information may be decoded from the bitstream, and one of a plurality of motion vector prediction candidates may be selected based on the decoded index information. The selected motion vector prediction candidate can be set as the motion vector prediction value of the current block.
  • motion vector difference values can be decoded from the bitstream. Afterwards, the motion vector of the current block can be derived by combining the motion vector prediction value and the motion vector difference value.
  • a motion vector prediction list can be generated for each of the L0 direction and L1 direction. That is, the motion vector prediction list may be composed of motion vectors in the same direction. Accordingly, the motion vector of the current block and the motion vector prediction candidates included in the motion vector prediction list have the same direction.
  • the reference picture index and prediction direction information may be explicitly encoded and signaled to the decoder.
  • the reference picture index can be explicitly encoded and signaled to the decoder.
  • the reference picture list includes only one reference picture, encoding/decoding of the reference picture index may be omitted.
  • Prediction direction information may be an index indicating one of L0 unidirectional prediction, L1 unidirectional prediction, or bidirectional prediction.
  • the L0 flag indicating whether prediction in the L0 direction is performed and the L1 flag indicating whether prediction in the L1 direction is performed may be encoded and signaled, respectively.
  • the motion information merge mode is a mode that sets the motion information of the current block to be the same as the motion information of the neighboring block.
  • motion information can be encoded/decoded using a motion information merge list.
  • a motion information merge candidate may be derived based on motion information of a neighboring block or neighboring sample adjacent to the current block. For example, after pre-defining a reference position around the current block, it is possible to check whether motion information exists at the pre-defined reference position. If motion information exists at a predefined reference location, motion information at that location can be inserted into the motion information merge list as a motion information merge candidate.
  • the predefined reference position may include at least one of A0, A1, B0, B1, B5, and Col.
  • motion information merging candidates can be derived in the following order: A1, B1, B0, A0, B5, and Col.
  • the motion information of the motion information merge candidate with the optimal cost can be set as the motion information of the current block.
  • index information eg, merge index
  • a motion information merge candidate selected from among a plurality of motion information merge candidates may be encoded and transmitted to the decoder.
  • a motion information merge list can be constructed in the same way as in the encoder. Then, a motion information merge candidate can be selected based on the merge index decoded from the bitstream. The motion information of the selected motion information merge candidate may be set as the motion information of the current block.
  • the motion information merge list consists of a single list regardless of the prediction direction. That is, the motion information merge candidate included in the motion information merge list may have only L0 motion information or L1 motion information, or may have bidirectional motion information (i.e., L0 motion information and L1 motion information).
  • Motion information of the current block can also be derived using the restored sample area around the current block.
  • the restored sample area used to derive motion information of the current block may be called a template.
  • Figure 7 is a diagram for explaining a template-based motion estimation method.
  • the prediction block of the current block is determined based on the cost between the current block and the reference block within the search range.
  • motion estimation for the current block is based on the cost between a template neighboring the current block (hereinafter referred to as the current template) and a reference template having the same size and shape as the current template. can be performed.
  • the cost may be calculated based on the absolute sum of difference values between restored samples in the current template and restored samples in the reference block. The smaller the absolute value sum, the lower the cost can be.
  • the reference block neighboring the reference template can be set as the prediction block of the current block.
  • motion information of the current block can be set based on the distance between the current block and the reference block, the index of the picture to which the reference block belongs, and whether the reference picture is included in the L0 or L1 reference picture list.
  • the decoder itself can perform motion estimation in the same manner as the encoder. Accordingly, when motion information is derived using a template, there is no need to encode and signal motion information other than information indicating whether the template is used.
  • the current template may include at least one of an area adjacent to the top of the current block or an area adjacent to the left. At this time, the area adjacent to the top may include at least one row, and the area adjacent to the left may include at least one column.
  • Figure 8 shows examples of template configuration.
  • a current template may be constructed following one of the examples shown in Figure 8.
  • the template may be configured only from the area adjacent to the left side of the current block, or the template may be configured only from the area adjacent to the top of the current block.
  • the size and/or shape of the current template may be predefined in the encoder and decoder.
  • index information specifying one of the plurality of template candidates can be encoded and signaled to the decoder.
  • one of a plurality of template candidates may be adaptively selected based on at least one of the size, shape, or location of the current block. For example, if the current block touches the upper border of the CTU, the current template can be constructed only from the area adjacent to the left side of the current block.
  • Template-based motion estimation can be performed for each reference picture stored in the reference picture list.
  • motion estimation may be performed on only some of the reference pictures.
  • motion estimation is performed only on reference pictures with a reference picture index of 0, or only on reference pictures whose reference picture index is smaller than the threshold, or on reference pictures whose POC difference with the current picture is smaller than the threshold. It can be done.
  • the reference picture index can be explicitly encoded and signaled, and then motion estimation can be performed only on the reference picture indicated by the reference picture index.
  • motion estimation can be performed targeting the reference picture of a neighboring block corresponding to the current template. For example, if the template consists of a left neighboring area and a top neighboring area, at least one reference picture can be selected using at least one of the reference picture index of the left neighboring block or the reference picture index of the top neighboring block. Afterwards, motion estimation can be performed on at least one selected reference picture.
  • Information indicating whether template-based motion estimation has been applied may be encoded and signaled to the decoder.
  • the information may be a 1-bit flag. For example, if the flag is true (1), it indicates that template-based motion estimation is applied to the L0 direction and L1 direction of the current block. On the other hand, if the flag is false (0), it indicates that template-based motion estimation is not applied. In this case, motion information of the current block may be derived based on the motion information merging mode or motion vector prediction mode.
  • template-based motion estimation can be applied only when it is determined that the motion information merge mode and motion vector prediction mode are not applied to the current block. For example, when the first flag indicating whether the motion information merge mode is applied and the second flag indicating whether the motion vector prediction mode is applied are both 0, motion estimation based on the template may be performed.
  • template-based motion estimation For each of the L0 direction and the L1 direction, information indicating whether template-based motion estimation has been applied may be signaled. That is, whether template-based motion estimation is applied to the L0 direction and whether template-based motion estimation is applied to the L1 direction can be determined independently of each other. Accordingly, template-based motion estimation may be applied to one of the L0 direction and the L1 direction, while another mode (eg, motion information merge mode or motion vector prediction mode) may be applied to the other direction.
  • another mode eg, motion information merge mode or motion vector prediction mode
  • a prediction block of the current block may be generated based on a weighted sum operation of the L0 prediction block and the L1 prediction block.
  • the prediction block of the current block is based on a weighted sum operation of the L0 prediction block and the L1 prediction block. This can be created. This will be described later through Equation 2.
  • a motion estimation method based on a template may be inserted as a motion information merging candidate in a motion information merging mode or a motion vector prediction candidate in a motion vector prediction mode.
  • whether to apply the template-based motion estimation method may be determined based on whether the selected motion information merge candidate or the selected motion vector prediction candidate indicates the template-based motion estimation method.
  • movement information of the current block can also be generated.
  • Figure 9 is a diagram for explaining a motion estimation method based on a bilateral matching method.
  • the two-way matching method can be performed only when the temporal order of the current picture (i.e., POC) exists between the temporal order of the L0 reference picture and the temporal order of the L1 reference picture.
  • POC temporal order of the current picture
  • the search range can be set for each of the L0 reference picture and L1 reference picture.
  • the L0 reference picture index for identifying the L0 reference picture and the L1 reference picture index for identifying the L1 reference picture may be encoded and signaled, respectively.
  • L1 reference picture can be encoded and signaled, and the L1 reference picture can be selected based on the distance between the current picture and the L0 reference picture (hereinafter referred to as L0 POC difference).
  • L1 POC difference an L1 reference whose absolute value of the distance to the current picture
  • the L1 reference picture that has a different temporal direction from the L0 reference picture can be used for bilateral matching. For example, if the POC of the L0 reference picture is smaller than that of the current picture, one of the L1 reference pictures whose POC is larger than the current picture can be selected.
  • the L1 reference picture index may be encoded and signaled, and the L0 reference picture may be selected based on the distance between the current picture and the L1 reference picture.
  • a two-way matching method may be performed using an L0 reference picture among L0 reference pictures that is closest in distance to the current picture, and an L1 reference picture among L1 reference pictures that is closest in distance to the current picture.
  • two-way A matching method can also be performed.
  • the LX (X is 0 or 1) reference picture is selected based on an explicitly signaled reference picture index, and the L
  • the L0 and/or L1 reference picture may be selected based on the motion information of the neighboring block of the current block.
  • the L0 and/or L1 reference picture to be used for two-way matching can be selected using the reference picture index of the left or top neighboring block of the current block.
  • the search range can be set to within a predetermined range from the collocated block in the reference picture.
  • the search range can be set based on initial motion information.
  • Initial motion information may be derived from a neighboring block of the current block. For example, motion information of the left neighboring block or the top neighboring block of the current block may be set as the initial motion information of the current block.
  • the L0 motion vector and the motion vector in the L1 direction are set in opposite directions. This indicates that the sign of the L0 motion vector and the motion vector in the L1 direction have opposite signs.
  • the size of the LX motion vector may be proportional to the distance (i.e., POC difference) between the current picture and the LX reference picture.
  • L0 reference block the reference block within the search range of the L0 reference picture
  • L1 reference block the reference block within the search range of the L1 reference picture
  • D can be determined by the ratio of the distance between the current picture and the L0 reference picture and the distance between the L1 reference picture and the current picture.
  • the absolute value of the distance between the current picture (T) and the L0 reference picture (T-1) and the distance between the current picture (T) and the L1 reference picture (T+1) The absolute values are mutually identical. Accordingly, in the illustrated example, the L0 motion vector (x0, y0) and the L1 motion vector (x1, y1) have the same size but opposite distances. If an L1 reference picture with a POC of (T+2) was used, the L1 motion vector (x1, y1) will be set to (-2*x0, -2*y0).
  • the L0 reference block and L1 reference block can be set as the L0 prediction block and L1 prediction block of the current block, respectively.
  • the final prediction block of the current block can be generated through a weighted sum operation of the L0 reference block and the L1 reference block.
  • a prediction block of the current block may be generated according to Equation 2, which will be described later.
  • the decoder can perform motion estimation in the same way as the encoder. Accordingly, information indicating whether the two-way motion matching method is applied is explicitly encoded/decoded, while encoding/decoding of motion information such as motion vectors can be omitted. As described above, at least one of the L0 reference picture index or the L1 reference picture index may be explicitly encoded/decoded.
  • information indicating whether the two-way matching method has been applied may be explicitly encoded/decoded, but if the two-way matching method has been applied, the L0 motion vector or the L1 motion vector may be explicitly encoded and signaled. If the L0 motion vector is signaled, the L1 motion vector can be derived based on the POC difference between the current picture and the L0 reference picture and the POC difference between the current picture and the L1 reference picture. If the L1 motion vector is signaled, the L0 motion vector can be derived based on the POC difference between the current picture and the L0 reference picture and the POC difference between the current picture and the L1 reference picture. At this time, the encoder can explicitly encode the smaller one of the L0 motion vector and the L1 motion vector.
  • Information indicating whether the two-way matching method has been applied may be a 1-bit flag. As an example, if the flag is true (eg, 1), it may indicate that the two-way matching method is applied to the current block. If the flag is false (eg, 0), it may indicate that the two-way matching method is not applied to the current block. In this case, motion information merge mode or motion vector prediction mode may be applied to the current block.
  • the two-way matching method can be applied only when it is determined that the motion information merge mode and motion vector prediction mode are not applied to the current block. For example, when the first flag indicating whether the motion information merge mode is applied and the second flag indicating whether the motion vector prediction mode is applied are both 0, the two-way matching method may be applied.
  • the two-way matching method may be inserted as a motion information merge candidate in the motion information merge mode or a motion vector prediction candidate in the motion vector prediction mode.
  • whether to apply the two-way matching method may be determined based on whether the selected motion information merge candidate or the selected motion vector prediction candidate indicates the two-way matching method.
  • the temporal order of the current picture must exist between the temporal order of the L0 reference picture and the temporal order of the L1 reference picture. It is also possible to generate a prediction block of the current block by applying a one-way matching method that does not apply the constraints of the above two-way matching method.
  • a one-way matching method two reference pictures whose temporal order (i.e., POC) is smaller than that of the current block or two reference pictures whose temporal order is larger than the current block can be used.
  • both reference pictures may be derived from the L0 reference picture list or the L1 reference picture list.
  • one of the two reference pictures may be derived from the L0 reference picture list, and the other may be derived from the L1 reference picture list.
  • Figure 10 is a diagram for explaining a motion estimation method based on a unidirectional matching method.
  • the one-way matching method can be performed based on two reference pictures with a POC smaller than the current picture (i.e., Forward reference pictures) or two reference pictures with a POC larger than the current picture (i.e., Backward reference pictures).
  • FIG. 10 it is illustrated that motion estimation based on a unidirectional matching method is performed based on a first reference picture (T-1) and a second reference picture (T-2) whose POC is smaller than the current picture (T).
  • the first reference picture index for identifying the first reference picture and the second reference picture index for identifying the second reference picture may be encoded and signaled, respectively.
  • the reference picture with a smaller POC difference from the current picture can be set as the first reference picture.
  • only reference pictures that have a larger POC difference with the current picture than the first reference picture can be set as the second reference picture.
  • the second reference picture index rearranges reference pictures that have the same temporal direction as the first reference picture and have a larger POC difference with the current picture than the first reference picture, and then uses the index of one of the realigned reference pictures. It can be set to point to
  • the reference picture with a larger POC difference from the current picture among the two reference pictures may be set as the first reference picture.
  • the second reference picture index is one of the rearranged reference pictures after rearranging reference pictures that have the same temporal direction as the first reference picture and have a smaller POC difference with the current picture than the first reference picture. It can be set to point to the index of .
  • a unidirectional matching method may be performed using a reference picture assigned a predefined index in the reference picture list and a reference picture having the same temporal direction.
  • a reference picture with an index of 0 in the reference picture list is set as the first reference picture
  • the reference picture with the smallest index among reference pictures with the same temporal direction as the first reference picture in the reference picture list is set as the second reference picture. You can select .
  • Both the first reference picture and the second reference picture can be selected from the L0 reference picture list or the L1 reference picture list.
  • two L0 reference pictures are shown as being used in the one-way matching method.
  • the first reference picture may be selected from the L0 reference picture list
  • the second reference picture may be selected from the L1 reference picture list.
  • Information indicating whether the first reference picture and/or the second reference picture belongs to the L0 reference picture list or the L1 reference picture list may be additionally encoded/decoded.
  • unidirectional matching can be performed using one of the L0 reference picture list and the L1 reference picture list set as default.
  • two reference pictures may be selected from the L0 reference picture list and the L1 reference picture list, whichever has a larger number of reference pictures.
  • the search range within the first reference picture and the second reference picture can be set.
  • the search range can be set to within a predetermined range from the collocated block in the reference picture.
  • the search range can be set based on initial motion information.
  • Initial motion information may be derived from a neighboring block of the current block. For example, motion information of the left neighboring block or the top neighboring block of the current block may be set as the initial motion information of the current block.
  • motion estimation can be performed using the cost between the first reference block within the search range of the first reference picture and the second reference block within the search range of the second reference picture.
  • the size of the motion vector must be set to increase in proportion to the distance between the current picture and the reference picture.
  • the second reference block when a first reference block whose vector with the current picture is (x, y) is selected, the second reference block must be spaced apart from the current block by (Dx, Dy).
  • D may be determined by the ratio of the distance between the current picture and the first reference picture and the distance between the current picture and the second reference picture.
  • the distance between the current picture and the first reference picture i.e., POC difference
  • the distance between the current picture and the second reference picture i.e., POC difference
  • the first motion vector for the first reference block in the first reference picture is (x0, y0)
  • the second motion vector (x1, y1) for the second reference block in the second reference picture is ( 2x0, 2y0).
  • the first reference block and the second reference block with the optimal cost can be set as the first and second prediction blocks of the current block, respectively.
  • the final prediction block of the current block can be generated through a weighted sum operation of the first prediction block and the second prediction block.
  • a prediction block of the current block may be generated according to Equation 2, which will be described later.
  • the decoder can perform motion estimation in the same way as the encoder. Accordingly, information indicating whether the unidirectional motion matching method is applied is explicitly encoded/decoded, while encoding/decoding of motion information such as motion vectors can be omitted. As described above, at least one of the first reference picture index or the second reference picture index may be explicitly encoded/decoded.
  • information indicating whether the unidirectional matching method has been applied may be explicitly encoded/decoded, but if the unidirectional matching method has been applied, the first motion vector or the second motion vector may be explicitly encoded and signaled.
  • the first motion vector is signaled
  • the second motion vector may be derived based on the POC difference between the current picture and the first reference picture and the POC difference between the current picture and the second reference picture.
  • the first motion vector may be derived based on the POC difference between the current picture and the first reference picture and the POC difference between the current picture and the second reference picture.
  • the encoder can explicitly encode the smaller one of the first motion vector and the second motion vector.
  • Information indicating whether the one-way matching method has been applied may be a 1-bit flag. As an example, if the flag is true (eg, 1), it may indicate that the one-way matching method is applied to the current block. If the flag is false (eg, 0), it may indicate that the one-way matching method is not applied to the current block. In this case, motion information merge mode or motion vector prediction mode may be applied to the current block.
  • the one-way matching method can be applied only when it is determined that the motion information merge mode and motion vector prediction mode are not applied to the current block. For example, when the first flag indicating whether the motion information merge mode is applied and the second flag indicating whether the motion vector prediction mode is applied are both 0, a one-way matching method may be applied.
  • the unidirectional matching method may be inserted as a motion information merge candidate in the motion information merge mode or a motion vector prediction candidate in the motion vector prediction mode.
  • whether to apply the unidirectional matching method may be determined based on whether the selected motion information merge candidate or the selected motion vector prediction candidate indicates the unidirectional matching method.
  • the position of each pixel in the picture is specified as an integer.
  • the movement of an object between screens may not be expressed as an integer position.
  • interpolation can be performed on the reference picture to search for a motion vector in fractional pixel units.
  • Figures 11 and 12 show an example in which a prediction block is generated according to the precision of the motion vector.
  • FIG. 11 shows the position of the current block in the current picture
  • FIG. 12 shows an example of obtaining a prediction block according to a motion vector.
  • Figure 12 (a) shows an example where the motion vector precision is an integer pixel unit
  • Figures 12 (b) and (c) show an example where the motion vector precision is 1/2 pixel unit and 1/2 pixel unit, respectively.
  • /4 This shows an example in pixel units.
  • motion vector precision may be set to 1/8 pixel unit, 1/16 pixel unit, or 1/32 pixel unit.
  • a reference block composed of integer position samples can be set as the prediction block of the current block.
  • a reference block composed of fractional position samples can be set as the prediction block of the current block. You can. At this time, fractional position samples within the reference block may be generated by interpolating integer position samples.
  • the interpolation filter can have a size of 4 taps or 8 taps.
  • fractional position samples may be generated through linear interpolation using only integer position samples adjacent to the fractional position.
  • Information indicating the motion vector precision of the current block may be encoded and signaled. For example, after assigning a different index to each of a plurality of motion vector precision candidates, the index of the motion vector precision candidate corresponding to the motion vector precision of the current block can be encoded and signaled.
  • the number and/or type of available motion vector candidates may be determined based on at least one of the size of the current block, the shape of the current block, a reference picture, or a motion compensation model.
  • the motion compensation model may include at least one of a translation model, a zooming model, or a rotation model.
  • a motion compensation model that combines a translation model with at least one of a zooming model or a rotation model may be called an affine model.
  • An index indicating one of the motion vector candidates available for the current block may be encoded. Depending on the number of motion vector candidates available for the current block, the maximum number of bits required to encode the index can be determined.
  • the motion vector By adjusting the precision of the motion vector, the motion vector can be searched more precisely, and thus the prediction accuracy for the current block can be improved.
  • a motion vector expressed as a fractional position may be scaled up and encoded as an integer.
  • Compensation for the movement of the object includes a translation model to compensate for the linear movement of the object (e.g., movement in the horizontal and/or vertical direction), a zooming model to compensate for changes in the size of the object, and a rotational movement of the object. It may be performed based on at least one of the compensating rotation models.
  • zooming may indicate size enlargement or size reduction.
  • Figure 13 shows an example in which motion compensation is performed based on a translation model and a zooming model for the current block.
  • the current block has a size of 4x4, as shown in FIG. 11.
  • variable ⁇ represents the size adjustment parameter.
  • the size of the reference block can be derived by multiplying the size of the current block by the variable ⁇ .
  • a size adjustment parameter ⁇ less than 1 indicates that the reference block is smaller than the current block, and a size adjustment parameter ⁇ greater than 1 indicates that the reference block is larger than the current block.
  • Figures 13 (a) and (b) show an example of a case where the size control parameter ⁇ is less than 1, and Figure 13 (c) shows an example of a case where the size control parameter ⁇ is greater than 1.
  • the upper left location of the reference block can be specified. Specifically, a position spaced apart by a motion vector from the position corresponding to the upper left sample of the current block in the reference picture can be set as the upper left position of the reference block. Afterwards, according to the size adjustment parameters, a reference block can be set whose width and height are ⁇ times the width and height of the current block, respectively. Fractional position samples within a reference block can be generated by interpolating integer position samples.
  • the reference block derived by the motion vector and size adjustment parameter may be set as the prediction block of the current block.
  • information about the size adjustment parameter ⁇ may be encoded and signaled.
  • a different index is assigned to each of the plurality of resizing parameter candidates, and the index specifying the resizing parameter candidate applied to the current block may be encoded and signaled.
  • the size adjustment parameter of the current block may be derived based on the size adjustment parameter of the neighboring block.
  • the size adjustment parameter of a neighboring block at a predefined position can be set as the size adjustment parameter of the current block.
