WO2024058430A1 - 하나의 블록에 싱글 트리와 듀얼 트리를 적응적으로 이용하는 비디오 코딩을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

하나의 블록에 싱글 트리와 듀얼 트리를 적응적으로 이용하는 비디오 코딩을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Definitions

  • This disclosure relates to a video coding method and device that commonly uses a single tree and a dual tree in one block.
  • video data Since video data has a larger amount of data than audio data or still image data, it requires a lot of hardware resources, including memory, to store or transmit it without processing for compression.
  • an encoder when storing or transmitting video data, an encoder is used to compress the video data and store or transmit it, and a decoder receives the compressed video data, decompresses it, and plays it.
  • video compression technologies include H.264/AVC, HEVC (High Efficiency Video Coding), and VVC (Versatile Video Coding), which improves coding efficiency by about 30% or more compared to HEVC.
  • VVC technology determines whether to use a single tree structure or a dual tree structure when dividing blocks based on the slice type of the image.
  • the need for a dual tree for chroma components is increasing regardless of the slice type. Therefore, in order to improve video coding efficiency and especially the image quality of the chroma component, a method of adaptively using the single tree structure and the dual tree structure needs to be considered.
  • the purpose of this disclosure is to provide a video coding method and device that adaptively uses a single tree structure and a dual tree structure in one block depending on the depth of the entire tree.
  • the step of decoding information of the current block with respect to a luma component from a bitstream wherein the information of the current block is Contains the size of the current block, the current tree depth, and division information of the current block; Decoding tree structure information of the current block from the bitstream, where the tree structure information includes a single tree depth indicating a depth using a single tree in the entire tree, and a block size using the single tree in the entire tree.
  • Minimum single tree block size indicating, or dual tree application flag indicating whether to use dual tree indicating whether to use dual tree
  • determining a tree structure of the current block based on the size of the current block, the current tree depth, and the tree structure information, wherein the tree structure represents the single tree or the dual tree.
  • obtaining information about the current block with respect to a luma component wherein the information about the current block is includes the size, current tree depth, and division information of the current block; Determining tree structure information of the current block, where the tree structure information includes a single tree depth indicating the depth of using the single tree in the entire tree, and a minimum block size indicating the block size using the single tree in the entire tree.
  • Dual tree application flag indicating single tree block size or whether to use dual tree; and determining a tree structure of the current block based on the size of the current block, the current tree depth, and the tree structure information, wherein the tree structure represents the single tree or the dual tree. Provides a method to do this.
  • a computer-readable recording medium storing a bitstream generated by an image encoding method, the image encoding method comprising: obtaining information about a current block with respect to a luma component, wherein: Information on the current block includes the size of the current block, the current tree depth, and the division information of the current block; Determining tree structure information of the current block, where the tree structure information includes a single tree depth indicating the depth of using the single tree in the entire tree, and a minimum block size indicating the block size using the single tree in the entire tree.
  • Dual tree application flag indicating single tree block size or whether to use dual tree; and determining a tree structure of the current block based on the size of the current block, the current tree depth, and the tree structure information, wherein the tree structure represents the single tree or the dual tree.
  • a recording medium Provides a recording medium.
  • FIG. 1 is an example block diagram of a video encoding device that can implement the techniques of the present disclosure.
  • Figure 2 is a diagram for explaining a method of dividing a block using the QTBTTT (QuadTree plus BinaryTree TernaryTree) structure.
  • 3A and 3B are diagrams showing a plurality of intra prediction modes including wide-angle intra prediction modes.
  • Figure 4 is an example diagram of neighboring blocks of the current block.
  • Figure 5 is an example block diagram of a video decoding device that can implement the techniques of the present disclosure.
  • Figures 6a to 6c are exemplary diagrams showing a tree structure.
  • Figure 7 is an example diagram showing a method of signaling a tree structure.
  • Figure 8 is an example diagram showing a single tree structure.
  • Figure 9 is an exemplary diagram showing a common single-dual tree structure according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method for determining a tree structure performed by an image encoding device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a method for determining a tree structure performed by an image decoding device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is an example block diagram of a video encoding device that can implement the techniques of the present disclosure.
  • the video encoding device and its sub-configurations will be described with reference to the illustration in FIG. 1.
  • the image encoding device includes a picture division unit 110, a prediction unit 120, a subtractor 130, a transform unit 140, a quantization unit 145, a realignment unit 150, an entropy encoding unit 155, and an inverse quantization unit. It may be configured to include (160), an inverse transform unit (165), an adder (170), a loop filter unit (180), and a memory (190).
  • Each component of the video encoding device may be implemented as hardware or software, or may be implemented as a combination of hardware and software. Additionally, the function of each component may be implemented as software and a microprocessor may be implemented to execute