  • the size adjustment parameter of the first available neighbor block searched can be set as the size adjustment parameter of the current block.
  • the size control parameter of a neighboring block can be set as a size control parameter candidate.
  • a resizing parameter candidate list including a plurality of resizing parameter candidates can be generated by sequentially searching a plurality of neighboring blocks.
  • One of the plurality of size control parameter candidates included in the plurality of size control parameter candidate lists can be set as the size control parameter of the current block.
  • an index indicating a candidate that is the same as the size adjustment parameter of the current block among a plurality of size adjustment parameter candidates may be encoded and signaled.
  • the neighboring block used to derive the size adjustment parameter of the current block may include at least one of a top neighboring block, a left neighboring block, an upper left neighboring block, an upper right neighboring block, or a lower left neighboring block.
  • Figure 14 shows an example in which motion compensation is performed based on a translation model and a rotation model for the current block.
  • the current block has a size of 4x4, as shown in FIG. 11.
  • the location of the temporary block in the reference picture can be specified based on the motion vector of the current block. Specifically, from the position corresponding to the upper left sample of the current block in the reference picture, the block position that uses the upper left sample as the position spaced apart by the motion vector can be specified.
  • the temporary block can be rotated.
  • the block at the rotated position may be set as a reference block, and the reference block may be set as a prediction block of the current block.
  • a rotation matrix can be used. That is, the prediction sample for the current block can be set to a sample of the position obtained by applying a rotation matrix to the sample position in the temporary block.
  • Equation 1 represents the rotation matrix
  • (pos_x, pos_y) represents the position of the sample within the temporary block. That is, (pos_x, pos_y) can be derived by adding a motion vector to the position of the prediction target sample in the current block.
  • the sample value at the (pos_x', pos_y') position in the reference picture may be set as the value of the prediction sample for the position of the prediction target sample. (pos_x', pos_y') If the position is a fractional position, a sample at that position can be generated by interpolating integer position samples.
  • information indicating the rotation angle ⁇ may be encoded and signaled.
  • the index of the rotation angle candidate corresponding to the rotation angle of the current block may be encoded and signaled.
  • the rotation angle of the current block may be derived based on the rotation angle of the neighboring block.
  • the rotation angle of a neighboring block at a predefined position can be set to the rotation angle of the current block.
  • the rotation angle of the first available available neighboring block searched can be set to the rotation angle of the current block.
  • the rotation angle of a neighboring block can be set as a rotation angle candidate.
  • a plurality of neighboring blocks can be sequentially searched to generate a rotation angle candidate list including a plurality of rotation angle candidates.
  • One of the plurality of rotation angle candidates included in the plurality of rotation angle candidate lists can be set as the rotation angle of the current block.
  • an index indicating a candidate that is the same as the rotation angle of the current block among a plurality of rotation angle candidates may be encoded and signaled.
  • the neighboring block used to derive the rotation angle of the current block may include at least one of a top neighboring block, a left neighboring block, an upper left neighboring block, an upper right neighboring block, or a lower left neighboring block.
  • motion compensation for the current block may be performed by simultaneously applying the translation model, zooming model, and rotation model.
  • the motion vector precision for the current block or the number and/or type of motion vector precision candidates available for the current block may be determined differently depending on the motion compensation model.
  • the number and/or type of motion vector precision candidates available for the current block may be different between the case where only the translation model is applied and the case where at least one of the zooming model or the rotation model is applied.
  • a translational model when a translational model is applied to the current block, more than 1/4 pixel candidates may be available for the current block.
  • candidates of 1/16 pixel unit or more may be available for the current block.
  • the motion vector precision of the current block may be set in units of 1/4 pixel.
  • the motion vector precision of the current block may be set in units of 1/16 pixel.
  • available motion vector precision or available motion vector precision candidates for each motion compensation model may be previously stored in the encoder and decoder.
  • information indicating available motion vector precision or available motion vector precision candidates for each motion compensation model may be encoded and signaled through the upper header.
  • motion compensation can be performed for an affine model in which a zooming model and/or a rotation model are added to the translational model.
  • the control point may correspond to the corner of the current block.
  • at least one of a motion vector in the upper left corner, a motion vector in the upper right corner, or a motion vector in the lower left corner may be used.
  • control point motion vector the motion vector of the control point.
  • Figures 15 and 16 show an example of generating a prediction block for the current block using control point motion vectors.
  • the current block has a size of 4x4, as shown in FIG. 11.
  • Figure 17 shows an example of generating a prediction block for the current block using three control point motion vectors.
  • translational, zooming, and rotational motion compensation for the current block can be performed using two control point motion vectors or three control point motion vectors.
  • Information indicating the number of control point motion vectors may be encoded and signaled.
  • the information may be signaled in block units.
  • the information may indicate whether two control point motion vectors or three control point motion vectors are used in the current block.
  • the number of control point motion vectors may be adaptively determined based on at least one of the size or shape of the current block.
  • the number of control point motion vectors for the current block may be set equal to the number of control point motion vectors of the neighboring block.
  • Equation 2 represents an equation for deriving a motion vector for each sample using two control point motion vectors.
  • (mv x , mv y ) represents the motion vector at the (x, y) position within the current block.
  • (mv Ax , mv Ay ) represents the first control point motion vector (A)
  • (mv Bx , mv By ) represents the second control point motion vector (B).
  • W represents the width of the current block.
  • a motion vector for each sample can be derived using Equation 3 below.
  • Equation 3 (mv Cx , mv Cy ) represents the third control point motion vector (C).
  • motion compensation can be performed for each sample, as in the example shown in FIG. 16.
  • the reference sample indicated by the motion vector of the prediction target sample can be set as the prediction sample for the prediction target sample.
  • integer position samples can be interpolated to generate a fractional position sample, and the generated fractional position sample can be set as a prediction sample for the prediction target sample.
  • the precision of the motion vector for each sample may be different.
  • the motion vector for the first prediction target sample may be derived in 1/2 pixel units, while the motion vector for the second prediction target sample may be derived in 1/4 pixel units.
  • fractional position samples can be generated according to the motion vector precision for each prediction target sample.
  • the motion vector of the prediction target sample may be adjusted to match the reference motion vector precision, and then a prediction sample for the prediction target sample may be derived based on the adjusted motion vector.
  • the reference motion vector precision is 1/2
  • the motion vector for the second prediction target sample can be adjusted in units of 1/4 pixel.
  • the reference motion vector precision can be determined on a block basis. Alternatively, the precision of control point motion vectors and the reference motion vector precision can be set. Alternatively, in the encoder and decoder, the reference motion vector precision may be predefined.
  • motion vectors may be derived on a sub-block basis.
  • Figure 18 shows an example in which a motion vector is derived on a sub-block basis.
  • the size and/or shape of the subblock may be predefined in the encoder and decoder.
  • a subblock may be a square block of 2x2 or 4x4 size.
  • the size and/or shape of the sub-block may be adaptively determined according to the size and/or shape of the current block. For example, if the current block is square, the sub-block may also be square. On the other hand, if the current block is non-square, the sub-block may also be non-square.
  • information about at least one of the division method or division type of the current block may be explicitly encoded and signaled.
  • information about at least one of the size of the subblock, the shape of the subblock, the location of the dividing line dividing the current block, or the number of dividing lines may be explicitly encoded and signaled.
  • the information may be encoded and signaled in block units, or may be encoded and signaled through a higher header.
  • the motion vector of the subblock can be derived using the coordinates of a predefined position within the subblock.
  • the predefined location may be one of the location of the top left sample, the location of the top right sample, the location of the bottom left sample, the location of the bottom right sample, or the center location within the subblock.
  • the motion vector of the subblock can be derived.
  • a motion vector can be derived in sub-block units based on an affine motion model.
  • a motion vector can be derived on a sub-block basis using a collocated picture.
  • deriving a motion vector in sub-block units using a collocate picture can be called SbTMVP (Sub-block Temporal Motion Vector Prediction).
  • the collocated picture may be one of the reference pictures included in the reference picture list.
  • a picture with an index of 0 in the reference picture list may be selected as a collocated picture.
  • information indicating the index of a reference picture set as a collocated picture in the reference picture list may be explicitly encoded and signaled.
  • Figures 19 and 20 show an example in which a motion vector is derived on a sub-block basis within the current block when SbTMVP is applied.
  • the size and/or shape of the subblock may be predefined in the encoder and decoder.
  • the size and/or shape of the sub-block may be adaptively determined according to the size and/or shape of the current block. For example, if at least one of the width or height of the current block is greater than the threshold, the size of the subblock may be set to 8x8. Otherwise, the size of the subblock may be set to 4x4.
  • information indicating the size and/or shape of the subblock may be explicitly encoded and signaled.
  • the size of the current block is 16x16 and the size of the subblock is 4x4.
  • the initial motion vector of the current block can be derived.
  • the initial motion vector may be derived based on at least one of a motion vector prediction list or a motion information merge list.
  • an index indicating one of the motion vector prediction candidates included in the motion vector prediction list may be encoded and signaled.
  • the initial motion vector can be derived by adding the motion vector difference value to the motion vector prediction candidate indicated by the index. Meanwhile, the motion vector difference value may also be explicitly encoded and signaled.
  • the encoding of the index may be omitted, and a motion vector prediction candidate with a predefined index in the motion vector prediction list may be set as the prediction value for the initial motion vector.
  • the motion vector prediction candidate with a predefined index may be a motion vector prediction candidate with an index of 0 or a motion vector prediction candidate with the largest index.
  • an index indicating one of the motion information merge candidates included in the motion information merge list may be encoded and signaled.
  • the initial motion vector may be set to be the same as the motion vector of the motion information merge candidate indicated by the index.
  • the encoding of the index may be omitted, and the initial motion vector may be derived based on a motion information merge candidate with a predefined index in the motion information merge list.
  • the motion information merging candidate with a predefined index may be a motion information merging candidate with an index of 0 or a motion information merging candidate with the largest index.
  • the initial motion vector can be derived using the motion vector of a neighboring block at a predefined position.
  • the neighboring block at the predefined position may be a left neighboring block or a top neighboring block.
  • the motion vector of a neighboring block at a predefined position can be set as a predicted value of the initial motion vector, and a difference value can be added to the predicted value to derive the initial motion vector.
  • the motion vector of a neighboring block at a predefined position can be set as the initial motion vector.
  • the initial motion vector may be derived using a template-based motion estimation method (i.e., template matching method) or bilateral matching.
  • the precision of the initial motion vector may be predefined in the encoder and decoder.
  • the precision of the initial motion vector may be fixed in integer pixel units.
  • information indicating the precision of the initial motion vector may be explicitly encoded and signaled.
  • the information may be an index indicating one of a plurality of motion vector precision candidates.
  • motion vector prediction candidates can be derived based on the motion vector precision of the initial motion vector. That is, after adjusting the motion vector prediction candidate according to the motion vector precision of the initial motion vector, the adjusted initial motion vector prediction candidate can be inserted into the motion vector prediction list.
  • motion information merge candidates can be derived based on the motion vector precision of the initial motion vector. That is, after adjusting the motion information merge candidate according to the motion vector precision of the initial motion vector, the adjusted initial motion information merge candidate can be inserted into the motion information merge list.
  • the initial motion vector may not be derived from the motion information merge candidate.
  • an index indicating one of the plurality of candidates may be encoded and signaled.
  • the initial motion vector can be derived from the candidate with the smallest index or the candidate with the largest index among the plurality of candidates. there is.
  • the motion information merge candidate has both motion information in the L0 direction and motion information in the L1 direction
  • one of the motion information in the L0 direction and the motion information in the L1 direction is selected according to the preset priority, and from the selected motion information , the initial motion vector can be derived.
  • the priority may be determined based on at least one of the size of the motion vector of the motion merge candidate, the index of the reference picture of the motion merge candidate, or whether the reference picture of the motion merge candidate is the same as the collocated picture.
  • it may be set to always derive the initial motion vector based on motion information in the L0 direction.
  • motion estimation can be performed according to the precision of the initial motion vector. For example, when the precision of the initial motion vector is in integer pixel units, motion estimation based on template matching can also be performed only at integer positions.
  • motion estimation can be performed according to the precision of the initial motion vector.
  • a motion vector for the L0 direction (L0 motion vector) and a motion vector for the L1 direction (L1 motion vector) are derived.
  • one of the L0 motion vector and the L1 motion vector can be set as the initial motion vector according to the preset priority.
  • it may be set to always derive the initial motion vector based on motion information in the L0 direction.
  • information indicating which of the L0 motion vector and the L1 motion vector is set as the initial motion vector may be encoded and signaled.
  • the position of the collocated block within the collocated block can be determined using the initial motion vector.
  • a block located at a distance equal to the initial motion vector from the position corresponding to the current block in the reference picture may be set as a collocated block.
  • the location of the collocated block may be determined based on a predefined location within the current block.
  • the predefined position may be an upper left position, an upper right position, a lower left position, a lower right position, or a central position.
  • the collocated block can be divided into a plurality of collocated sub-blocks. Additionally, the motion vector of each of the collocated sub-blocks in the collocated block can be set to the motion vector of each of the sub-blocks in the current block.
  • the positions of collocated sub-blocks corresponding to each sub-block in the current block in the collocated picture may be determined using the initial motion vector.
  • the location of the collocated subblock may be derived based on a predefined location within the subblock.
  • the predefined position may be an upper left position, an upper right position, a lower left position, a lower right position, or a central position.
  • the motion vector of the collocated sub-block corresponding to the sub-block can be set as the motion vector of the sub-block.
  • a motion vector stored in a collocated sub-block at a position corresponding to a predefined position within the sub-block can be set as the motion vector of the sub-block.
  • a predefined motion vector can be set as the motion vector of the sub-block.
  • the predefined motion vector may be a zero vector (ie, (0, 0)) or an initial motion vector.
  • the motion vector of the subblock may be derived from another location within the collocated subblock.
  • a motion vector does not exist at that position.
  • the predefined position is the central position (eg, c10 in FIG. 20)
  • the motion vector of the sub-block cannot be derived.
  • the motion vector of the sub-block can be derived based on the motion vector stored at a position different from the center position.
  • the motion vector of the sub-block can be derived from a motion vector stored in a position adjacent to the center position (eg, top adjacent position c6, left adjacent position c9, or upper left adjacent position c5).
  • the samples in the collocated sub-block can be searched according to the scan order, and then the first available motion vector found can be set as the motion vector of the sub-block.
  • the scan order may be horizontal scan, vertical scan, diagonal scan, or raster scan.
  • the motion vector of the sub-block can be set to the motion vector of the collocated block.
  • a motion vector stored in a location corresponding to a predefined position in the current block within the collocated block can be set as the motion vector of the sub-block.
  • a motion vector can be derived on a sub-block basis using an affine motion model or SbTMVP.
  • motion compensation may be performed for each sub-block based on the motion vector of each sub-block.
  • the prediction block By performing motion compensation on each of the sub-blocks, a prediction block for the current block can be obtained. That is, the prediction block may be composed of prediction samples of each sub-block.
  • a method is provided to generate a plurality of prediction blocks for a current block and then weight sum the plurality of prediction blocks to remove discontinuities occurring at boundaries between sub-blocks.
  • the first prediction block for the current block can be obtained. That is, by performing motion compensation on each of the sub-blocks generated by applying the first partition type, the first prediction block for the current block can be obtained.
  • a second prediction block for the current block can be obtained. That is, by performing motion compensation on each of the sub-blocks generated by applying the second partition type, the second prediction block for the current block can be obtained.
  • the first prediction block and the second prediction block can be weighted to obtain the final prediction block for the current block.
  • At least one of the size and/or shape of the sub-block created by splitting the current block and the number and/or location of split lines dividing the current block may be different.
  • Figure 21 is a diagram illustrating a first division type and a second division type.
  • the first division type shown in (a) of FIG. 21 represents a division method in which the current block is evenly divided into subblocks of 4x4 size.
  • the horizontal division line and vertical division line dividing the current block have an offset interval of 2 compared to the horizontal division line and vertical division line in the first division type, respectively. It is shown that it is located with . That is, when the second division type is applied, the horizontal division lines of the current block start at the (0, 2) position and are spaced apart by 4 in the y-axis direction, and the vertical division lines of the current block are (2, Starting from position 0), it may be spaced apart by 4 in the x-axis direction.
  • sub-blocks located at the boundary of the current block may be derived to have a size of 2x2, 2x4, or 4x2.
  • the final prediction block for the current block can be obtained by performing a weighted sum operation on the first prediction block obtained by applying the first partition type and the second prediction block obtained by applying the second partition type.
  • FIG. 22 is for explaining a weighted sum operation for a first prediction block obtained based on the first partition type shown in FIG. 21 and a second prediction block obtained based on the second partition type.
  • the boundary positions between sub-blocks are continuously distributed to specific sub-blocks under the second partition type.
  • prediction sample A and prediction sample B each belong to different subblocks, but when the second partition type is applied, prediction sample A and prediction sample B B belongs to one subblock.
  • the discontinuity existing at the boundary between sub-blocks can be removed.
  • the first weight assigned to the first prediction block and the second weight assigned to the second prediction block may be set to the same value. That is, both the first weight and the second weight may be 1/2.
  • the first weight and the second weight can be changed to integers, and the result of the weighted sum calculation can be shifted to the right to obtain the final prediction sample.
  • the result of the weighted sum operation can be shifted to the right by N to obtain the final prediction sample.
  • one of the first weight and the second weight can be determined using the weight candidate list.
  • an index indicating one of the weight candidates included in the weight candidate list may be encoded and signaled.
  • one of the first weight and the second weight may be set to be the same as the weight candidate indicated by the index, and the other may be derived by differentiating the weight candidate indicated by the index from a predefined constant.
  • the predefined constant may be an integer expressed as a power of 2, such as 1, 2, 4, 8, or 16.
  • the first weight applied to the first prediction sample in the first prediction block and the second weight applied to the second prediction sample in the second prediction block can be adaptively determined. For example, if the size of the first sub-block containing the current prediction position when applying the first partition type is larger than the size of the second sub-block containing the current prediction position when applying the second partition type, the 1 Weight can be set to a value greater than the second weight.
  • a first weight applied to the first prediction sample in the first prediction block and a second weight applied to the second prediction sample in the second prediction block, based on whether the current prediction position is located at the boundary of the subblock. can be adaptively determined.
  • the first weight may be set to a value smaller than the second weight.
  • the first prediction block and the second prediction block can be obtained by applying an affine model or SbTMVP to the current block, respectively.
  • a plurality of prediction blocks may be obtained using a plurality of motion information derivation methods.
  • a first prediction block may be obtained using a first motion information derivation method
  • a second prediction block may be obtained using a second motion information derivation method that is different from the first motion information derivation method
  • the first motion information derivation method and the second motion information derivation method may differ in at least one of the positions of the samples used to derive the motion compensation model or the motion vector.
  • the first motion information derivation method may be an affine model
  • the second motion information derivation method may be the SbTMVP method.
  • the first motion information derivation method is to derive a motion vector based on the center position of the sub-block (c10 in FIG. 20)
  • the second motion information derivation method is to derive the motion vector based on the center position of the sub-block (c10 in FIG. 20).
  • the motion vector may be derived based on c5) of .
  • a plurality of prediction blocks may be obtained using a plurality of motion information derivation methods while maintaining the same partitioning method for the current block.
  • Figure 23 shows an example of obtaining a plurality of prediction blocks while keeping the partitioning method the same.
  • the current block can be equally divided into sub-blocks of MxM size, and then the first prediction block can be obtained based on the first motion information derivation method.
  • the second prediction block can be obtained by applying the same partition type and using the second motion information derivation method.
  • the final prediction block for the current block may be obtained.
  • Obtaining multiple prediction blocks may be performed for L0 prediction and L1 prediction respectively. For example, when the L0 prediction flag for the current block is 1, in the L0 direction, the first L0 prediction block and the second L0 prediction block are obtained, and then the first L0 prediction block and the second L0 prediction block are weighted and added. , the final L0 prediction block can be obtained. In addition, when the L1 prediction flag for the current block is 1, in the L1 direction, the first L1 prediction block and the second L1 prediction block are obtained, and then the first L1 prediction block and the second L1 prediction block are weighted, The final L1 prediction block can be obtained.
  • the final prediction block for the current block can be obtained based on a weighted sum operation of the final L0 prediction block and the final L1 prediction block.
  • each of the components (e.g., units, modules, etc.) constituting the block diagram in the above-described disclosure may be implemented as a hardware device or software, and a plurality of components may be combined to form a single hardware device or software. It could be.
  • the hardware device may include at least one of a processor for performing operations, a memory for storing data, a transmitter for transmitting data, and a receiver for receiving data.
  • the above-described disclosure may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded on a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination.
  • a computer-readable recording medium that stores a bitstream generated by the above-described encoding method.
  • the bitstream may be transmitted by an encoding device, and the decoding device may receive the bitstream and decode the image.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floptical disks. media), and hardware devices specifically configured to store and perform program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc.
  • the hardware devices may be configured to operate as one or more software modules to perform processing according to the present disclosure, and vice versa.
  • the present disclosure may be applied to computing or electronic devices capable of encoding/decoding video signals.

Landscapes

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

Abstract

본 개시에 따른 영상 복호화 방법은, 현재 블록에 대한 제1 예측 블록을 획득하는 단계, 상기 현재 블록에 대한 제2 예측 블록을 획득하는 단계, 및 상기 제1 예측 블록 및 상기 제2 예측 블록의 가중합 연산에 기반하여, 상기 현재 블록에 대한 최종 예측 블록을 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 예측 블록은, 상기 현재 블록에 제1 분할 타입을 적용하였을 때 생성되는 제1 서브 블록들 각각에 대한 움직임 보상을 수행하여 획득되고, 상기 제2 예측 블록은, 상기 현재 블록에 제2 분할 타입을 적용하였을 때 생성되는 제2 서브 블록들 각각에 대한 움직임 보상을 수행하여 획득된 것일 수 있다.

Description

영상 부호화/복호화 방법 및 비트스트림을 저장하는 기록 매체
본 개시는 비디오 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 영상 및 UHD(Ultra High Definition) 영상과 같은 고해상도, 고품질의 영상에 대한 수요가 다양한 응용 분야에서 증가하고 있다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상 데이터에 비해 상대적으로 데이터량이 증가하기 때문에 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 데이터를 전송하거나 기존의 저장 매체를 이용해 저장하는 경우, 전송 비용과 저장 비용이 증가하게 된다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질화 됨에 따라 발생하는 이러한 문제들을 해결하기 위해서는 고효율의 영상 압축 기술들이 활용될 수 있다.
영상 압축 기술로 현재 픽쳐의 이전 또는 이후 픽쳐로부터 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 화면 간 예측 기술, 현재 픽쳐 내의 화소 정보를 이용하여 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 화면 내 예측 기술, 출현 빈도가 높은 값에 짧은 부호를 할당하고 출현 빈도가 낮은 값에 긴 부호를 할당하는 엔트로피 부호화 기술 등 다양한 기술이 존재하고 이러한 영상 압축 기술을 이용해 영상 데이터를 효과적으로 압축하여 전송 또는 저장할 수 있다.
한편, 고해상도 영상에 대한 수요가 증가함과 함께, 새로운 영상 서비스로서 입체 영상 컨텐츠에 대한 수요도 함께 증가하고 있다. 고해상도 및 초고해상도의 입체 영상 콘텐츠를 효과적으로 제공하기 위한 비디오 압축 기술에 대하여 논의가 진행되고 있다.
본 개시는 복호화기 측에서 기 복원된 픽처를 기반으로 움직임 추정을 수행하는 방법 및 이를 수행하기 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시는 복수 인터 예측 모드들을 조합하여, 예측 정확도를 높이는 방법 및 이를 수행하기 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시는 복수의 예측 블록들을 이용하여, 서브 블록 경계에서의 불연속성을 제거하는 방법 및 이를 수행하기 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법은, 현재 블록에 대한 제1 예측 블록을 획득하는 단계; 상기 현재 블록에 대한 제2 예측 블록을 획득하는 단계; 및 상기 제1 예측 블록 및 상기 제2 예측 블록의 가중합 연산에 기반하여, 상기 현재 블록에 대한 최종 예측 블록을 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 예측 블록은, 상기 현재 블록에 제1 분할 타입을 적용하였을 때 생성되는 제1 서브 블록들 각각에 대한 움직임 보상을 수행하여 획득되고, 상기 제2 예측 블록은, 상기 현재 블록에 제2 분할 타입을 적용하였을 때 생성되는 제2 서브 블록들 각각에 대한 움직임 보상을 수행하여 획득된 것일 수 있다.
본 개시에 따른 영상 부호화 방법은, 현재 블록에 대한 제1 예측 블록을 획득하는 단계; 상기 현재 블록에 대한 제2 예측 블록을 획득하는 단계; 및 상기 제1 예측 블록 및 상기 제2 예측 블록의 가중합 연산에 기반하여, 상기 현재 블록에 대한 최종 예측 블록을 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 예측 블록은, 상기 현재 블록에 제1 분할 타입을 적용하였을 때 생성되는 제1 서브 블록들 각각에 대한 움직임 보상을 수행하여 획득되고, 상기 제2 예측 블록은, 상기 현재 블록에 제2 분할 타입을 적용하였을 때 생성되는 제2 서브 블록들 각각에 대한 움직임 보상을 수행하여 획득된 것일 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화/부호화 방법에 있어서, 상기 제1 분할 타입 및 상기 제2 분할 타입은, 상기 현재 블록을 분할하는 분할선의 위치, 분할선의 개수, 상기 현재 블록을 분할함으로써 생성되는 서브 블록의 크기 또는 서브 블록의 형태 중 적어도 하나가 상이할 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화/부호화 방법에 있어서, 상기 제1 분할 타입에 의해 생성되는 상기 제1 서브 블록들은 균등한 크기를 갖고, 상기 제2 분할 타입에 의해 생성되는 상기 제2 서브 블록들 중 상기 현재 블록의 경계에 인접하지 않는 것들은 균등한 크기를 갖고, 상기 현재 블록의 경계에 인접하는 것들은 더 작은 크기를 가질 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화/부호화 방법에 있어서, 상기 가중합 연산은, 상기 제1 예측 블록에 제1 가중치를 적용하여, 상기 제2 예측 블록에 제2 가중치를 적용하여 수행될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화/부호화 방법에 있어서, 상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치는, 예측 대상 위치에 따라 가변적으로 결정될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화/부호화 방법에 있어서, 상기 제1 서브 블록들에 대한 움직임 보상은, 제1 움직임 정보 유도 방법에 기반하여 수행되고, 상기 제2 서브 블록들에 대한 움직임 보상은, 제2 움직임 정보 유도 방법에 기반하여 수행될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화/부호화 방법에 있어서, 상기 제1 움직임 정보 유도 방법은 어파인 모델이고, 상기 제2 움직임 정보 유도 방법은 SbTMVP (Sub-block Temporal Motion Vector Prediction)일 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화/부호화 방법에 있어서, 상기 제1 움직임 정보 유도 방법이 적용되는 상기 제1 서브 블록들에 대한 움직임 정보는, 서브 블록의 제1 위치를 기준으로 유도되고, 상기 제2 움직임 정보 유도 방법이 적용되는 상기 제2 서브 블록들에 대한 움직임 정보는, 서브 블록의 제2 위치를 기준으로 유도될 수 있다.
본 개시에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 개시의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 개시에 의하면, 복호화기 측에서 기 복원된 픽처를 기반으로 움직임 추정을 수행함으로써, 시그날링 오버헤드를 감소시킬 수 있다.
본 개시에 의하면, 복수 인터 예측 모드들을 조합함으로써, 예측 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 개시에 의하면, 복수의 예측 블록들을 이용함으로써, 서브 블록 경계에서의 불연속성을 제거하여, 예측 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 움직임 추정이 수행되는 예를 나타낸다.
도 4 및 도 5는, 움직임 추정을 통해 생성된 움직임 정보를 기초로, 현재 블록의 예측 블록이 생성되는 예를 나타낸 것이다.
도 6은 움직임 벡터 예측값을 유도하기 위해 참조되는 위치를 나타낸다.
도 7은 템플릿 기반 움직임 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 템플릿의 구성 예들을 나타낸다.
도 9는 쌍방 매칭 방법을 기반의 움직임 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 단방향 매칭 방법 기반의 움직임 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 움직임 벡터의 정밀도에 따라 예측 블록이 생성되는 예를 도시한 것이다.
도 13은 현재 블록에 대해, 병진 모델 및 주밍 모델에 기반한 움직임 보상이 수행되는 예를 나타낸 것이다.
도 14는 현재 블록에 대해, 병진 모델 및 회전 모델에 기반한 움직임 보상이 수행되는 예를 나타낸 것이다.
도 15 및 도 16은 컨트롤 포인트 움직임 벡터들을 이용하여 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 예를 나타낸다.
도 17은 3개의 컨트롤 포인트 움직임 벡터들을 이용하여 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 예를 나타낸다.
도 18은 서브 블록 단위로 움직임 벡터가 유도되는 예를 나타낸 것이다.
도 19 및 도 20은 SbTMVP가 적용되는 경우, 현재 블록 내 서브 블록 단위로 움직임 벡터가 유도되는 예를 나타낸 것이다.
도 21은 제1 분할 타입 및 제2 분할 타입을 예시한 도면이다.
도 22는 도 21에 도시된 제1 분할 타입을 기반으로 획득된 제1 예측 블록 및 제2 분할 타입을 기반으로 획득된 제2 예측 블록에 대한 가중합 연산을 설명하기 위한 것이다.
도 23은 분할 방법을 동일하게 유지하면서, 복수의 예측 블록들을 획득하는 예를 나타낸다.
본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 개시의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 영상 부호화 장치(100)는 픽쳐 분할부(110), 예측부(120, 125), 변환부(130), 양자화부(135), 재정렬부(160), 엔트로피 부호화부(165), 역양자화부(140), 역변환부(145), 필터부(150) 및 메모리(155)를 포함할 수 있다.
도 1에 나타난 각 구성부들은 영상 부호화 장치에서 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시한 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 개시의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 개시의 권리범위에 포함된다.
또한, 일부의 구성 요소는 본 개시에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 개시는 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 개시의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 개시의 권리범위에 포함된다.
픽쳐 분할부(110)는 입력된 픽쳐를 적어도 하나의 처리 단위로 분할할 수 있다. 이때, 처리 단위는 예측 단위(Prediction Unit: PU)일 수도 있고, 변환 단위(Transform Unit: TU)일 수도 있으며, 부호화 단위(Coding Unit: CU)일 수도 있다. 픽쳐 분할부(110)에서는 하나의 픽쳐에 대해 복수의 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 조합으로 분할하고 소정의 기준(예를 들어, 비용 함수)으로 하나의 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위 조합을 선택하여 픽쳐를 부호화 할 수 있다.
예를 들어, 하나의 픽쳐는 복수개의 부호화 단위로 분할될 수 있다. 픽쳐에서 부호화 단위를 분할하기 위해서는 쿼드 트리(Quad Tree), 터너리 트리 (Ternary Tree), 또는 바이너리 트리(Binary Tree) 와 같은 재귀적인 트리 구조를 사용할 수 있는데 하나의 영상 또는 최대 크기 부호화 단위(largest coding unit)를 루트로 하여 다른 부호화 단위로 분할되는 부호화 유닛은 분할된 부호화 단위의 개수만큼의 자식 노드를 가지고 분할될 수 있다. 일정한 제한에 따라 더 이상 분할되지 않는 부호화 단위는 리프 노드가 된다. 일 예로, 하나의 코딩 유닛에 대해 쿼드 트리 분할이 적용되는 것으로 가정하는 경우, 하나의 부호화 단위는 최대 4개의 다른 부호화 단위로 분할될 수 있다.
이하, 본 개시의 실시예에서는 부호화 단위는 부호화를 수행하는 단위의 의미로 사용할 수도 있고, 복호화를 수행하는 단위의 의미로 사용할 수도 있다.
예측 단위는 하나의 부호화 단위 내에서 동일한 크기의 적어도 하나의 정사각형 또는 직사각형 등의 형태를 가지고 분할된 것일 수도 있고, 하나의 부호화 단위 내에서 분할된 예측 단위 중 어느 하나의 예측 단위가 다른 하나의 예측 단위와 상이한 형태 및/또는 크기를 가지도록 분할된 것일 수도 있다.
화면내 예측시, 변환 단위와 예측 단위가 동일하게 설정될 수 있다. 이때, 부호화 유닛을 복수의 변환 단위들로 분할한 뒤, 각 변환 단위마다 화면내 예측을 수행할 수도 있다. 부호화 유닛은, 수평 방향 또는 수직 방향으로 분할될 수 있다. 부호화 단위를 분할하여 생성되는 변환 단위들의 개수는 부호화 단위의 크기에 따라, 2개 또는 4개일 수 있다.
예측부(120, 125)는 화면간 예측을 수행하는 화면간 예측부(120)와 화면내 예측을 수행하는 화면내 예측부(125)를 포함할 수 있다. 부호화 단위에 대해 화면간 예측을 사용할 것인지 또는 화면내 예측을 수행할 것인지를 결정하고, 각 예측 방법에 따른 구체적인 정보(예컨대, 화면내 예측 모드, 움직임 벡터, 참조 픽쳐 등)를 결정할 수 있다. 이때, 예측이 수행되는 처리 단위와 예측 방법 및 구체적인 내용이 정해지는 처리 단위는 다를 수 있다. 예컨대, 예측의 방법과 예측 모드 등은 부호화 단위로 결정되고, 예측의 수행은 예측 단위 또는 변환 단위로 수행될 수도 있다. 생성된 예측 블록과 원본 블록 사이의 잔차값(잔차 블록)은 변환부(130)로 입력될 수 있다. 또한, 예측을 위해 사용한 예측 모드 정보, 움직임 벡터 정보 등은 잔차값과 함께 엔트로피 부호화부(165)에서 부호화되어 복호화 장치에 전달될 수 있다. 특정한 부호화 모드를 사용할 경우, 예측부(120, 125)를 통해 예측 블록을 생성하지 않고, 원본 블록을 그대로 부호화하여 복호화부에 전송하는 것도 가능하다.
화면간 예측부(120)는 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐의 정보를 기초로 예측 단위를 예측할 수도 있고, 경우에 따라서는 현재 픽쳐 내의 부호화가 완료된 일부 영역의 정보를 기초로 예측 단위를 예측할 수도 있다. 화면간 예측부(120)는 참조 픽쳐 보간부, 움직임 예측부, 움직임 보상부를 포함할 수 있다.
참조 픽쳐 보간부에서는 메모리(155)로부터 참조 픽쳐 정보를 제공받고 참조 픽쳐에서 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성할 수 있다. 휘도 화소의 경우, 1/4 화소 단위로 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성하기 위해 필터 계수를 달리하는 DCT 기반의 8탭 보간 필터(DCT-based Interpolation Filter)가 사용될 수 있다. 색차 신호의 경우 1/8 화소 단위로 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성하기 위해 필터 계수를 달리하는 DCT 기반의 4탭 보간 필터(DCT-based Interpolation Filter)가 사용될 수 있다.
움직임 예측부는 참조 픽쳐 보간부에 의해 보간된 참조 픽쳐를 기초로 움직임 예측을 수행할 수 있다. 움직임 벡터를 산출하기 위한 방법으로 FBMA(Full search-based Block Matching Algorithm), TSS(Three Step Search), NTS(New Three-Step Search Algorithm) 등 다양한 방법이 사용될 수 있다. 움직임 벡터는 보간된 화소를 기초로 1/2 또는 1/4 화소 단위의 움직임 벡터값을 가질 수 있다. 움직임 예측부에서는 움직임 예측 방법을 다르게 하여 현재 예측 단위를 예측할 수 있다. 움직임 예측 방법으로 스킵(Skip) 방법, 머지(Merge) 방법, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 방법, 화면내 블록 카피(Intra Block Copy) 방법 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.
화면내 예측부(125)는 현재 픽쳐 내의 화소 정보인 참조 픽셀 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다. 복수의 참조 픽셀 라인들 중 선택된 하나로부터 참조 픽셀 정보를 유도할 수 있다. 복수의 참조 픽셀 라인들 중 N번째 참조 픽셀 라인은, 현재 블록 내 좌상단 픽셀과의 x축 차분이 N인 좌측 픽셀들 및 상기 좌상단 픽셀과의 y축 차분이 N인 상단 픽셀들을 포함할 수 있다. 현재 블록이 선택할 수 있는 참조 픽셀 라인들의 개수는, 1개, 2개, 3개 또는 4개일 수 있다.
현재 예측 단위의 주변 블록이 화면간 예측을 수행한 블록이어서, 참조 픽셀이 화면간 예측을 수행한 픽셀일 경우, 화면간 예측을 수행한 블록에 포함되는 참조 픽셀을 주변의 화면내 예측을 수행한 블록의 참조 픽셀 정보로 대체하여 사용할 수 있다. 즉, 참조 픽셀이 가용하지 않는 경우, 가용하지 않은 참조 픽셀 정보를 가용한 참조 픽셀들 중 적어도 하나의 정보로 대체하여 사용할 수 있다.
화면내 예측에서 예측 모드는 참조 픽셀 정보를 예측 방향에 따라 사용하는 방향성 예측 모드와 예측을 수행시 방향성 정보를 사용하지 않는 비방향성 모드를 가질 수 있다. 휘도 정보를 예측하기 위한 모드와 색차 정보를 예측하기 위한 모드가 상이할 수 있고, 색차 정보를 예측하기 위해 휘도 정보를 예측하기 위해 사용된 화면내 예측 모드 정보 또는 예측된 휘도 신호 정보를 활용할 수 있다.
화면내 예측을 수행할 때 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 동일할 경우, 예측 단위의 좌측에 존재하는 픽셀, 좌측 상단에 존재하는 픽셀, 상단에 존재하는 픽셀을 기초로 예측 단위에 대한 화면내 예측을 수행할 수 있다.
화면내 예측 방법은 예측 모드에 따라 참조 화소에 스무딩(Smoothing) 필터를 적용한 후 예측 블록을 생성할 수 있다. 선택된 참조 픽셀 라인에 따라, 스무딩 필터의 적용 여부가 결정될 수 있다.
화면내 예측 방법을 수행하기 위해 현재 예측 단위의 화면내 예측 모드는 현재 예측 단위의 주변에 존재하는 예측 단위의 화면내 예측 모드로부터 예측할 수 있다. 주변 예측 단위로부터 예측된 모드 정보를 이용하여 현재 예측 단위의 예측 모드를 예측하는 경우, 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 화면내 예측 모드가 동일하면 소정의 플래그 정보를 이용하여 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 예측 모드가 동일하다는 정보를 전송할 수 있고, 만약 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 예측 모드가 상이하면 엔트로피 부호화를 수행하여 현재 블록의 예측 모드 정보를 부호화할 수 있다.
또한, 예측부(120, 125)에서 생성된 예측 단위를 기초로 예측을 수행한 예측 단위와 예측 단위의 원본 블록과 차이값인 잔차값(Residual) 정보를 포함하는 잔차 블록이 생성될 수 있다. 생성된 잔차 블록은 변환부(130)로 입력될 수 있다.
변환부(130)에서는 원본 블록과 예측부(120, 125)를 통해 생성된 예측 단위의 잔차값(residual)정보를 포함한 잔차 블록을 DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), KLT와 같은 변환 방법을 사용하여 변환시킬 수 있다. 잔차 블록을 변환하기 위해 DCT를 적용할지, DST를 적용할지 또는 KLT를 적용할지는, 변환 단위의 크기, 변환 단위의 형태, 예측 단위의 예측 모드 또는 예측 단위의 화면내 예측 모드 정보 중 적어도 하나를 기초로 결정할 수 있다.
양자화부(135)는 변환부(130)에서 주파수 영역으로 변환된 값들을 양자화할 수 있다. 블록에 따라 또는 영상의 중요도에 따라 양자화 계수는 변할 수 있다. 양자화부(135)에서 산출된 값은 역양자화부(140)와 재정렬부(160)에 제공될 수 있다.
재정렬부(160)는 양자화된 잔차값에 대해 계수값의 재정렬을 수행할 수 있다.
재정렬부(160)는 계수 스캐닝(Coefficient Scanning) 방법을 통해 2차원의 블록 형태 계수를 1차원의 벡터 형태로 변경할 수 있다. 예를 들어, 재정렬부(160)에서는 지그-재그 스캔(Zig-Zag Scan)방법을 이용하여 DC 계수부터 고주파수 영역의 계수까지 스캔하여 1차원 벡터 형태로 변경시킬 수 있다. 변환 단위의 크기 및 화면내 예측 모드에 따라 지그-재그 스캔 대신 2차원의 블록 형태 계수를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔, 또는 2차원의 블록 형태 계수를 대각 방향으로 스캔하는 대각 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 단위의 크기 및 화면내 예측 모드에 따라 지그-재그 스캔, 수직 방향 스캔, 수평 방향 스캔 또는 대각 스캔 중 어떠한 스캔 방법이 사용될지 여부를 결정할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)는 재정렬부(160)에 의해 산출된 값들을 기초로 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 엔트로피 부호화는 예를 들어, 지수 골롬(Exponential Golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 다양한 부호화 방법을 사용할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)는 재정렬부(160) 및 예측부(120, 125)로부터 부호화 단위의 잔차값 계수 정보 및 블록 타입 정보, 예측 모드 정보, 분할 단위 정보, 예측 단위 정보 및 전송 단위 정보, 움직임 벡터 정보, 참조 프레임 정보, 블록의 보간 정보, 필터링 정보 등 다양한 정보를 부호화할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)에서는 재정렬부(160)에서 입력된 부호화 단위의 계수값을 엔트로피 부호화할 수 있다.
역양자화부(140) 및 역변환부(145)에서는 양자화부(135)에서 양자화된 값들을 역양자화하고 변환부(130)에서 변환된 값들을 역변환한다. 역양자화부(140) 및 역변환부(145)에서 생성된 잔차값(Residual)은 예측부(120, 125)에 포함된 움직임 추정부, 움직임 보상부 및 화면내 예측부를 통해서 예측된 예측 단위와 합쳐져 복원 블록(Reconstructed Block)을 생성할 수 있다.
필터부(150)는 디블록킹 필터, 오프셋 보정부, ALF(Adaptive Loop Filter)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
디블록킹 필터는 복원된 픽쳐에서 블록간의 경계로 인해 생긴 블록 왜곡을 제거할 수 있다. 디블록킹을 수행할지 여부를 판단하기 위해 블록에 포함된 몇 개의 열 또는 행에 포함된 픽셀을 기초로 현재 블록에 디블록킹 필터 적용할지 여부를 판단할 수 있다. 블록에 디블록킹 필터를 적용하는 경우 필요한 디블록킹 필터링 강도에 따라 강한 필터(Strong Filter) 또는 약한 필터(Weak Filter)를 적용할 수 있다. 또한 디블록킹 필터를 적용함에 있어 수직 필터링 및 수평 필터링 수행시 수평 방향 필터링 및 수직 방향 필터링이 병행 처리되도록 할 수 있다.
오프셋 보정부는 디블록킹을 수행한 영상에 대해 픽셀 단위로 원본 영상과의 오프셋을 보정할 수 있다. 특정 픽쳐에 대한 오프셋 보정을 수행하기 위해 영상에 포함된 픽셀을 일정한 수의 영역으로 구분한 후 오프셋을 수행할 영역을 결정하고 해당 영역에 오프셋을 적용하는 방법 또는 각 픽셀의 에지 정보를 고려하여 오프셋을 적용하는 방법을 사용할 수 있다.
ALF(Adaptive Loop Filtering)는 필터링한 복원 영상과 원래의 영상을 비교한 값을 기초로 수행될 수 있다. 영상에 포함된 픽셀을 소정의 그룹으로 나눈 후 해당 그룹에 적용될 하나의 필터를 결정하여 그룹마다 차별적으로 필터링을 수행할 수 있다. ALF를 적용할지 여부에 관련된 정보는 휘도 신호는 부호화 단위(Coding Unit, CU) 별로 전송될 수 있고, 각각의 블록에 따라 적용될 ALF 필터의 모양 및 필터 계수는 달라질 수 있다. 또한, 적용 대상 블록의 특성에 상관없이 동일한 형태(고정된 형태)의 ALF 필터가 적용될 수도 있다.
메모리(155)는 필터부(150)를 통해 산출된 복원 블록 또는 픽쳐를 저장할 수 있고, 저장된 복원 블록 또는 픽쳐는 화면간 예측을 수행 시 예측부(120, 125)에 제공될 수 있다.
도 2는 본 개시의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치를 나타낸 블록도이다.
*98도 2를 참조하면, 영상 복호화 장치(200)는 엔트로피 복호화부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230, 235), 필터부(240), 메모리(245)가 포함될 수 있다.
영상 부호화 장치에서 영상 비트스트림이 입력된 경우, 입력된 비트스트림은 영상 부호화 장치와 반대의 절차로 복호화될 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)는 영상 부호화 장치의 엔트로피 부호화부에서 엔트로피 부호화를 수행한 것과 반대의 절차로 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다. 예를 들어, 영상 부호화 장치에서 수행된 방법에 대응하여 지수 골롬(Exponential Golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 다양한 방법이 적용될 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)에서는 부호화 장치에서 수행된 화면내 예측 및 화면간 예측에 관련된 정보를 복호화할 수 있다.
재정렬부(215)는 엔트로피 복호화부(210)에서 엔트로피 복호화된 비트스트림을 부호화부에서 재정렬한 방법을 기초로 재정렬을 수행할 수 있다. 1차원 벡터 형태로 표현된 계수들을 다시 2차원의 블록 형태의 계수로 복원하여 재정렬할 수 있다. 재정렬부(215)에서는 부호화부에서 수행된 계수 스캐닝에 관련된 정보를 제공받고 해당 부호화부에서 수행된 스캐닝 순서에 기초하여 역으로 스캐닝하는 방법을 통해 재정렬을 수행할 수 있다.
역양자화부(220)는 부호화 장치에서 제공된 양자화 파라미터와 재정렬된 블록의 계수값을 기초로 역양자화를 수행할 수 있다.
역변환부(225)는 영상 부호화 장치에서 수행한 양자화 결과에 대해 변환부에서 수행한 변환 즉, DCT, DST, 및 KLT에 대해 역변환 즉, 역 DCT, 역 DST 및 역 KLT를 수행할 수 있다. 역변환은 영상 부호화 장치에서 결정된 전송 단위를 기초로 수행될 수 있다. 영상 복호화 장치의 역변환부(225)에서는 예측 방법, 현재 블록의 크기, 형태, 예측 모드 및 화면내 예측 방향 등 복수의 정보에 따라 변환 기법(예를 들어, DCT, DST, KLT)이 선택적으로 수행될 수 있다.
예측부(230, 235)는 엔트로피 복호화부(210)에서 제공된 예측 블록 생성 관련 정보와 메모리(245)에서 제공된 이전에 복호화된 블록 또는 픽쳐 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다.
전술한 바와 같이 영상 부호화 장치에서의 동작과 동일하게 화면내 예측을 수행시 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 동일할 경우, 예측 단위의 좌측에 존재하는 픽셀, 좌측 상단에 존재하는 픽셀, 상단에 존재하는 픽셀을 기초로 예측 단위에 대한 화면내 예측을 수행하지만, 화면내 예측을 수행시 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 상이할 경우, 변환 단위를 기초로 한 참조 픽셀을 이용하여 화면내 예측을 수행할 수 있다. 또한, 최소 부호화 단위에 대해서만 NxN 분할을 사용하는 화면내 예측을 사용할 수도 있다.
예측부(230, 235)는 예측 단위 판별부, 화면간 예측부 및 화면내 예측부를 포함할 수 있다. 예측 단위 판별부는 엔트로피 복호화부(210)에서 입력되는 예측 단위 정보, 화면내 예측 방법의 예측 모드 정보, 화면간 예측 방법의 움직임 예측 관련 정보 등 다양한 정보를 입력 받고 현재 부호화 단위에서 예측 단위를 구분하고, 예측 단위가 화면간 예측을 수행하는지 아니면 화면내 예측을 수행하는지 여부를 판별할 수 있다. 화면간 예측부(230)는 영상 부호화 장치에서 제공된 현재 예측 단위의 화면간 예측에 필요한 정보를 이용해 현재 예측 단위가 포함된 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐에 포함된 정보를 기초로 현재 예측 단위에 대한 화면간 예측을 수행할 수 있다. 또는, 현재 예측 단위가 포함된 현재 픽쳐 내에서 기-복원된 일부 영역의 정보를 기초로 화면간 예측을 수행할 수도 있다.
화면간 예측을 수행하기 위해 부호화 단위를 기준으로 해당 부호화 단위에 포함된 예측 단위의 움직임 예측 방법이 스킵 모드(Skip Mode), 머지 모드(Merge 모드), AMVP 모드(AMVP Mode), 화면내 블록 카피 모드 중 어떠한 방법인지 여부를 판단할 수 있다.
화면내 예측부(235)는 현재 픽쳐 내의 화소 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다. 예측 단위가 화면내 예측을 수행한 예측 단위인 경우, 영상 부호화 장치에서 제공된 예측 단위의 화면내 예측 모드 정보를 기초로 화면내 예측을 수행할 수 있다. 화면내 예측부(235)에는 AIS(Adaptive Intra Smoothing) 필터, 참조 화소 보간부, DC 필터를 포함할 수 있다. AIS 필터는 현재 블록의 참조 화소에 필터링을 수행하는 부분으로써 현재 예측 단위의 예측 모드에 따라 필터의 적용 여부를 결정하여 적용할 수 있다. 영상 부호화 장치에서 제공된 예측 단위의 예측 모드 및 AIS 필터 정보를 이용하여 현재 블록의 참조 화소에 AIS 필터링을 수행할 수 있다. 현재 블록의 예측 모드가 AIS 필터링을 수행하지 않는 모드일 경우, AIS 필터는 적용되지 않을 수 있다.
참조 화소 보간부는 예측 단위의 예측 모드가 참조 화소를 보간한 화소값을 기초로 화면내 예측을 수행하는 예측 단위일 경우, 참조 화소를 보간하여 정수값 이하의 화소 단위의 참조 화소를 생성할 수 있다. 현재 예측 단위의 예측 모드가 참조 화소를 보간하지 않고 예측 블록을 생성하는 예측 모드일 경우 참조 화소는 보간되지 않을 수 있다. DC 필터는 현재 블록의 예측 모드가 DC 모드일 경우 필터링을 통해서 예측 블록을 생성할 수 있다.
복원된 블록 또는 픽쳐는 필터부(240)로 제공될 수 있다. 필터부(240)는 디블록킹 필터, 오프셋 보정부, ALF를 포함할 수 있다.
영상 부호화 장치로부터 해당 블록 또는 픽쳐에 디블록킹 필터를 적용하였는지 여부에 대한 정보 및 디블록킹 필터를 적용하였을 경우, 강한 필터를 적용하였는지 또는 약한 필터를 적용하였는지에 대한 정보를 제공받을 수 있다. 영상 복호화 장치의 디블록킹 필터에서는 영상 부호화 장치에서 제공된 디블록킹 필터 관련 정보를 제공받고 영상 복호화 장치에서 해당 블록에 대한 디블록킹 필터링을 수행할 수 있다.
오프셋 보정부는 부호화시 영상에 적용된 오프셋 보정의 종류 및 오프셋 값 정보 등을 기초로 복원된 영상에 오프셋 보정을 수행할 수 있다.
ALF는 부호화 장치로부터 제공된 ALF 적용 여부 정보, ALF 계수 정보 등을 기초로 부호화 단위에 적용될 수 있다. 이러한 ALF 정보는 특정한 파라메터 셋에 포함되어 제공될 수 있다.
메모리(245)는 복원된 픽쳐 또는 블록을 저장하여 참조 픽쳐 또는 참조 블록으로 사용할 수 있도록 할 수 있고 또한 복원된 픽쳐를 출력부로 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이 이하, 본 개시의 실시예에서는 설명의 편의상 코딩 유닛(Coding Unit)을 부호화 단위라는 용어로 사용하지만, 부호화뿐만 아니라 복호화를 수행하는 단위가 될 수도 있다.
또한, 현재 블록은, 부호화/복호화 대상 블록을 나타내는 것으로, 부호화/복호화 단계에 따라, 코딩 트리 블록(또는 코딩 트리 유닛), 부호화 블록(또는 부호화 유닛), 변환 블록(또는 변환 유닛), 예측 블록(또는 예측 유닛) 또는 인루프 필터의 적용 대상인 블록 등을 나타내는 것일 수 있다. 본 명세서에서, '유닛'은 특정 부호화/복호화 프로세스를 수행하기 위한 기본 단위를 나타내고, '블록'은 소정 크기의 화소 어레이를 나타낼 수 있다. 별도의 구분이 없는 한, '블록'과 '유닛'은 동등한 의미로 사용될 수 있다. 예컨대, 후술되는 실시예에서, 부호화 블록(코딩 블록) 및 부호화 유닛(코딩 유닛)은 상호 동등한 의미인 것으로 이해될 수 있다.
나아가, 현재 블록이 포함된 픽처를 현재 픽처라 호칭하기로 한다.
현재 픽처의 부호화시, 픽처간 중복된 데이터는 인터 예측을 통해 제거될 수 있다. 인터 예측은, 블록 단위로 수행될 수 있다. 구체적으로, 현재 블록의 움직임 정보를 이용하여, 참조 픽처로부터 현재 블록의 예측 블록을 생성할 수 있다. 여기서, 움직임 정보는, 움직임 벡터, 참조 픽처 인덱스 및 예측 방향 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
현재 블록의 움직임 정보는, 움직임 추정(Motion Estimation)을 통해 생성될 수 있다.
도 3은 움직임 추정이 수행되는 예를 나타낸다.
도 3에서, 현재 픽처의 POC(Picture Order Count)는 T이고, 참조 픽처의 POC는, (T-1)인 것으로 가정하였다.
참조 픽처 내 현재 블록의 기준점과 동일한 위치로부터, 움직임 추정을 위한 탐색 범위를 설정할 수 있다. 여기서, 기준 점은, 현재 블록의 좌상단 샘플의 위치일 수 있다.
일 예로, 도 3에서는, 기준점을 중심으로, (w0+w01) 및 (h0+h1) 크기의 사각형이 탐색 범위로 설정되는 것으로 예시되었다. 위 예시에서, w0, w1, h0, 및 h1은 상호 동일한 값을 가질 수 있다. 또는, w0, w1, h0 및 h1 중 적어도 하나는 다른 하나의 상이한 값을 갖도록 설정될 수 있다. 또는, CTU(Coding Tree Unit) 경계, 슬라이스 경계, 타일 경계 또는 픽처 경계를 초과하지 않도록, w0, w1, h0 및 h1의 크기가 결정될 수도 있다.
탐색 범위 내, 현재 블록과 동일한 크기를 갖는 참조 블록들을 설정한 뒤, 각 참조 블록들에 대해 현재 블록과의 비용(Cost)를 측정할 수 있다. 비용은, 두 블록간 유사도를 이용하여 계산될 수 있다.
일 예로, 현재 블록 내 원본 샘플들과 참조 블록 내 원본 샘플들(또는 복원 샘플들) 간의 차분값들의 절대값 합을 기반으로, 비용을 계산할 수 있다. 절대값 합이 작을수록, 비용은 감소할 수 있다.
이후, 참조 블록들 각각의 비용을 비교한 뒤, 최적의 비용을 갖는 참조 블록을, 현재 블록의 예측 블록으로 설정할 수 있다.
그리고, 현재 블록과 참조 블록 간 거리를 움직임 벡터로 설정할 수 있다. 구체적으로, 현재 블록과 참조 블록 간의 x 좌표 차분 및 y 좌표 차분이 움직임 벡터로 설정될 수 있다.
나아가, 움직임 추정을 통해 특정된 참조 블록이 포함된 픽처의 인덱스를 참조 픽처 인덱스로 설정한다.
또한, 참조 픽처가 L0 참조 픽처 리스트에 속하는지 또는 L1 참조 픽처 리스트에 속하는지 여부에 기반하여, 예측 방향을 설정할 수 있다.
또한, L0 방향 및 L1 방향 각각에 대해 움직임 추정이 수행될 수 있다. L0 방향 및 L1방향 모두에 대해 예측이 수행된 경우, L0 방향의 움직임 정보 및 L1 방향의 움직임 정보가 각각 생성될 수 있다.
도 4 및 도 5는, 움직임 추정을 통해 생성된 움직임 정보를 기초로, 현재 블록의 예측 블록이 생성되는 예를 나타낸 것이다.
도 4는 단방향(즉, L0 방향) 예측으로 예측 블록을 생성하는 예를 나타낸 것이고, 도 5는 양방향(즉, L0 및 L1 방향) 예측으로 예측 블록을 생성하는 예를 나타낸 것이다.
단방향 예측의 경우, 하나의 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 예측 블록을 생성한다. 일 예로, 상기 움직임 정보는 L0 움직임 벡터, L0 참조 픽처 인덱스 및 L0 방향을 가리지는 예측 방향 정보를 포함할 수 있다.
양방향 예측의 경우, 두개의 움직임 정보를 이용하여 예측 블록을 생성한다. 일 예로, L0 방향에 대한 움직임 정보(L0 움직임 정보)를 기초로 특정된 L0 방향의 참조 블록을 L0 예측 블록으로 설정하고, L1 방향에 대한 움직임 정보(L1 움직임 정보)를 기초로 특정된 L1 방향의 참조 블록을 L1 예측 블록을 생성할 수 있다. 이후, L0 예측 블록 및 L1 예측 블록을 가중합하여, 현재 블록의 예측 블록을 생성할 수 있다.
도 3 내지 도 5에 도시된 예에서는, L0 참조 픽처는, 현재 픽처의 이전 방향(즉, 현재 픽처보다 POC값이 작음)에 존재하고, L1 참조 픽처는, 현재 픽처의 이후 방향(즉, 현재 픽처보다 POC 값이 큼)에 존재하는 것으로 예시하였다.
다만, 도시된 예와 달리, L0 참조 픽처가 현재 픽처의 이후 방향에 존재하거나, L1 참조 픽처가 현재 픽처의 이전 방향에 존재할 수 있다. 일 예로, L0 참조 픽처 및 L1 참조 픽처는 모두 현재 픽처의 이전 방향에 존재하거나, 또는 모두 현재 픽처의 이후 방향에 존재할 수 있다. 또는, 현재 픽처의 이후 방향에 존재하는 L0 참조 픽처 및 현재 픽처의 이전 방향에 존재하는 L1 참조 픽처를 이용하여 양방향 예측이 수행될 수도 있다.
인터 예측이 수행된 블록의 움직임 정보는 메모리에 저장될 수 있다. 이때, 움직임 정보는 샘플 단위로 저장될 수 있다. 구체적으로, 특정 샘플이 속하는 블록의 움직임 정보가, 특정 샘플의 움직임 정보로 저장될 수 있다. 저장된 움직임 정보는, 차후 부/복호화될 이웃 블록의 움직임 정보를 유도하는 것에 이용될 수 있다.
부호화기에서는, 현재 블록의 샘플(즉, 원본(Original) 샘플)과 예측 샘플 사이의 차분값에 해당하는 잔차 샘플을 부호화한 정보 및 예측 블록을 생성하는데 필요한 움직임 정보를 복호화기로 시그날링할 수 있다. 복호화기에서는, 시그날링된 차분값에 대한 정보를 복호화하여 차분 샘플을 유도하고, 상기 차분 샘플에 움직임 정보를 이용하여 생성된 예측 블록 내 예측 샘플을 더하여, 복원 샘플을 생성할 수 있다.
이때, 복호화기로 시그날링되는 움직임 정보를 효과적으로 압축하기 위해, 복수의 인터 예측 모드들 중 하나가 선택될 수 있다. 여기서, 복수의 인터 예측 모드들은, 움직임 정보 병합 모드 및 움직임 벡터 예측 모드가 포함될 수 있다.
움직임 벡터 예측 모드는, 움직임 벡터와 움직임 벡터 예측값 사이의 차분값을 부호화하여 시그날링하는 모드이다. 여기서, 움직임 벡터 예측값은, 현재 블록에 인접하는 주변 블록 또는 주변 샘플의 움직임 정보를 기초로 유도될 수 있다.
도 6은 움직임 벡터 예측값을 유도하기 위해 참조되는 위치를 나타낸다.
설명의 편의를 위해, 현재 블록은 4x4 크기를 갖는 것으로 가정한다.
도시된 예에서, 'LB'는, 현재 블록 내 최좌측열 및 최하단행에 포함된 샘플을 나타낸다. 'RT'은, 현재 블록 내 최우측열 및 최상단행에 포함된 샘플을 나타낸다. A0 내지 A4는 현재 블록의 좌측에 이웃하는 샘플들을 나타내고, B0 내지 B5는, 현재 블록의 상단에 이웃하는 샘플들을 나타낸다. 일 예로, A1은, LB의 좌측에 이웃하는 샘플을 나타내고, B1은, RT의 상단에 이웃하는 샘플을 나타낸다.
Col은, 콜로케이티드(Co-located) 픽처 내 현재 블록의 우하단에 이웃하는 샘플의 위치를 나타낸다. 콜로케이티드 픽처는 현재 픽처와 상이한 픽처이고, 콜로케이티드 픽처를 특정하기 위한 정보가 명시적으로 비트스트림에 부호화되어 시그날링될 수 있다. 또는, 기 정의된 참조 픽처 인덱스를 갖는 참조 픽처를 콜로케이티드 픽처로 설정할 수도 있다.
현재 블록의 움직임 벡터 예측값은, 움직임 벡터 예측 리스트(Motion Vector Prediction List)에 포함된 적어도 하나의 움직임 벡터 예측 후보로부터 유도될 수 있다.
움직임 벡터 예측 리스트에 삽입될 수 있는 움직임 벡터 예측 후보들의 개수(즉, 리스트의 크기)가 부호화기 및 복호화기에 기 정의되어 있을 수 있다. 일 예로, 움직임 벡터 예측 후보들의 최대 개수는 2개일 수 있다.
현재 블록에 인접하는 이웃 샘플의 위치에 저장된 움직임 벡터 또는 상기 움직임 벡터를 스케일링하여 유도된 스케일링된 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측 후보로서 움직임 벡터 예측 리스트에 삽입할 수 있다. 이때, 현재 블록에 인접하는 이웃 샘플들을 기 정의된 순서에 따라 스캔하여, 움직임 벡터 예측 후보를 유도할 수 있다.
일 예로, A0부터 A4의 순서로 각 위치에 움직임 벡터가 저장되어 있는지 여부를 확인할 수 있다. 그리고, 위 스캔 순서에 따라, 가장 먼저 발견된 이용 가능한 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측 후보로서 움직임 벡터 예측 리스트에 삽입할 수 있다.
다른 예로, A0 부터 A4의 순서로, 각 위치에 움직임 벡터가 저장되어 있는지 여부를 확인하되, 가장 먼저 발견된, 현재 블록과 동일한 참조 픽처를 갖는 위치의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측 후보로서 움직임 벡터 예측 리스트에 삽입할 수 있다. 현재 블록과 동일한 참조 픽처를 갖는 이웃 샘플이 존재하지 않는 경우, 가장 먼저 발견된 이용 가능한 벡터를 기초로 움직임 벡터 예측 후보를 유도할 수 있다. 구체적으로, 가장 먼저 발견된 이용 가능한 움직임 벡터를 스케일링한 뒤, 스케일링된 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측 후보로서 움직임 벡터 예측 리스트에 삽입할 수 있다. 이때, 스케일링은, 현재 픽처와 참조 픽처 사이의 출력 순서 차이(즉, POC 차이) 및 현재 픽처와 이웃 샘플의 참조 픽처 사이의 출력 순서 차이(즉, POC 차이)에 기초하여 수행될 수 있다.
나아가, B0 부터 B5의 순서로, 각 위치에 움직임 벡터가 저장되어 있는지 여부를 확인할 수 있다. 그리고, 위 스캔 순서에 따라, 가장 먼저 발견된 이용 가능한 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측 후보로서 움직임 벡터 예측 리스트에 삽입할 수 있다.
다른 예로, B0 부터 B5의 순서로, 각 위치에 움직임 벡터가 저장되어 있는지 여부를 확인하되, 가장 먼저 발견된, 현재 블록과 동일한 참조 픽처를 갖는 위치의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측 후보로서 움직임 벡터 예측 리스트에 삽입할 수 있다. 현재 블록과 동일한 참조 픽처를 갖는 이웃 샘플이 존재하지 않는 경우, 가장 먼저 발견된 이용 가능한 벡터를 기초로 움직임 벡터 예측 후보를 유도할 수 있다. 구체적으로, 가장 먼저 발견된 이용 가능한 움직임 벡터를 스케일링한 뒤, 스케일링된 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측 후보로서 움직임 벡터 예측 리스트에 삽입할 수 있다. 이때, 스케일링은, 현재 픽처와 참조 픽처 사이의 출력 순서 차이(즉, POC 차이) 및 현재 픽처와 이웃 샘플의 참조 픽처 사이의 출력 순서 차이(즉, POC 차이)에 기초하여 수행될 수 있다.
상술한 예에서와 같이, 현재 블록의 좌측에 인접하는 샘플로부터 움직임 벡터 예측 후보를 유도하고, 현재 블록의 상단에 인접하는 샘플로부터 움직임 벡터 예측 후보를 유도할 수 있다.
이때, 좌측 샘플로부터 유도된 움직임 벡터 예측 후보가 상단 샘플로부터 유도된 움직임 벡터 예측 후보보다 먼저 움직임 벡터 예측 리스트에 삽입될 수 있다. 이 경우, 좌측 샘플로부터 유도된 움직임 벡터 예측 후보에 할당되는 인덱스가 상단 샘플로부터 유도된 움직임 벡터 예측 후보보다 작은 값을 가질 수 있다.
위와 반대로, 상단 샘플로부터 유도된 움직임 벡터 예측 후보를 좌측 샘플로부터 유도된 움직임 벡터 예측 후보보다 먼저 움직임 벡터 예측 리스트에 삽입할 수도 있다.
상기 움직임 벡터 예측 리스트에 포함된 움직임 벡터 예측 후보들 중 부호화 효율이 가장 높은 움직임 벡터 예측 후보를, 현재 블록의 움직임 벡터 예측값(Motion Vector Predictor, MVP)으로 설정할 수 있다. 그리고, 복수의 움직임 벡터 예측 후보들 중 현재 블록의 움직임 벡터 예측값으로 설정되는 움직임 벡터 예측 후보를 가리키는 인덱스 정보를 부호화하여 복호화기로 시그날링할 수 있다. 움직임 벡터 예측 후보들의 개수가 2개인 경우, 상기 인덱스 정보는 1비트의 플래그(예컨대, MVP 플래그)일 수 있다. 또한, 현재 블록의 움직임 벡터와 움직임 벡터 예측값 사이의 차분인 움직임 벡터 차분값(Motion Vector Difference, MVD)를 부호화하여 복호화기로 시그날링할 수 있다.
복호화기는, 부호화기와 동일하게 움직임 벡터 예측 리스트를 구성할 수 있다. 또한, 비트스트림으로부터 인덱스 정보를 복호화하고, 복호화된 인덱스 정보를 기초로 복수의 움직임 벡터 예측 후보들 중 하나를 선택할 수 있다. 선택된 움직임 벡터 예측 후보를, 현재 블록의 움직임 벡터 예측값으로 설정할 수 있다.
또한, 비트스트림으로부터 움직임 벡터 차분값을 복호화할 수 있다. 이후, 움직임 벡터 예측값과 움직임 벡터 차분값을 합하여, 현재 블록의 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
현재 블록에 양방향 예측이 적용되는 경우, L0 방향 및 L1 방향 각각에 대해 움직임 벡터 예측 리스트가 생성될 수 있다. 즉, 움직임 벡터 예측 리스트는, 동일 방향의 움직임 벡터들로 구성될 수 있다. 이에 따라, 현재 블록의 움직임 벡터와, 움직임 벡터 예측 리스트에 포함된 움직임 벡터 예측 후보들은 동일한 방향을 갖는다.
움직임 벡터 예측 모드가 선택된 경우, 참조 픽처 인덱스 및 예측 방향 정보가 명시적으로 부호화되어 복호화기로 시그날링될 수 있다. 일 예로, 참조 픽처 리스트 상에 복수의 참조 픽처들이 존재하고, 복수 참조 픽처들 각각에 대해 움직임 추정이 수행된 경우, 상기 복수 참조 픽처들 중 현재 블록의 움직임 정보가 유도된 참조 픽처를 특정하기 위한 참조 픽처 인덱스가 명시적으로 부호화되어 복호화기로 시그날링될 수 있다.
이때, 참조 픽처 리스트에 하나의 참조 픽처만이 포함된 경우에는 상기 참조 픽처 인덱스의 부/복호화가 생략될 수 있다.
예측 방향 정보는, L0 단방향 예측, L1 단방향 예측, 또는 양방향 예측 중 하나를 가리키는 인덱스일 수 있다. 또는, L0 방향에 대한 예측이 수행되는지 여부를 나타내는 L0 플래그 및 L1 방향에 대한 예측이 수행되는지 여부를 나타내는 L1 플래그가 각각 부호화되어 시그날링될 수도 있다.
움직임 정보 병합 모드는, 현재 블록의 움직임 정보를 이웃 블록의 움직임 정보와 동일하게 설정하는 모드이다. 움직임 정보 병합 모드에서는, 움직임 정보 병합 리스트를 이용하여, 움직임 정보가 부/복호화될 수 있다.
움직임 정보 병합 후보는, 현재 블록에 인접하는 이웃 블록 또는 이웃 샘플의 움직임 정보를 기초로 유도될 수 있다. 일 예로, 현재 블록에 주변에 참조할 위치를 기 정의한 뒤, 기 정의된 참조 위치에 움직임 정보가 존재하는지 여부를 확인할 수 있다. 기 정의된 참조 위치에 움직임 정보가 존재하는 경우, 해당 위치의 움직임 정보를 움직임 정보 병합 후보로서 움직임 정보 병합 리스트에 삽입할 수 있다.
도 6의 예시에서, 기 정의된 참조 위치는, A0, A1, B0, B1, B5 및 Col 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 나아가, A1, B1, B0, A0, B5 및 Col의 순서로, 움직임 정보 병합 후보를 유도할 수 있다.
움직임 정보 병합 리스트에 포함된 움직임 정보 병합 후보들 중 최적의 비용을 갖는 움직임 정보 병합 후보의 움직임 정보를 현재 블록의 움직임 정보로 설정할 수 있다. 나아가, 복수의 움직임 정보 병합 후보들 중 선택된 움직임 정보 병합 후보를 가리키는 인덱스 정보(예컨대, 병합 인덱스)를 부호화하여 복호화기로 전송할 수 있다.
복호화기에서는, 부호화기에서와 동일하게 움직임 정보 병합 리스트를 구성할 수 있다. 그리고, 비트스트림으로부터 복호화된 병합 인덱스를 기초로, 움직임 정보 병합 후보를 선택할 수 있다. 선택된 움직임 정보 병합 후보의 움직임 정보가, 현재 블록의 움직임 정보로 설정될 수 있다.
움직임 정보 병합 리스트는 움직임 벡터 예측 리스트와는 달리, 예측 방향과 상관없이 단일의 리스트로 구성된다. 즉, 움직임 정보 병합 리스트에 포함된 움직임 정보 병합 후보은 L0 움직임 정보 또는 L1 움직임 정보만을 가질 수도 있고, 양방향 움직임 정보(즉, L0 움직임 정보 및 L1 움직임 정보)를 가질 수도 있다.
현재 블록 주변 복원 샘플 영역을 이용하여, 현재 블록의 움직임 정보를 유도할 수도 있다. 여기서, 현재 블록의 움직임 정보를 유도하는데 이용되는 복원 샘플 영역을 템플릿(Template)이라 호칭할 수도 있다.
도 7은 템플릿 기반 움직임 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에서는, 탐색 범위 내 현재 블록과 참조 블록 간의 비용을 기반으로, 현재 블록의 예측 블록을 결정하는 것으로 설명하였다. 본 실시예에 따르면, 도 3과 달리, 현재 블록에 이웃하는 템플릿(이하, 현재 템플릿이라 함) 및 현재 템플릿과 동일한 크기 및 형태를 갖는 참조 템플릿 사이의 비용을 기반으로, 현재 블록에 대한 움직임 추정을 수행할 수 있다.
일 예로, 현재 템플릿 내 복원 샘플들과 참조 블록 내 복원 샘플들 간의 차분값의 절대값 합을 기반으로, 비용을 계산할 수 있다. 절대값 합이 작을수록, 비용은 감소할 수 있다.
탐색 범위 내 현재 템플릿과 최적의 비용을 갖는 참조 템플릿이 결정되면, 참조 템플릿에 이웃하는 참조 블록을 현재 블록의 예측 블록으로 설정할 수 있다.
그리고, 현재 블록과 참조 블록 사이의 거리, 참조 블록이 속하는 픽처의 인덱스 및 참조 픽처가 L0 또는 L1 참조 픽처 리스트에 포함되는지 여부를 기반으로, 현재 블록의 움직임 정보를 설정할 수 있다.
템플릿은 현재 블록 주변 기 복원된 영역이 템플릿으로 정의되는 바, 복호화기 스스로 부호화기와 동일한 방식으로 움직임 추정을 수행할 수 있다. 이에 따라, 템플릿을 이용하여 움직임 정보를 유도하는 경우, 템플릿 이용 여부를 나타내는 정보 외, 움직임 정보를 부호화하여 시그날링할 필요가 없다.
현재 템플릿은 현재 블록 상단에 인접하는 영역 또는 좌측에 인접하는 영역 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 상단에 인접하는 영역은, 적어도 하나의 행을 포함하고, 좌측에 인접하는 영역은, 적어도 하나의 열을 포함할 수 있다.
도 8은 템플릿의 구성 예들을 나타낸다.
도 8에 도시된 예들 중 하나를 따라, 현재 템플릿이 구성될 수 있다.
또는, 도 8에 도시된 예와 달리, 현재 블록의 좌측에 인접하는 영역만으로 템플릿을 구성하거나, 현재 블록의 상단에 인접하는 영역만으로 템플릿을 구성할 수도 있다.
현재 템플릿의 크기 및/또는 형태는 부호화기 및 복호화기에서 기 정의되어 있을 수 있다.
또는, 크기 및/또는 형태가 상이한 복수의 템플릿 후보들을 기 정의한 뒤, 복수의 템플릿 후보들 중 하나를 특정하는 인덱스 정보를 부호화하여 복호화기로 시그날링할 수 있다.
또는, 현재 블록의 크기, 형태 또는 위치 중 적어도 하나에 기초하여, 복수의 템플릿 후보들 중 하나를 적응적으로 선택할 수도 있다. 일 예로, 현재 블록이 CTU의 상단 경계에 접하는 경우, 현재 블록의 좌측에 인접하는 영역만으로 현재 템플릿을 구성할 수 있다.
참조 픽처 리스트에 저장된 참조 픽처들 각각에 대해 템플릿에 기반한 움직임 추정을 수행할 수 있다. 또는, 참조 픽처들 중 일부에 대해서만 움직임 추정을 수행할 수도 있다. 일 예로, 참조 픽처 인덱스가 0인 참조 픽처에 대해서만 움직임 추정을 수행하거나, 참조 픽처 인덱스가 문턱값보다 작은 참조 픽처들 또는 현재 픽처와의 POC 차분이 문턱값보다 작은 참조 픽처들에 대해서만 움직임 추정을 수행할 수 있다.
또는, 참조 픽처 인덱스를 명시적으로 부호화하여 시그날링한 뒤, 상기 참조 픽처 인덱스가 가리키는 참조 픽처에 대해서만 움직임 추정을 수행할 수 있다.
또는, 현재 템플릿에 대응하는 이웃 블록의 참조 픽처를 대상으로 움직임 추정을 수행할 수 있다. 일 예로, 템플릿이 좌측 인접 영역 및 상단 인접 영역으로 구성되어 있다면, 좌측 이웃 블록의 참조 픽처 인덱스 또는 상단 이웃 블록의 참조 픽처 인덱스 중 적어도 하나를 이용하여 적어도 하나의 참조 픽처를 선택할 수 있다. 이후, 선택된 적어도 하나의 참조 픽처를 대상으로, 움직임 추정을 수행할 수 있다.
템플릿에 기반한 움직임 추정이 적용되었는지 여부를 나타내는 정보가 부호화되어 복호화기로 시그날링될 수 있다. 상기 정보는 1비트의 플래그일 수 있다. 일 예로, 상기 플래그가 참(1)인 것은, 현재 블록의 L0 방향 및 L1 방향에 템플릿에 기반한 움직임 추정이 적용됨을 가리킨다. 반면, 상기 플래그가 거짓(0)인 것은, 템플릿에 기반한 움직임 추정이 적용되지 않음을 나타낸다. 이 경우, 움직임 정보 병합 모드 또는 움직임 벡터 예측 모드를 기반으로, 현재 블록의 움직임 정보가 유도될 수 있다.
위와 반대로, 현재 블록에 움직임 정보 병합 모드 및 움직임 벡터 예측 모드가 적용되지 않는 것으로 결정된 경우에 한하여, 템플릿에 기반한 움직임 추정이 적용될 수 있다. 일 예로, 움직임 정보 병합 모드가 적용되는지 여부를 나타내는 제1 플래그 및 움직임 벡터 예측 모드가 적용되는지 여부를 나타내는 제2 플래그가 모두 0인 경우, 템플릿에 기반한 움직임 추정이 수행될 수 있다.
L0 방향 및 L1 방향 각각에 대해, 템플릿에 기반한 움직임 추정이 적용되었는지 여부를 나타내는 정보가 시그날링될 수 있다. 즉, L0 방향에 템플릿에 기반한 움직임 추정이 적용되는지 여부 및 L1 방향에 템플릿에 기반한 움직임 추정이 적용되는지 여부가 상호 독립적으로 결정될 수 있다. 이에 따라, L0 방향 및 L1 방향 중 어느 하나에는 템플릿에 기반한 움직임 추정이 적용되는 반면, 다른 하나에는, 타 모드(예컨대, 움직임 정보 병합 모드 또는 움직임 벡터 예측 모드)가 적용될 수 있다.
L0 방향 및 L1 방향에 모두 템플릿에 기반한 움직임 추정이 적용되는 경우, L0 예측 블록 및 L1 예측 블록의 가중합 연산을 기초로, 현재 블록의 예측 블록이 생성될 수 있다. 또는, L0 방향 및 L1 방향 중 하나에는 템플릿에 기반한 움직임 추정이 적용되었으나, 다른 하나에는, 타 모드가 적용된 경우에도, L0 예측 블록 및 L1 예측 블록의 가중합 연산을 기초로, 현재 블록의 예측 블록이 생성될 수 있다. 이에 대해서는, 수학식 2를 통해 후술하기로 한다.
또는, 템플릿에 기반한 움직임 추정 방법이, 움직임 정보 병합 모드 상의 움직임 정보 병합 후보 또는 움직임 벡터 예측 모드 상의 움직임 벡터 예측 후보로 삽입될 수도 있다. 이 경우, 선택된 움직임 정보 병합 후보 또는 선택된 움직임 벡터 예측 후보가 템플릿에 기반한 움직임 추정 방법을 가리키는지 여부에 기초하여, 템플릿에 기반한 움직임 추정 방법의 적용 여부가 결정될 수 있다.
쌍방 매칭 방법을 기반으로, 현재 블록의 움직임 정보를 생성할 수도 있다.
도 9는 쌍방 매칭 방법을 기반의 움직임 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
쌍방 매칭 방법은, 현재 픽처의 시간적 순서(즉, POC)가 L0 참조 픽처의 시간적 순서 및 L1 참조 픽처의 시간적 순서 사이에 존재하는 경우에 한하여 수행될 수 있다.
쌍방 매칭 방법이 적용되는 경우, L0 참조 픽처 및 L1 참조 픽처 각각에 탐색 범위를 설정할 수 있다. 이때, L0 참조 픽처를 식별하기 위한 L0 참조 픽처 인덱스 및 L1 참조 픽처를 식별하기 위한 L1 참조 픽처 인덱스가 각각 부호화되어 시그날링될 수 있다.
다른 예로, L0 참조 픽처 인덱스만을 부호화하여 시그날링하고, 현재 픽처와 L0 참조 픽처 사이의 거리(이하, L0 POC 차분이라 함)을 기초로, L1 참조 픽처를 선택할 수 있다. 일 예로, L1 참조 픽처 리스트에 포함된 L1 참조 픽처들 중, 현재 픽처와의 거리(이하, L1 POC 차분이라 함)의 절대값이 현재 픽처와 L0 참조 픽처 사이의 거리의 절대값과 동일한 L1 참조 픽처를 선택할 수 있다. L0 POC 차분과 동일한 L1 POC 차분을 갖는 L1 참조 픽처가 존재하지 않는 경우, L1 참조 픽처들 중 L1 POC 차분이 L0 POC 차분과 가장 유사한 L1 참조 픽처를 선택할 수 있다.
이때, L1 참조 픽처들 중 L0 참조 픽처와 시간적 방향이 상이한 L1 참조 픽처 만이 쌍방 매칭에 이용될 수 있다. 일 예로, L0 참조 픽처의 POC가 현재 픽처보다 작은 경우, 현재 픽처보다 POC가 큰 L1 참조 픽처들 중에서 하나를 선택할 수 있다.
위와 반대로, L1 참조 픽처 인덱스만을 부호화하여 시그날링하고, 현재 픽처와 L1 참조 픽처 사이의 거리를 기초로, L0 참조 픽처를 선택할 수도 있다.
또는, L0 참조 픽처들 중 현재 픽처와의 거리가 가장 가까운 L0 참조 픽처 및, L1 참조 픽처들 중 현재 픽처와의 거리가 가장 가까운 L1 참조 픽처를 이용하여 쌍방 매칭 방법을 수행할 수도 있다.
또는, L0 참조 픽처 리스트 내 기 정의된 인덱스가 할당된 L0 참조 픽처(예컨대, 인덱스 0) 및 L1 참조 픽처 리스트 내 기 정의된 인덱스가 할당된 L1 참조 픽처(예컨대, 인덱스 0)를 이용하여, 쌍방 매칭 방법을 수행할 수도 있다.
또는, LX (X는 0 또는 1) 참조 픽처는 명시적으로 시그날링되는 참조 픽처 인덱스를 기반으로 선택하고, L｜X-1｜ 참조 픽처는, L｜X-1｜ 참조 픽처들 중 현재 픽처와 가장 가까운 거리를 갖는 참조 픽처, 또는 L｜X-1｜ 참조 픽처 리스트 내 기 정의된 인덱스를 갖는 참조 픽처로 선택될 수 있다.
다른 예로, 현재 블록의 이웃 블록의 움직임 정보를 기초로 L0 및/또는 L1 참조 픽처를 선택할 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 좌측 또는 상단 이웃 블록의 참조 픽처 인덱스를 이용하여, 쌍방 매칭에 이용될 L0 및/또는 L1 참조 픽처를 선택할 수 있다.
탐색 범위는 참조 픽처 내 콜로케이티드 블록으로부터 소정 범위 이내로 설정될 수 있다.
다른 예로, 초기 움직임 정보를 기초로 탐색 범위를 설정할 수 있다. 초기 움직임 정보는, 현재 블록의 이웃 블록으로부터 유도될 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 좌측 이웃 블록 또는 상단 이웃 블록의 움직임 정보가, 현재 블록의 초기 움직임 정보로 설정될 수 있다.
쌍방 매칭 방법이 적용되는 경우, L0 움직임 벡터와 L1 방향의 움직임 벡터는 서로 반대 방향으로 설정된다. 이는, L0 움직임 벡터의 부호와 L1 방향의 움직임 벡터가 서로 반대 부호를 가짐을 나타낸다. 아울러, LX 움직임 벡터의 크기는, 현재 픽처와 LX 참조 픽처 사이의 거리(즉, POC 차분)에 비례할 수 있다.
이후, L0 참조 픽처의 탐색 범위에 속하는 참조 블록(이하, L0 참조 블록이라 함) 및 L1 참조 픽처의 탐색 범위에 속하는 참조 블록(이하, L1 참조 블록이라 함) 사이의 비용(cost)를 이용하여, 움직임 추정을 수행할 수 있다.
현재 블록과의 벡터가 (x, y)인 L0 참조 블록을 선택한 경우, 현재 블록으로부터 (-Dx, -Dy) 만큼 이격된 위치의 L1 참조 블록을 선택할 수 있다. 여기서, D는, 현재 픽처와 L0 참조 픽처 사이의 거리 및 L1 참조 픽처와 현재 픽처 사이의 거리의 비율에 의해 결정될 수 있다.
일 예로, 도 9에 도시된 예에서, 현재 픽처(T)와 L0 참조 픽처(T-1) 사이의 거리의 절대값 및 현재 픽처(T)와 L1 참조 픽처(T+1) 사이의 거리의 절대값은 상호 동일하다. 이에 따라, 도시된 예에서, L0 움직임 벡터 (x0, y0) 및 L1 움직임 벡터 (x1, y1)는 상호 크기는 동일하나 거리는 반대이다. 만약, POC가 (T+2)인 L1 참조 픽처가 이용되었다면, L1 움직임 벡터 (x1, y1)은, (-2*x0, -2*y0)로 설정될 것이다.
최적의 비용을 갖는 L0 참조 블록 및 L1 참조 블록이 선택되면, L0 참조 블록 및 L1 참조 블록 각각을 현재 블록의 L0 예측 블록 및 L1 예측 블록으로 설정할 수 있다. 이후, L0 참조 블록 및 L1 참조 블록의 가중합 연산을 통해, 현재 블록의 최종 예측 블록을 생성할 수 있다. 일 예로, 후술할 수학식 2에 따라, 현재 블록의 예측 블록이 생성될 수 있다.
쌍방 매칭 방법이 적용되는 경우, 복호화기에서는 부호화기와 동일한 방법으로 움직임 추정을 수행할 수 있다. 이에 따라, 쌍방 움직임 매칭 방법이 적용되는지 여부를 나타내는 정보는 명시적으로 부/복호화하는 한편, 움직임 벡터 등의 움직임 정보의 부/복호화는 생략할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, L0 참조 픽처 인덱스 또는 L1 참조 픽처 인덱스 중 적어도 하나가 명시적으로 부/복호화될 수도 있다.
다른 예로, 쌍방 매칭 방법이 적용되었는지 여부를 나타내는 정보를 명시적으로 부/복호화하되, 쌍방 매칭 방법이 적용된 경우, L0 움직임 벡터 또는 L1 움직임 벡터를 명시적으로 부호화하여 시그날링할 수도 있다. L0 움직임 벡터가 시그날링된 경우, L1 움직임 벡터는, 현재 픽처와 L0 참조 픽처간의 POC 차분 및 현재 픽처와 L1 참조 픽처간의 POC 차분을 기초로 유도될 수 있다. L1 움직임 벡터가 시그날링된 경우, L0 움직임 벡터는, 현재 픽처와 L0 참조 픽처간의 POC 차분 및 현재 픽처와 L1 참조 픽처간의 POC 차분을 기초로 유도될 수 있다. 이때, 부호화기에서는, L0 움직임 벡터 및 L1 움직임 벡터 중 크기가 작은 것을 명시적으로 부호화할 수 있다.
쌍방 매칭 방법이 적용되었는지 여부를 나타내는 정보는 1비트의 플래그일 수 있다. 일 예로, 상기 플래그가 참(예컨대, 1)인 것은, 현재 블록에 쌍방 매칭 방법이 적용됨을 나타낼 수 있다. 상기 플래그가 거짓(예컨대, 0)인 것은, 현재 블록에 쌍방 매칭 방법이 적용되지 않음을 나타낼 수 있다. 이 경우, 현재 블록에는, 움직임 정보 병합 모드 또는 움직임 벡터 예측 모드가 적용될 수 있다.
위와 반대로, 현재 블록에 움직임 정보 병합 모드 및 움직임 벡터 예측 모드가 적용되지 않는 것으로 결정된 경우에 한하여, 쌍방 매칭 방법이 적용될 수 있다. 일 예로, 움직임 정보 병합 모드가 적용되는지 여부를 나타내는 제1 플래그 및 움직임 벡터 예측 모드가 적용되는지 여부를 나타내는 제2 플래그가 모두 0인 경우, 쌍방 매칭 방법이 적용될 수 있다.
또는, 쌍방 매칭 방법이, 움직임 정보 병합 모드 상의 움직임 정보 병합 후보 또는 움직임 벡터 예측 모드 상의 움직임 벡터 예측 후보로 삽입될 수도 있다. 이 경우, 선택된 움직임 정보 병합 후보 또는 선택된 움직임 벡터 예측 후보가 쌍방 매칭 방법을 가리키는지 여부에 기초하여, 쌍방 매칭 방법의 적용 여부가 결정될 수 있다.
쌍방 매칭 방법에서는, 현재 픽처의 시간적 순서가, L0 참조 픽처의 시간적 순서 및 L1 참조 픽처의 시간적 순서 사이에 존재해야 하는 것으로 예시되었다. 위 쌍방 매칭 방법의 제약이 적용되지 않는 단방향 매칭 방법을 적용하여, 현재 블록의 예측 블록을 생성할 수도 있다. 구체적으로, 단방향 매칭 방법에서는, 현재 블록보다 시간적 순서(즉, POC)가 작은 2개의 참조 픽처들 또는 현재 블록보다 시간적 순서가 큰 2개의 참조 픽처들이 이용될 수 있다. 이때, 2개의 참조 픽처들은 모두 L0 참조 픽처 리스트 또는 L1 참조 픽처 리스트로부터 유도된 것일 수 있다. 또는, 2개의 참조 픽처들 중 1개는 L0 참조 픽처 리스트로부터 유도되고, 다른 하나는 L1 참조 픽처 리스트로부터 유도될 수도 있다.
도 10은 단방향 매칭 방법 기반의 움직임 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
단방향 매칭 방법은, 현재 픽처보다 POC가 작은 2개의 참조 픽처들(즉, Forward 참조 픽처들) 또는 현재 픽처보다 POC가 큰 2개의 참조 픽처들(즉, Backward 참조 픽처들)을 기초로 수행될 수 있다. 도 10에서는, 현재 픽처(T) 보다 POC가 작은 제1 참조 픽처(T-1) 및 제2 참조 픽처(T-2)를 기초로 단방향 매칭 방법에 기반한 움직임 추정이 수행되는 것으로 예시되었다.
이때, 제1 참조 픽처를 식별하기 위한 제1 참조 픽처 인덱스 및 제2 참조 픽처를 식별하기 위한 제2 참조 픽처 인덱스가 각각 부호화되어 시그날링될 수 있다. 이때, 단방향 매칭 방법에 이용되는 두 참조 픽처들 중 현재 픽처와의 POC 차분이 더 작은 참조 픽처를 제1 참조 픽처로 설정할 수 있다. 이에 따라, 제1 참조 픽처가 선택되면, 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처들 중 제1 참조 픽처보다 현재 픽처와의 POC 차분이 더 큰 참조 픽처들만이 제2 참조 픽처로 설정될 수 있다. 제2 참조 픽처 인덱스는, 제1 참조 픽처와 동일한 시간적 방향을 가지면서, 제1 참조 픽처보다 현재 픽처와의 POC 차분이 더 큰 참조 픽처들을 재정렬한 뒤, 재정렬된 참조 픽처들 중 하나의 인덱스를 가리키도록 설정될 수 있다.
위와 반대로, 두 참조 픽처들 중 현재 픽처와의 POC 차분이 더 큰 참조 픽처를 제1 참조 픽처로 설정할 수도 있다. 이 경우, 제2 참조 픽처 인덱스는, 제1 참조 픽처와 동일한 시간적 방향을 가지면서, 제1 참조 픽처보다 현재 픽처와의 POC 차분이 더 작은 참조 픽처들을 재정렬한 뒤, 재정렬된 참조 픽처들 중 하나의 인덱스를 가리키도록 설정될 수 있다.
또는, 참조 픽처 리스트 내 기 정의된 인덱스가 할당된 참조 픽처 및 이와 동일한 시간적 방향을 갖는 참조 픽처를 이용하여, 단방향 매칭 방법을 수행할 수도 있다. 일 예로, 참조 픽처 리스트 내 인덱스가 0인 참조 픽처를 제1 참조 픽처로 설정하고, 참조 픽처 리스트 내 제1 참조 픽처와 시간적 방향이 동일한 참조 픽처들 중 인덱스가 가장 작은 참조 픽처를 제2 참조 픽처로 선택할 수 있다.
제1 참조 픽처 및 제2 참조 픽처는 모두 L0 참조 픽처 리스트 또는 L1 참조 픽처 리스트로부터 선택될 수 있다. 도 10에서는, 2개의 L0 참조 픽처들이 단방향 매칭 방법에 이용되는 것으로 도시되었다. 또는, 제1 참조 픽처는 L0 참조 픽처 리스트로부터 선택되고, 제2 참조 픽처는 L1 참조 픽처 리스트로부터 선택될 수도 있다.
제1 참조 픽처 및/또는 제2 참조 픽처가 L0 참조 픽처 리스트에 속하는지 또는 L1 참조 픽처 리스트에 속하는지 여부를 나타내는 정보가 추가로 부/복호화될 수도 있다.
또는, L0 참조 픽처 리스트 및 L1 참조 픽처 리스트 중 디폴트로 설정된 하나를 이용하여 단방향 매칭을 수행할 수 있다. 또는, L0 참조 픽처 리스트 및 L1 참조 픽처 리스트 중 참조 픽처들의 개수가 더 많은 것으로부터 두개의 참조 픽처들을 선택할 수도 있다.
이후, 제1 참조 픽처 및 제2 참조 픽처 내 탐색 범위를 설정할 수 있다.
탐색 범위는 참조 픽처 내 콜로케이티드 블록으로부터 소정 범위 이내로 설정될 수 있다.
다른 예로, 초기 움직임 정보를 기초로 탐색 범위를 설정할 수 있다. 초기 움직임 정보는, 현재 블록의 이웃 블록으로부터 유도될 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 좌측 이웃 블록 또는 상단 이웃 블록의 움직임 정보가, 현재 블록의 초기 움직임 정보로 설정될 수 있다.
이후, 제1 참조 픽처의 탐색 범위에 속하는 제1 참조 블록 및 제2 참조 픽처의 탐색 범위에 속하는 제2 참조 블록 사이의 비용(cost)를 이용하여, 움직임 추정을 수행할 수 있다.
이때, 단방향 매칭 방법 하에서, 움직임 벡터의 크기는, 현재 픽처와 참조 픽처 사이의 거리에 비례하여 증가하도록 설정되어야 한다. 구체적으로, 현재 픽처와의 벡터가 (x, y)인 제1 참조 블록을 선택한 경우, 제2 참조 블록은 현재 블록으로부터 (Dx, Dy)만큼 이격되어야 한다. 여기서, D는, 현재 픽처와 제1 참조 픽처 사이의 거리 및 현재 픽처와 제2 참조 픽처 사이의 거리의 비율에 의해 결정될 수 있다.
일 예로, 도 10의 예에서, 현재 픽처와 제1 참조 픽처 사이의 거리(즉, POC 차분)은 1이고, 현재 픽처와 제2 참조 픽처 사이의 거리(즉, POC 차분)은 2이다. 이에 따라, 제1 참조 픽처 내 제1 참조 블록에 대한 제1 움직임 벡터가 (x0, y0)인 경우, 제2 참조 픽처 내 제2 참조 블록에 대한 제2 움직임 벡터 (x1, y1)은, (2x0, 2y0)로 설정될 수 있다.
최적의 비용을 갖는 제1 참조 블록 및 제2 참조 블록이 선택되면, 제1 참조 블록 및 제2 참조 블록 각각을 현재 블록의 제1 예측 블록 및 제2 예측 블록으로 설정할 수 있다. 이후, 제1 예측 블록 및 제2 예측 블록의 가중합 연산을 통해, 현재 블록의 최종 예측 블록을 생성할 수 있다. 일 예로, 후술할 수학식 2에 따라, 현재 블록의 예측 블록이 생성될 수 있다.
단방향 매칭 방법이 적용되는 경우, 복호화기에서는 부호화기와 동일한 방법으로 움직임 추정을 수행할 수 있다. 이에 따라, 단방향 움직임 매칭 방법이 적용되는지 여부를 나타내는 정보는 명시적으로 부/복호화하는 한편, 움직임 벡터 등의 움직임 정보의 부/복호화는 생략할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 참조 픽처 인덱스 또는 제2 참조 픽처 인덱스 중 적어도 하나가 명시적으로 부/복호화될 수도 있다.
다른 예로, 단방향 매칭 방법이 적용되었는지 여부를 나타내는 정보를 명시적으로 부/복호화하되, 단방향 매칭 방법이 적용된 경우, 제1 움직임 벡터 또는 제2 움직임 벡터를 명시적으로 부호화하여 시그날링할 수도 있다. 제1 움직임 벡터가 시그날링된 경우, 제2 움직임 벡터는, 현재 픽처와 제1 참조 픽처간의 POC 차분 및 현재 픽처와 제2 참조 픽처간의 POC 차분을 기초로 유도될 수 있다. 제2 움직임 벡터가 시그날링된 경우, 제1 움직임 벡터는, 현재 픽처와 제1 참조 픽처간의 POC 차분 및 현재 픽처와 제2 참조 픽처간의 POC 차분을 기초로 유도될 수 있다. 이때, 부호화기에서는, 제1 움직임 벡터 및 제2 움직임 벡터 중 크기가 작은 것을 명시적으로 부호화할 수 있다.
단방향 매칭 방법이 적용되었는지 여부를 나타내는 정보는 1비트의 플래그일 수 있다. 일 예로, 상기 플래그가 참(예컨대, 1)인 것은, 현재 블록에 단방향 매칭 방법이 적용됨을 나타낼 수 있다. 상기 플래그가 거짓(예컨대, 0)인 것은, 현재 블록에 단방향 매칭 방법이 적용되지 않음을 나타낼 수 있다. 이 경우, 현재 블록에는, 움직임 정보 병합 모드 또는 움직임 벡터 예측 모드가 적용될 수 있다.
위와 반대로, 현재 블록에 움직임 정보 병합 모드 및 움직임 벡터 예측 모드가 적용되지 않는 것으로 결정된 경우에 한하여, 단방향 매칭 방법이 적용될 수 있다. 일 예로, 움직임 정보 병합 모드가 적용되는지 여부를 나타내는 제1 플래그 및 움직임 벡터 예측 모드가 적용되는지 여부를 나타내는 제2 플래그가 모두 0인 경우, 단방향 매칭 방법이 적용될 수 있다.
또는, 단방향 매칭 방법이, 움직임 정보 병합 모드 상의 움직임 정보 병합 후보 또는 움직임 벡터 예측 모드 상의 움직임 벡터 예측 후보로 삽입될 수도 있다. 이 경우, 선택된 움직임 정보 병합 후보 또는 선택된 움직임 벡터 예측 후보가 단방향 매칭 방법을 가리키는지 여부에 기초하여, 단방향 매칭 방법의 적용 여부가 결정될 수 있다.
움직임 벡터의 정밀도를 조절하여, 오브젝트의 화면 간 움직임을 탐색할 수도 있다. 구체적으로, 픽처 내 픽셀들 각각의 위치는 정수로 특정된다. 반면, 오브젝트의 화면 간 움직임은 정수 위치로 표현되지 않을 수 있다.
이를 고려하여, 참조 픽처에 대해 보간을 수행하여, 분수 화소 단위로 움직임 벡터를 탐색할 수 있다.
도 11 및 도 12는 움직임 벡터의 정밀도에 따라 예측 블록이 생성되는 예를 도시한 것이다.
도 11은, 현재 픽처 내 현재 블록의 위치를 나타낸 것이고, 도 12는, 움직임 벡터에 따라, 예측 블록이 획득되는 예를 도시한 것이다.
구체적으로, 도 12의 (a)는, 움직임 벡터 정밀도가 정수 화소 단위인 경우의 예를 나타내고, 도 12의 (b) 및 (c)는, 각각, 움직임 벡터 정밀도가 1/2 화소 단위 및 1/4 화소 단위인 경우의 예를 나타낸다.
도시된 것보다, 더 작은 단위로, 움직임 벡터 정밀도를 설정할 수도 있다. 일 예로, 움직임 벡터 정밀도는 1/8 화소 단위, 1/16 화소 단위 또는 1/32 화소 단위로 설정될 수 있다.
현재 블록의 움직임 벡터가 정수 단위로 표현되는 경우, 도 12의 (a) 도시된 예에서와 같이, 정수 위치 샘플들로 구성된 참조 블록을, 현재 블록의 예측 블록으로 설정할 수 있다.
반면, 현재 블록의 움직임 벡터가 분수 단위로 표현되는 경우, 도 12의 (b) 및 (c)에 도시된 예에서와 같이, 분수 위치 샘플들로 구성된 참조 블록을, 현재 블록의 예측 블록으로 설정할 수 있다. 이때, 참조 블록 내 분수 위치 샘플은, 정수 위치 샘플들을 보간하여 생성될 수 있다. 보간 필터는, 4탭 또는 8탭의 크기를 가질 수 있다.
다른 예로, 복잡도 감소를 위해, 분수 위치에 인접하는 정수 위치 샘플들만을 이용하는 선형 보간을 통해, 분수 위치 샘플을 생성할 수도 있다.
현재 블록의 움직임 벡터 정밀도를 지시하는 정보가 부호화되어 시그날링될 수 있다. 일 예로, 복수의 움직임 벡터 정밀도 후보들 각각에 상이한 인덱스를 할당한 뒤, 현재 블록의 움직임 벡터 정밀도에 해당하는 움직임 벡터 정밀도 후보의 인덱스를 부호화하여 시그날링할 수 있다.
이때, 이용 가능한 움직임 벡터 후보들의 개수 및/또는 종류는, 현재 블록의 크기, 현재 블록의 형태, 참조 픽처 또는 움직임 보상 모델 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다. 여기서, 움직임 보상 모델은, 병진(translation) 모델, 주밍 모델 또는 회전 모델 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 병진 모델에, 주밍 모델 또는 회전 모델 중 적어도 하나가 결합된 움직임 보상 모델을 어파인(Affine) 모델이라 호칭할 수도 있다.
현재 블록에 대해 이용 가능한 움직임 벡터 후보들 중 하나를 지시하는 인덱스가 부호화될 수 있다. 현재 블록에 대해 이용 가능한 움직임 벡터 후보들의 개수에 따라, 인덱스를 부호화하는데 필요한 최대 비트수가 결정될 수 있다.
움직임 벡터의 정밀도를 조절함으로써, 더욱 정밀하게 움직임 벡터를 탐색할 수 있고, 이에 따라, 현재 블록에 대한 예측 정확도를 향상시킬 수 있다.
한편, 분수 위치로 표현된 움직임 벡터는, 정수로 스케일 업되어 부호화될 수 있다.
오브젝트의 움직임에 대한 보상은, 오브젝트의 선형 움직임(예컨대, 수평 및/또는 수직 방향으로의 움직임)을 보상하기 위한 병진 모델, 오브젝트의 크기 변경을 보상하는 주밍(Zooming) 모델 및 오브젝트의 회전 움직임을 보상하는 회전 모델 중 적어도 하나에 기반하여 수행될 수 있다. 여기서, 주밍은, 크기 확대 또는 크기 축소를 나타낼 수 있다.
도 13은 현재 블록에 대해, 병진 모델 및 주밍 모델에 기반한 움직임 보상이 수행되는 예를 나타낸 것이다.
설명의 편의를 위해, 현재 블록은, 도 11에 도시된 것과 같이, 4x4 크기를 갖는 것으로 가정한다.
도 13에서, 변수 α는 크기 조절 파라미터를 나타낸다. 참조 블록의 크기는, 현재 블록의 크기에 변수 α를 곱하여 유도될 수 있다.
크기 조절 파라미터 α가 1보다 작은 것은, 참조 블록이 현재 블록보다 작음을 나타내고, 크기 조절 파라미터 α가 1보다 큰 것은, 참조 블록이 현재 블록보다 큼을 나타낸다.
도 13의 (a) 및 (b)는, 크기 조절 파라미터 α가 1보다 작은 경우의 예를 나타낸 것이고, 도 13의 (c)는, 크기 조절 파라미터 α가 1보다 큰 경우의 예를 나타낸 것이다.
현재 블록의 움직임 벡터를 기반으로, 참조 블록의 좌상단 위치를 특정할 수 있다. 구체적으로, 참조 픽처 내 현재 블록의 좌상단 샘플에 대응하는 위치로부터, 움직임 벡터 만큼 이격된 위치를 참조 블록의 좌상단 위치로 설정할 수 있다. 이후, 크기 조절 파라미터에 따라, 너비 및 높이가 각각 현재 블록의 너비 및 높이의 α배인 참조 블록을 설정할 수 있다. 참조 블록 내 분수 위치 샘플은, 정수 위치 샘플들을 보간하여 생성될 수 있다.
움직임 벡터 및 크기 조절 파라미터에 의해 유도된 참조 블록은, 현재 블록의 예측 블록으로 설정될 수 있다.
한편, 크기 조절 파라미터 α에 대한 정보가 부호화되어 시그날링될 수 있다. 구체적으로, 복수의 크기 조절 파라미터 후보들 각각에 상이한 인덱스가 할당되고, 현재 블록에 적용되는 크기 조절 파라미터 후보를 특정하는 인덱스가 부호화되어 시그날링될 수 있다.
또는, 이웃 블록의 크기 조절 파라미터에 기초하여, 현재 블록의 크기 조절 파라미터를 유도할 수도 있다. 일 예로, 기 정의된 위치의 이웃 블록의 크기 조절 파라미터를, 현재 블록의 크기 조절 파라미터로 설정할 수 있다.
또는, 복수개의 이웃 블록들을 순차적으로 탐색하였을 때, 첫번째로 탐색된 가용한 이웃 블록의 크기 조절 파라미터를, 현재 블록의 크기 조절 파라미터로 설정할 수 있다.
또는, 이웃 블록의 크기 조절 파라미터를 크기 조절 파라미터 후보로 설정할 수 있다. 이 경우, 복수개의 이웃 블록들을 순차적으로 탐색하여, 복수개의 크기 조절 파라미터 후보들을 포함하는 크기 조절 파라미터 후보 리스트를 생성할 수 있다. 복수개의 크기 조절 파라미터 후보 리스트에 포함된 복수개의 크기 조절 파라미터 후보들 중 하나를 현재 블록의 크기 조절 파라미터로 설정할 수 있다. 이 경우, 복수개의 크기 조절 파라미터 후보들 중 현재 블록의 크기 조절 파라미터와 동일한 후보를 지시하는 인덱스가 부호화되어 시그날링될 수 있다.
한편, 현재 블록의 크기 조절 파라미터를 유도하는데 이용되는 이웃 블록은, 상단 이웃 블록, 좌측 이웃 블록, 좌상단 이웃 블록, 우상단 이웃 블록 또는 좌하단 이웃 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 14는 현재 블록에 대해, 병진 모델 및 회전 모델에 기반한 움직임 보상이 수행되는 예를 나타낸 것이다.
설명의 편의를 위해, 현재 블록은, 도 11에 도시된 것과 같이, 4x4 크기를 갖는 것으로 가정한다.
먼저, 도 14의 (a)에 도시된 에에서와 같이, 현재 블록의 움직임 벡터를 기초로, 참조 픽처 내 임시 블록의 위치를 특정할 수 있다. 구체적으로, 참조 픽처 내 현재 블록의 좌상단 샘플에 대응하는 위치로부터, 움직임 벡터 만큼 이격된 위치를 좌상단 샘플로 삼는 블록 위치를 특정할 수 있다.
이후, 도 14의 (b)에 도시된 예에서와 같이, 임시 블록을 회전할 수 있다. 회전된 위치의 블록은 참조 블록으로 설정되고, 참조 블록은, 현재 블록의 예측 블록으로 설정될 수 있다.
한편, 움직임 벡터에 의해 특정된 임시 블록을 회전함에 있어서, 회전 행렬이 이용될 수 있다. 즉, 현재 블록에 대한 예측 샘플은, 임시 블록 내 샘플 위치에 회전 행렬을 적용함으로써 획득된 위치의 샘플로 설정될 수 있다.
수학식 1은 회전 행렬을 나타낸 것이다.
Figure PCTKR2023013319-appb-img-000001
상기 수학식 1에서, (pos_x, pos_y)는, 임시 블록 내 샘플의 위치를 나타낸다. 즉, (pos_x, pos_y)는, 현재 블록 내 예측 대상 샘플의 위치에 움직임 벡터를 더하여 유도될 수 있다.
(pos_x', pos_y')은, 임시 블록 내 샘플의 위치로부터 회전된 위치를 나타내고, θ는 회전 각도를 의미한다.
참조 픽처 내 (pos_x', pos_y') 위치의 샘플 값이, 예측 대상 샘플의 위치에 대한 예측 샘플의 값으로 설정될 수 있다. (pos_x', pos_y') 위치가 분수 위치인 경우, 정수 위치 샘플들을 보간하여, 해당 위치의 샘플이 생성될 수 있다.
한편, 회전 각도 θ를 나타내는 정보가 부호화되어 시그날링될 수 있다. 일 예로, 복수의 회전 각도 후보들 각각에 상이한 인덱스를 할당한 뒤, 현재 블록의 회전 각도에 해당하는 회전 각도 후보의 인덱스를 부호화하여 시그날링할 수 있다.
또는, 이웃 블록의 회전 각도에 기초하여, 현재 블록의 회전 각도를 유도할 수도 있다. 일 예로, 기 정의된 위치의 이웃 블록의 회전 각도를, 현재 블록의 회전 각도로 설정할 수 있다.
또는, 복수개의 이웃 블록들을 순차적으로 탐색하였을 때, 첫번째로 탐색된 가용한 이웃 블록의 회전 각도를, 현재 블록의 회전 각도로 설정할 수 있다.
또는, 이웃 블록의 회전 각도를 회전 각도 후보로 설정할 수 있다. 이 경우, 복수개의 이웃 블록들을 순차적으로 탐색하여, 복수개의 회전 각도 후보들을 포함하는 회전 각도 후보 리스트를 생성할 수 있다. 복수개의 회전 각도 후보 리스트에 포함된 복수개의 회전 각도 후보들 중 하나를 현재 블록의 회전 각도로 설정할 수 있다. 이 경우, 복수개의 회전 각도 후보들 중 현재 블록의 회전 각도와 동일한 후보를 지시하는 인덱스가 부호화되어 시그날링될 수 있다.
한편, 현재 블록의 회전 각도를 유도하는데 이용되는 이웃 블록은, 상단 이웃 블록, 좌측 이웃 블록, 좌상단 이웃 블록, 우상단 이웃 블록 또는 좌하단 이웃 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 병진 모델, 주밍 모델 및 회전 모델을 동시에 적용하여, 현재 블록에 대한 움직임 보상을 수행할 수도 있다.
한편, 현재 블록에 대한 움직임 벡터 정밀도 또는 현재 블록에 이용 가능한 움직임 벡터 정밀도 후보의 개수 및/또는 종류는, 움직임 보상 모델에 따라 상이하게 결정될 수 있다.
일 예로, 현재 블록에 이용 가능한 움직임 벡터 정밀도 후보의 개수 및/또는 종류는, 병진 모델만이 적용되는 경우와 주밍 모델 또는 회전 모델 중 적어도 하나가 적용되는 경우 사이에 있어서, 상이할 수 있다.
구체적 예로, 현재 블록에 병진 모델이 적용되는 경우, 1/4 화소 단위 이상의 후보들이 현재 블록에 이용 가능할 수 있다. 반면, 현재 블록에 병진 모델과 함께 주밍 모델 또는 회전 모델 중 적어도 하나가 추가 적용되는 경우, 1/16 화소 단위 이상의 후보들이 현재 블록에 대해 이용 가능할 수 있다.
또는, 현재 블록에 병진 모델이 적용되는 경우, 현재 블록의 움직임 벡터 정밀도가 1/4 화소 단위로 설정될 수 있다. 반면, 현재 블록에 병진 모델과 함께 주밍 모델 또는 회전 모델 중 적어도 하나가 추가 적용되는 경우, 현재 블록의 움직임 벡터 정밀도가 1/16 화소 단위로 설정될 수도 있다.
한편, 부호화기 및 복호화기에, 움직임 보상 모델 마다 이용 가능한 움직임 벡터 정밀도 또는 이용 가능한 움직임 벡터 정밀도 후보들이 기 저장되어 있을 수 있다. 또는, 상위 헤더를 통해, 움직임 보상 모델 마다 이용 가능한 움직임 벡터 정밀도 또는 이용 가능한 움직임 벡터 정밀도 후보들을 나타내는 정보가 부호화되어 시그날링될 수 있다.
컨트롤 포인트의 움직임 벡터를 이용하여, 병진 모델에 주밍 모델 및/또는 회전 모델이 부가된 어파인 모델에 대한 움직임 보상을 수행할 수 있다. 여기서, 컨트롤 포인트는, 현재 블록의 코너에 대응하는 것일 수 있다. 일 예로, 어파인 모델에 기반하는 움직임 보상을 수행하기 위해, 좌상단 코너의 움직임 벡터, 우상단 코너의 움직임 벡터, 또는 좌하단 코너의 움직임 벡터 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
이하에서는, 컨트롤 포인트의 움직임 벡터를, 컨트롤 포인트 움직임 벡터라 호칭하기로 한다.
도 15 및 도 16은 컨트롤 포인트 움직임 벡터들을 이용하여 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 예를 나타낸다.
설명의 편의를 위해, 현재 블록은, 도 11에 도시된 것과 같이, 4x4 크기를 갖는 것으로 가정한다.
도 15의 (a) 및 (b)에서는, 현재 블록의 좌상단 코너에 해당하는 제1 컨트롤 포인트의 움직임 벡터(제1 컨트롤 포인트 움직임 벡터, A) 및 현재 블록의 우상단 코너에 해당하는 제2 컨트롤 포인트의 움직임 벡터(제2 컨트롤 포인트 움직임 벡터, B)에 의해, 현재 블록에 대한 예측 블록이 유도되는 것으로 예시되었다.
도시된 예에 그치지 않고, 좌하단 코너의 움직임 벡터를 추가 이용하거나, 우상단 코너 대신 좌하단 코너의 움직임 벡터를 이용하여, 현재 블록의 예측 블록을 유도하는 것도 가능하다.
도 17은 3개의 컨트롤 포인트 움직임 벡터들을 이용하여 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 예를 나타낸다.
도 17의 (a) 및 (b)에서는, 현재 블록의 좌상단 코너에 해당하는 제1 컨트롤 포인트의 움직임 벡터(제1 컨트롤 포인트 움직임 벡터, A), 현재 블록의 우상단 코너에 해당하는 제2 컨트롤 포인트의 움직임 벡터(제2 컨트롤 포인트 움직임 벡터, B) 및 현재 블록의 좌하단 코너에 해당하는 제3 컨트롤 포인트의 움직임 벡터(제3 컨트롤 포인트 움직임 벡터, C)에 의해, 현재 블록에 대한 예측 블록이 유도되는 것으로 예시되었다.
도 15 내지 도 17에 도시된 예에서와 같이, 2개의 컨트롤 포인트 움직임 벡터들 또는 3개의 컨트롤 포인트 움직임 벡터들을 이용하여, 현재 블록에 대한 병진, 주밍 및 회전 움직임 보상이 수행될 수 있다.
컨트롤 포인트 움직임 벡터들의 개수를 나타내는 정보가 부호화되어 시그날링될 수 있다. 상기 정보는, 블록 단위로 시그날링될 수 있다. 일 예로, 상기 정보는, 현재 블록에 2개의 컨트롤 포인트 움직임 벡터들이 이용되는지 또는 3개의 컨트롤 포인트 움직임 벡터들이 이용되는지 여부를 지시할 수 있다.
또는, 현재 블록의 크기 또는 형태 중 적어도 하나에 기초하여, 컨트롤 포인트 움직임 벡터들의 개수가 적응적으로 결정될 수 있다.
또는, 현재 블록의 컨트롤 포인트 움직임 벡터들이 이웃 블록으로부터 유도되는 경우, 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트 움직임 벡터들의 개수는, 이웃 블록의 컨트롤 포인트 움직임 벡터들의 개수와 동일하게 설정될 수 있다.
컨트롤 포인트 움직임 벡터들을 이용하여, 현재 블록 내 샘플별 움직임 벡터를 유도할 수 있다. 수학식 2는, 2개의 컨트롤 포인트 움직임 벡터들을 이용하여, 샘플마다 움직임 벡터를 유도하는 수식을 나타낸다.
Figure PCTKR2023013319-appb-img-000002
상기 수학식 2에서, (mvx, mvy)는, 현재 블록 내 (x, y) 위치에서의 움직임 벡터를 나타낸다. (mvAx, mvAy)는, 제1 컨트롤 포인트 움직임 벡터(A)를 나타내고, (mvBx, mvBy)는, 제2 컨트롤 포인트 움직임 벡터(B)를 나타낸다. W는, 현재 블록의 너비를 나타낸다.
3개의 컨트롤 포인트 움직임 벡터들이 이용되는 경우에는, 다음의 수학식 3에 의해, 샘플별 움직임 벡터가 유도될 수 있다.
Figure PCTKR2023013319-appb-img-000003
상기 수학식 3에서, (mvCx, mvCy)는, 제3 컨트롤 포인트 움직임 벡터(C)를 나타낸다.
샘플 별로 움직임 벡터가 유도되면, 도 16에 도시된 예에서와 같이, 각 샘플에 대한 움직임 보상을 수행할 수 있다. 구체적으로, 예측 대상 샘플의 움직임 벡터가 지시하는 참조 샘플을, 예측 대상 샘플에 대한 예측 샘플로 설정할 수 있다.
한편, 예측 대상 샘플의 움직임 벡터가 분수 단위로 표현되는 경우, 정수 위치 샘플들을 보간하여, 분수 위치 샘플을 생성하고, 생성된 분수 위치 샘플을, 예측 대상 샘플에 대한 예측 샘플로 설정할 수 있다.
이때, 샘플들 각각에 대한 움직임 벡터의 정밀도가 상이할 수 있다. 일 예로, 제1 예측 대상 샘플에 대한 움직임 벡터는 1/2 화소 단위로 유도된 반면, 제2 예측 대상 샘플에 대한 움직임 벡터는 1/4 화소 단위로 유도될 수 있다.
이 경우, 예측 대상 샘플들 각각에 대한 움직임 벡터 정밀도에 맞춰, 분수 위치 샘플을 생성할 수 있다. 또는, 예측 대상 샘플의 움직임 벡터를 기준 움직임 벡터 정밀도에 맞춰 조절한 뒤, 조절된 움직임 벡터를 기반으로, 예측 대상 샘플에 대한 예측 샘플을 유도할 수 있다. 일 예로, 기준 움직임 벡터 정밀도가 1/2인 경우, 제2 예측 대상 샘플에 대한 움직임 벡터를, 1/4 화소 단위로 조절할 수 있다.
기준 움직임 벡터 정밀도는, 블록 단위로 결정될 수 있다. 또는, 컨트롤 포인트 움직임 벡터들의 정밀도를, 기준 움직임 벡터 정밀도를 설정할 수 있다. 또는, 부호화기 및 복호화기에서, 기준 움직임 벡터 정밀도가 기 정의되어 있을 수 있다.
다른 예로, 복잡도 감소를 위해, 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도할 수도 있다.
도 18은 서브 블록 단위로 움직임 벡터가 유도되는 예를 나타낸 것이다.
서브 블록의 크기 및/또는 형태는 부호화기 및 복호화기에 기 정의되어 있을 수 있다. 일 예로, 서브 블록은, 2x2 또는 4x4 크기의 정방형 블록일 수 있다.
또는, 현재 블록의 크기 및/또는 형태에 따라, 서브 블록의 크기 및/또는 형태가 적응적으로 결정될 수 있다. 일 예로, 현재 블록이 정방형인 경우, 서브 블록도 정방형일 수 있다. 반면, 현재 블록이 비정방형인 경우, 서브 블록도 비정방형일 수 있다.
또는, 현재 블록의 분할 방법 또는 분할 형태 중 적어도 하나에 대한 정보가 명시적으로 부호화되어 시그날링될 수 있다. 일 예로, 서브 블록의 크기, 서브 블록의 형태, 현재 블록을 분할하는 분할선의 위치 또는 분할선의 개수 중 적어도 하나에 대한 정보가 명시적으로 부호화되어 시그날링될 수 있다. 상기 정보를 블록 단위로 부호화되어 시그날링될 수도 있고, 상위 헤더를 통해 부호화되어 시그날링될 수도 있다.
도 18에서는, 서브 블록이 2x2 크기의 정방형 블록인 것으로 가정하였다.
서브 블록 내 기 정의된 위치의 좌표를 이용하여, 서브 블록의 움직임 벡터를 유도할 수 있다. 여기서, 기 정의된 위치는, 서브 블록 내 좌상단 샘플의 위치, 우상단 샘플의 위치, 좌하단 샘플의 위치, 우하단 샘플의 위치 또는 중앙 위치 중 하나일 수 있다.
서브 블록 내 기 정의된 위치의 좌표를 수학식 2의 (x, y)에 대입함으로써, 서브 블록의 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
상술한 예에서와 같이, 어파인 모션 모델에 기반하여, 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
한편, 콜로케이티드(Collocated) 픽처를 이용하여, 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도할 수도 있다. 위와 같이, 콜로케이드 픽처를 이용하여, 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도하는 것을 SbTMVP (Sub-block Temporal Motion Vector Prediction) 라 호칭할 수 있다.
콜로케이티드 픽처는, 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처들 중 하나일 수 있다. 일 예로, 참조 픽처 리스트 내 인덱스가 0인 픽처가 콜로케이티드 픽처로 선택될 수 있다.
또는, 참조 픽처 리스트 내 콜로케이티드 픽처로 설정되는 참조 픽처의 인덱스를 지시하는 정보가 명시적으로 부호화되어 시그날링될 수 있다.
도 19 및 도 20은 SbTMVP가 적용되는 경우, 현재 블록 내 서브 블록 단위로 움직임 벡터가 유도되는 예를 나타낸 것이다.
서브 블록의 크기 및/또는 형태는, 부호화기 및 복호화기에서 기 정의되어 있을 수 있다.
또는, 현재 블록의 크기 및/또는 형태에 따라, 서브 블록의 크기 및/또는 형태가 적응적으로 결정될 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 너비 또는 높이 중 적어도 하나가 문턱값보다 큰 경우, 서브 블록의 크기는, 8x8로 설정될 수 있다. 그렇지 않은 경우, 서브 블록의 크기는 4x4로 설정될 수 있다.
또는, 서브 블록의 크기 및/또는 형태를 지시하는 정보가 명시적으로 부호화되어 시그날링될 수 있다.
도 19에 도시된 예에서는, 현재 블록의 크기는 16x16이고, 서브 블록의 크기는 4x4인 것으로 가정한다.
SbTMVP가 적용되는 경우, 현재 블록의 초기 움직임 벡터를 유도할 수 있다. 초기 움직임 벡터는, 움직임 벡터 예측 리스트 또는 움직임 정보 병합 리스트 중 적어도 하나에 기초하여, 유도될 수 있다. 일 예로, 움직임 벡터 예측 리스트에 포함된 움직임 벡터 예측 후보들 중 하나를 지시하는 인덱스가 부호화되어 시그날링될 수 있다. 초기 움직임 벡터는, 상기 인덱스가 지시하는 움직임 벡터 예측 후보에 움직임 벡터 차분값을 더하여 유도될 수 있다. 한편, 움직임 벡터 차분값도 명시적으로 부호화되어 시그날링될 수 있다.
또는, 인덱스의 부호화를 생략하고, 움직임 벡터 예측 리스트 내 기 정의된 인덱스를 갖는 움직임 벡터 예측 후보를, 초기 움직임 벡터에 대한 예측값으로 설정할 수도 있다. 여기서, 기 정의된 인덱스를 갖는 움직임 벡터 예측 후보는, 인덱스가 0인 움직임 벡터 예측 후보 또는 인덱스가 가장 큰 움직임 벡터 예측 후보일 수 있다.
또는, 움직임 정보 병합 리스트에 포함된 움직임 정보 병합 후보들 중 하나를 지시하는 인덱스가 부호화되어 시그날링될 수 있다. 초기 움직임 벡터는, 상기 인덱스가 지시하는 움직임 정보 병합 후보의 움직임 벡터와 동일하게 설정될 수 있다.
또는, 인덱스의 부호화를 생략하고, 움직임 정보 병합 리스트 내 기 정의된 인덱스를 갖는 움직임 정보 병합 후보를 기반으로, 초기 움직임 벡터를 유도할 수 있다. 여기서, 기 정의된 인덱스를 갖는 움직임 정보 병합 후보는, 인덱스가 0인 움직임 정보 병합 후보 또는 인덱스가 가장 큰 움직임 정보 병합 후보일 수 있다.
또는, 기 정의된 위치의 이웃 블록의 움직임 벡터를 이용하여, 초기 움직임 벡터를 유도할 수 있다. 여기서, 기 정의된 위치의 이웃 블록은, 좌측 이웃 블록 또는 상단 이웃 블록일 수 있다.
기 정의된 위치의 이웃 블록의 움직임 벡터를, 초기 움직임 벡터의 예측값으로 설정하고, 상기 예측값에 차분값을 더하여, 초기 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
또는, 기 정의된 위치의 이웃 블록의 움직임 벡터를, 초기 움직임 벡터로 설정할 수 있다.
또는, 템플릿 기반 움직임 추정 방법(즉, 템플릿 매칭 방법) 또는 쌍방 매칭을 이용하여, 초기 움직임 벡터를 유도할 수도 있다.
초기 움직임 벡터의 정밀도는, 부호화기 및 복호화기에서 기 정의되어 있을 수 있다. 일 예로, 초기 움직임 벡터의 정밀도는, 정수 화소 단위로 고정되어 있을 수 있다.
또는, 초기 움직임 벡터의 정밀도를 지시하는 정보가 명시적으로 부호화되어 시그날링될 수 있다. 상기 정보는, 복수의 움직임 벡터 정밀도 후보들 중 하나를 지시하는 인덱스일 수 있다.
움직임 벡터 예측 후보를 이용하여, 초기 움직임 벡터를 유도하는 경우, 초기 움직임 벡터의 움직임 벡터 정밀도에 기반하여, 움직임 벡터 예측 후보들을 유도할 수 있다. 즉, 초기 움직임 벡터의 움직임 벡터 정밀도에 맞춰 움직임 벡터 예측 후보를 조정한 뒤, 조정된 초기 움직임 벡터 예측 후보를 움직임 벡터 예측 리스트에 삽입할 수 있다.
움직임 정보 병합 후보를 이용하여, 초기 움직임 벡터를 유도하는 경우, 초기 움직임 벡터의 움직임 벡터 정밀도에 기반하여, 움직임 정보 병합 후보들을 유도할 수 있다. 즉, 초기 움직임 벡터의 움직임 벡터 정밀도에 맞춰 움직임 정보 병합 후보를 조정한 뒤, 조정된 초기 움직임 정보 병합 후보를 움직임 정보 병합 리스트에 삽입할 수 있다.
한편, 움직임 정보 병합 리스트에 포함된 움직임 정보 병합 후보들 중 참조 픽처가 현재 블록의 콜로케이티드 픽처와 동일한 후보들 만이, 초기 움직임 벡터를 유도하는데 이용될 수 있다. 즉, 움직임 정보 병합 후보의 참조 픽처가, 현재 블록의 콜로케이티드 픽처와 상이한 경우, 해당 움직임 정보 병합 후보로부터는, 초기 움직임 벡터를 유도하지 않을 수 있다.
움직임 정보 병합 후보들 중 참조 픽처가 현재 블록의 콜로케이티드 픽처와 동일한 후보들의 개수가 복수개인 경우, 복수개의 후보들 중 하나를 지시하는 인덱스가 부호화되어 시그날링될 수 있다. 또는, 움직임 정보 병합 후보들 중 참조 픽처가 현재 블록의 콜로케이티드 픽처와 동일한 후보들의 개수가 복수개인 경우, 복수개의 후보들 중 인덱스가 가장 작은 후보 또는 인덱스가 가장 큰 후보로부터 초기 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
움직임 정보 병합 후보가 L0 방향의 움직임 정보 및 L1 방향의 움직임 정보를 모두 갖고 있는 경우, 기 설정된 우선 순위에 따라, L0 방향의 움직임 정보 및 L1 방향의 움직임 정보 중 하나를 선택하고, 선택된 움직임 정보로부터, 초기 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
우선 순위는, 움직임 병합 후보의 움직임 벡터의 크기, 움직임 병합 후보의 참조 픽처의 인덱스, 또는 움직임 병합 후보의 참조 픽처가 콜로케이티드 픽처와 동일한지 여부 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.
또는, 항상 L0 방향의 움직임 정보에 기반하여, 초기 움직임 벡터를 유도하도록 설정될 수도 있다.
템플릿 매칭 방법에 기반하여 초기 움직임 벡터가 유도되는 경우, 초기 움직임 벡터의 정밀도에 맞춰, 움직임 추정이 수행될 수 잇다. 일 예로, 초기 움직임 벡터의 정밀도가 정수 화소 단위인 경우, 템플릿 매칭에 기반한 움직임 추정 역시 정수 위치에서만 수행될 수 있다.
마찬가지로, 쌍방 매칭에 기반하여 초기 움직임 벡터가 유도되는 경우, 초기 움직임 벡터의 정밀도에 맞춰 움직임 추정이 수행될 수 있다.
한편, 쌍방 매칭의 결과, L0 방향에 대한 움직임 벡터(L0 움직임 벡터) 및 L1 방향에 대한 움직임 벡터(L1 움직임 벡터)가 유도된다. 이 경우, 기 설정된 우선 순위에 따라, L0 움직임 벡터 및 L1 움직임 벡터 중 하나를 초기 움직임 벡터로 설정할 수 있다.
또는, 항상 L0 방향의 움직임 정보에 기반하여, 초기 움직임 벡터를 유도하도록 설정될 수도 있다.
또는, L0 움직임 벡터 및 L1 움직임 벡터 중 초기 움직임 벡터로 설정되는 것을 지시하는 정보가 부호화되어 시그날링될 수도 있다.
초기 움직임 벡터가 유도되면, 초기 움직임 벡터를 이용하여, 콜로케이티드 블록 내 콜로케이티드 블록의 위치를 결정할 수 있다. 일 예로, 참조 픽처 내 현재 블록에 대응하는 위치로부터, 초기 움직임 벡터 만큼 이격된 위치의 블록이 콜로케이티드 블록으로 설정될 수 있다. 이때, 콜로케이티드 블록의 위치는, 현재 블록 내 기 정의된 위치를 기반으로 결정될 수 있다. 여기서, 기 정의된 위치는, 좌상단 위치, 우상단 위치, 좌하단 위치, 우하단 위치 또는 중앙 위치일 수 있다.
현재 블록의 분할 방식에 따라, 콜로케이티드 블록을 복수의 콜로케이티드 서브 블록들로 분할할 수 있다. 그리고, 콜로케이티드 블록 내 콜로케이티드 서브 블록들 각각의 움직임 벡터를, 현재 블록 내 서브 블록들 각각의 움직임 벡터로 설정할 수 있다.
다른 예로, 초기 움직임 벡터를 이용하여, 콜로케이티드 픽처 내 현재 블록 내 서브 블록들 각각에 대응하는 콜로케이티드 서브 블록들의 위치를 결정할 수도 있다. 이때, 콜로케이티드 서브 블록의 위치는, 서브 블록 내 기 정의된 위치를 기반으로 유도될 수 있다. 여기서, 기 정의된 위치는, 좌상단 위치, 우상단 위치, 좌하단 위치, 우하단 위치 또는 중앙 위치일 수 있다.
이후, 서브 블록에 대응하는 콜로케이티드 서브 블록의 움직임 벡터를, 서브 블록의 움직임 벡터로 설정할 수 있다. 구체적으로, 콜로케이티드 서브 블록 내, 서브 블록 내 기 정의된 위치에 대응하는 위치에 저장된 움직임 벡터를, 서브 블록의 움직임 벡터로 설정할 수 있다.
한편, 콜로케이티드 서브 블록의 움직임 정보가 이용 불가능한 경우, 기 정의된 움직임 벡터를 서브 블록의 움직임 벡터로 설정할 수 있다. 여기서, 기 정의된 움직임 벡터는, 제로 벡터(즉, (0, 0)) 또는 초기 움직임 벡터일 수 있다.
또는, 서브 블록에 대응하는 콜로케이티드 서브 블록의 움직임 정보가 이용 불가능한 경우, 콜로케이티드 서브 블록 내 다른 위치로부터 서브 블록의 움직임 벡터를 유도할 수도 있다.
구체적으로, 콜로케이티드 서브 블록 내, 서브 블록 내 기 정의된 위치에 대응하는 위치가 인트라 예측으로 부호화된 경우, 해당 위치에는, 움직임 벡터가 존재하지 않는다. 일 예로, 기 정의된 위치가 중앙 위치(예컨대, 도 20의 c10)이라 가정할 경우, 중앙 위치에 움직임 벡터가 저장되어 있지 않은 경우, 서브 블록의 움직임 벡터를 유도할 수 없다.
이 경우, 중심 위치와 상이한 위치에 저장된 움직임 벡터를 기반으로, 서브 블록의 움직임 벡터를 유도할 수 있다. 구체적으로, 중앙 위치에 인접하는 위치(예컨대, 상단 인접 위치 c6, 좌측 인접 위치 c9 또는 좌상단 인접 위치 c5)에 저장된 움직임 벡터를 서브 블록의 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
또는, 중심 위치가 이용 불가능한 경우, 스캔 순서에 따라, 콜로케이티드 서브 블록 내 샘플들을 탐색한 뒤, 첫번째로 발견된 가용한 움직임 벡터를, 서브 블록의 움직임 벡터로 설정할 수 있다. 여기서, 스캔 순서는, 수평 스캔, 수직 스캔, 대각 스캔 또는 래스터 스캔일 수 있다.
또는, 콜로케이티드 서브 블록의 움직임 정보가 이용 불가능한 경우, 서브 블록의 움직임 벡터를, 콜로케이티드 블록의 움직임 벡터로 설정할 수 있다. 일 예로, 콜로케이티드 블록 내, 현재 블록 내 기 정의된 위치에 대응하는 위치에 저장된 움직임 벡터를, 서브 블록의 움직임 벡터로 설정할 수 있다.
상술한 예에서와 같이, 어파인 모션 모델 또는 SbTMVP를 이용하여, 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도할 수 있다. 서브 블록 단위로 움직임 벡터가 유도된 경우, 서브 블록들 각각의 움직임 벡터에 기반하여, 서브 블록들 각각에 대해 움직임 보상이 수행될 수 있다.
서브 블록들 각각에 대해 움직임 보상을 수행함으로써, 현재 블록에 대한 예측 블록을 획득할 수 있다. 즉, 상기 예측 블록은, 서브 블록들 각각의 예측 샘플들로 구성된 것일 수 있다.
한편, 서브 블록 단위로 움직임 보상이 수행된 경우, 현재 블록 내 서브 블록들 간의 경계에서 불연속성이 발생할 수 있다. 본 개시에서는, 현재 블록에 대해 복수의 예측 블록들을 생성한 뒤, 복수의 예측 블록들을 가중합하여, 서브 블록들 간의 경계에서 발생하는 불연속성을 제거하는 방법을 제공한다.
구체적으로, 현재 블록에 제1 분할 타입을 적용하여, 현재 블록에 대한 제1 예측 블록을 획득할 수 있다. 즉, 제1 분할 타입을 적용함으로써 생성된 서브 블록들 각각에 대해 움직임 보상을 수행함으로써, 현재 블록에 대한 제1 예측 블록을 획득할 수 있다.
또한, 현재 블록에 제2 분할 타입을 적용하여, 현재 블록에 대한 제2 예측 블록을 획득할 수 있다. 즉, 제2 분할 타입을 적용함으로써 생성된 서브 블록들 각각에 대해 움직임 보상을 수행함으로써, 현재 블록에 대한 제2 예측 블록을 획득할 수 있다.
이후, 제1 예측 블록 및 제2 예측 블록을 가중합하여, 현재 블록에 대한 최종 예측 블록을 획득할 수 있다.
한편, 제1 분할 타입 및 제2 분할 타입 간에는, 현재 블록을 분할함에 따라 생성되는 서브 블록의 크기 및/또는 형태, 현재 블록을 분할하는 분할선의 개수 및/또는 위치 중 적어도 하나가 상이할 수 있다.
도 21은 제1 분할 타입 및 제2 분할 타입을 예시한 도면이다.
M이 4인 것으로 가정하면, 도 21의 (a)에 도시된 제1 분할 타입은, 현재 블록이 4x4 크기의 서브 블록들로 균등하게 분할되는 분할 방법을 나타낸다.
반면, 도 21의 (b)에 도시된 제2 분할 타입은, 현재 블록을 분할하는 수평 분할선 및 수직 분할선이 각각 제1 분할 타입에서의 수평 분할선 및 수직 분할선 대비 2만큼의 오프셋 간격을 두고 위치한 것으로 예시되었다. 즉, 제2 분할 타입이 적용되는 경우, 현재 블록의 수평 분할선들은, (0, 2) 위치에서 시작하여, y축 방향으로 4만큼 이격되어 있고, 현재 블록의 수직 분할선들은, (2, 0) 위치에서 시작하여, x축 방향으로 4만큼 이격되어 있을 수 있다.
한편, 제2 분할 타입이 적용되는 경우, 현재 블록의 경계에 위치하는 서브 블록들은, 2x2, 2x4 또는 4x2 크기로 유도될 수 있다.
제1 분할 타입을 적용함으로써 획득된 제1 예측 블록 및 제2 분할 타입을 적용함으로써 획득된 제2 예측 블록에 대한 가중합 연산을 수행하여, 현재 블록에 대한 최종 예측 블록을 획득할 수 있다.
도 22는 도 21에 도시된 제1 분할 타입을 기반으로 획득된 제1 예측 블록 및 제2 분할 타입을 기반으로 획득된 제2 예측 블록에 대한 가중합 연산을 설명하기 위한 것이다.
도 22에 도시된 예에 따르면, 제1 분할 타입이 적용되었을 때 서브 블록들 사이의 경계 위치는, 제2 분할 타입 하에서는, 특정 서브 블록에 연속 분포한다.
일 예로, 도 22에 도시된 예에서, 제1 분할 타입이 적용되는 경우, 예측 샘플 A 및 예측 샘플 B 각각은 상이한 서브 블록에 속하나, 제2 분할 타입이 적용되는 경우, 예측 샘플 A 및 예측 샘플 B는 하나의 서브 블록에 속하게 된다.
이에 따라, 제1 분할 타입에 의해 획득된 제1 예측 블록 및 제2 분할 타입에 의해 획득된 제2 예측 블록을 가중합함으로써, 서브 블록들 사이의 경계에 존재하는 불연속성이 제거될 수 있다.
제1 예측 블록 및 제2 예측 블록에 대한 가중합 연산을 수행함에 있어서, 제1 예측 블록에 할당되는 제1 가중치 및 제2 예측 블록에 할당되는 제2 가중치는 동일한 값으로 설정될 수 있다. 즉, 제1 가중치 및 제2 가중치는 모두 1/2일 수 있다.
또는, 실수 연산을 피하기 위해, 제1 가중치 및 제2 가중치를 정수로 변경하고, 가중합 연산에 의한 결과를 우측으로 시프팅하여 최종 예측 샘플을 획득할 수 있다. 일 예로, 제1 가중치 및 제2 가중치의 합이 2^N으로 표현되는 정수일 때, 가중합 연산에 의한 결과를 우측으로 N 만큼 시프팅하여, 최종 예측 샘플을 획득할 수 있다.
또는, 가중치 후보 리스트를 이용하여, 제1 가중치 및 제2 가중치 중 하나를 결정할 수 있다. 이 경우, 가중치 후보 리스트에 포함된 가중치 후보들 중 하나를 지시하는 인덱스가 부호화되어 시그날링될 수 있다.
구체적으로, 제1 가중치 및 제2 가중치 중 어느 하나는, 인덱스가 지시하는 가중치 후보와 동일하게 설정되고, 다른 하나는, 기 정의된 상수에서 인덱스가 지시하는 가중치 후보를 차분하여 유도될 수 있다. 기 정의된 상수는, 1, 2, 4, 8 또는 16 등 2의 지수승으로 표현되는 정수일 수 있다.
또는, 현재 블록 내 서브 블록의 위치, 서브 블록의 크기 또는 서브 블록의 형태에 따라, 제1 예측 블록 내 제1 예측 샘플에 적용되는 제1 가중치 및 제2 예측 블록 내 제2 예측 샘플에 적용되는 제2 가중치를 적응적으로 결정할 수 있다. 일 예로, 제1 분할 타입을 적용하였을 때 현재 예측 위치를 포함하는 제1 서브 블록의 크기가, 제2 분할 타입을 적용하였을 때 현재 예측 위치를 포함하는 제2 서브 블록의 크기보다 큰 경우, 제1 가중치를 제2 가중치보다 큰 값으로 설정할 수 있다.
또는, 현재 예측 위치가, 서브 블록의 경계에 위치하는지 여부에 기반하여, 제1 예측 블록 내 제1 예측 샘플에 적용되는 제1 가중치 및 제2 예측 블록 내 제2 에측 샘플에 적용되는 제2 가중치를 적응적으로 결정할 수 있다. 일 예로, 제1 분할 타입을 적용하였을 때 현재 예측 위치가 제1 서브 블록의 경계에 인접 위치하는 한편, 제2 분할 타입을 적용하였을 때 현재 예측 위치가 제2 서브 블록의 경계와는 인접하지 않은 경우, 제1 가중치를 제2 가중치보다 작은 값으로 설정할 수 있다.
제1 예측 블록 및 제2 예측 블록은 각각, 현재 블록에 어파인 모델 또는 SbTMVP를 적용함으로써 획득될 수 있다.
한편, 복수의 움직임 정보 유도 방법들을 이용하여, 복수의 예측 블록들을 획득할 수도 있다.
일 예로, 제1 움직임 정보 유도 방법을 이용하여 제1 예측 블록을 획득하고, 제1 움직임 정보 유도 방법과 상이한 제2 움직임 정보 유도 방법을 이용하여 제2 예측 블록을 획득할 수 있다.
여기서, 제1 움직임 정보 유도 방법 및 제2 움직임 정보 유도 방법은, 움직임 보상 모델 또는 움직임 벡터를 유도하는데 이용되는 샘플의 위치 중 적어도 하나가 상이한 것일 수 있다.
일 예로, 제1 움직임 정보 유도 방법은 어파인 모델이고, 제2 움직임 정보 유도 방법은 SbTMVP 방법일 수 있다.
또는, 제1 움직임 정보 유도 방법은, 서브 블록의 중심 위치(도 20의 c10)를 기준으로 움직임 벡터를 유도하는 것이고, 제2 움직임 정보 유도 방법은, 서브 블록의 중심 위치의 좌상단 위치(도 20의 c5)를 기준으로 움직임 벡터를 유도하는 것일 수 있다.
한편, 현재 블록에 대한 분할 방법을 동일하게 유지하면서, 복수의 움직임 정보 유도 방법을 이용하여, 복수의 예측 블록들을 획득할 수도 있다.
도 23은 분할 방법을 동일하게 유지하면서, 복수의 예측 블록들을 획득하는 예를 나타낸다.
도 23의 (a)에 도시된 예에서와 같이, 현재 블록을 MxM 크기의 서브 블록들로 균등 분할한 뒤, 제1 움직임 정보 유도 방법에 기반하여, 제1 예측 블록을 획득할 수 있다. 또한, 도 23의 (b)에 도시된 에에서와 같이, 동일한 분할 타입을 적용한 뒤, 제2 움직임 정보 유도 방법을 이용하여, 제2 예측 블록을 획득할 수 있다.
이후, 제1 예측 블록 및 제2 예측 블록에 대한 가중합 연산에 기반하여, 현재 블록에 대한 최종 예측 블록을 획득할 수 있다.
복수의 예측 블록들을 획득하는 것은, L0 예측 및 L1 예측 각각에 대해 수행될 수도 있다. 일 예로, 현재 블록에 대한 L0 예측 플래그가 1인 경우, L0 방향에 대해, 제1 L0 예측 블록 및 제2 L0 예측 블록을 획득한 뒤, 제1 L0 예측 블록 및 제2 L0 예측 블록을 가중합하여, 최종 L0 예측 블록을 획득할 수 있다. 또한, 현재 블록에 대한 L1 예측 플래그가 1인 경우, L1 방향에 대해, 제1 L1 예측 블록 및 제2 L1 예측 블록을 획득한 뒤, 제1 L1 예측 블록 및 제2 L1 예측 블록을 가중합하여, 최종 L1 예측 블록을 획득할 수 있다.
이후, 최종 L0 예측 블록 및 최종 L1 예측 블록의 가중합 연산에 기반하여, 현재 블록에 대한 최종 예측 블록을 획득할 수 있다.
복호화 과정 또는 부호화 과정을 중심으로 설명된 실시예들을, 부호화 과정 또는 복호화 과정에 적용하는 것은, 본 개시의 범주에 포함되는 것이다. 소정의 순서로 설명된 실시예들을, 설명된 것과 상이한 순서로 변경하는 것 역시, 본 개시의 범주에 포함되는 것이다.
상술한 개시는 일련의 단계 또는 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 이는 발명의 시계열적 순서를 한정한 것은 아니며, 필요에 따라 동시에 수행되거나 다른 순서로 수행될 수 있다. 또한, 상술한 개시에서 블록도를 구성하는 구성요소(예를 들어, 유닛, 모듈 등) 각각은 하드웨어 장치 또는 소프트웨어로 구현될 수도 있고, 복수의 구성요소가 결합하여 하나의 하드웨어 장치 또는 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 일 예로, 상기 하드웨어 장치는, 연산을 수행하기 위한 프로세서, 데이터를 저장하는 메모리, 데이터를 전송하는 송신기 및 데이터를 수신하는 수신기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상술한 개시는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 상술한 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체가 제공될 수 있다. 상기 비트스트림은, 부호화 장치에 의해 전송될 수 있고, 복호화 장치는, 상기 비트스트림을 수신하여, 영상을 복호화할 수 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 개시에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 개시는 비디오 신호를 인코딩/디코딩할 수 있는 컴퓨팅 또는 전자 장치 에 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 현재 블록에 대한 제1 예측 블록을 획득하는 단계;
    상기 현재 블록에 대한 제2 예측 블록을 획득하는 단계; 및
    상기 제1 예측 블록 및 상기 제2 예측 블록의 가중합 연산에 기반하여, 상기 현재 블록에 대한 최종 예측 블록을 획득하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 예측 블록은, 상기 현재 블록에 제1 분할 타입을 적용하였을 때 생성되는 제1 서브 블록들 각각에 대한 움직임 보상을 수행하여 획득되고,
    상기 제2 예측 블록은, 상기 현재 블록에 제2 분할 타입을 적용하였을 때 생성되는 제2 서브 블록들 각각에 대한 움직임 보상을 수행하여 획득되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 분할 타입 및 상기 제2 분할 타입은, 상기 현재 블록을 분할하는 분할선의 위치, 분할선의 개수, 상기 현재 블록을 분할함으로써 생성되는 서브 블록의 크기 또는 서브 블록의 형태 중 적어도 하나가 상이한 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 분할 타입에 의해 생성되는 상기 제1 서브 블록들은 균등한 크기를 갖고,
    상기 제2 분할 타입에 의해 생성되는 상기 제2 서브 블록들 중 상기 현재 블록의 경계에 인접하지 않는 것들은 균등한 크기를 갖고, 상기 현재 블록의 경계에 인접하는 것들은 더 작은 크기를 갖는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 가중합 연산은, 상기 제1 예측 블록에 제1 가중치를 적용하여, 상기 제2 예측 블록에 제2 가중치를 적용하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치는, 예측 대상 위치에 따라 가변적으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 서브 블록들에 대한 움직임 보상은, 제1 움직임 정보 유도 방법에 기반하여 수행되고,
    상기 제2 서브 블록들에 대한 움직임 보상은, 제2 움직임 정보 유도 방법에 기반하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 움직임 정보 유도 방법은 어파인 모델이고,
    상기 제2 움직임 정보 유도 방법은 SbTMVP (Sub-block Temporal Motion Vector Prediction)인 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 움직임 정보 유도 방법이 적용되는 상기 제1 서브 블록들에 대한 움직임 정보는, 서브 블록의 제1 위치를 기준으로 유도되고,
    상기 제2 움직임 정보 유도 방법이 적용되는 상기 제2 서브 블록들에 대한 움직임 정보는, 서브 블록의 제2 위치를 기준으로 유도되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  9. 현재 블록에 대한 제1 예측 블록을 획득하는 단계;
    상기 현재 블록에 대한 제2 예측 블록을 획득하는 단계; 및
    상기 제1 예측 블록 및 상기 제2 예측 블록의 가중합 연산에 기반하여, 상기 현재 블록에 대한 최종 예측 블록을 획득하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 예측 블록은, 상기 현재 블록에 제1 분할 타입을 적용하였을 때 생성되는 제1 서브 블록들 각각에 대한 움직임 보상을 수행하여 획득되고,
    상기 제2 예측 블록은, 상기 현재 블록에 제2 분할 타입을 적용하였을 때 생성되는 제2 서브 블록들 각각에 대한 움직임 보상을 수행하여 획득되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 분할 타입 및 상기 제2 분할 타입은, 상기 현재 블록을 분할하는 분할선의 위치, 분할선의 개수, 상기 현재 블록을 분할함으로써 생성되는 서브 블록의 크기 또는 서브 블록의 형태 중 적어도 하나가 상이한 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 분할 타입에 의해 생성되는 상기 제1 서브 블록들은 균등한 크기를 갖고,
    상기 제2 분할 타입에 의해 생성되는 상기 제2 서브 블록들 중 상기 현재 블록의 경계에 인접하지 않는 것들은 균등한 크기를 갖고, 상기 현재 블록의 경계에 인접하는 것들은 더 작은 크기를 갖는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 가중합 연산은, 상기 제1 예측 블록에 제1 가중치를 적용하여, 상기 제2 예측 블록에 제2 가중치를 적용하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치는, 예측 대상 위치에 따라 가변적으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 서브 블록들에 대한 움직임 보상은, 제1 움직임 정보 유도 방법에 기반하여 수행되고,
    상기 제2 서브 블록들에 대한 움직임 보상은, 제2 움직임 정보 유도 방법에 기반하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  15. 현재 블록에 대한 제1 예측 블록을 획득하는 단계;
    상기 현재 블록에 대한 제2 예측 블록을 획득하는 단계; 및
    상기 제1 예측 블록 및 상기 제2 예측 블록의 가중합 연산에 기반하여, 상기 현재 블록에 대한 최종 예측 블록을 획득하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 예측 블록은, 상기 현재 블록에 제1 분할 타입을 적용하였을 때 생성되는 제1 서브 블록들 각각에 대한 움직임 보상을 수행하여 획득되고,
    상기 제2 예측 블록은, 상기 현재 블록에 제2 분할 타입을 적용하였을 때 생성되는 제2 서브 블록들 각각에 대한 움직임 보상을 수행하여 획득되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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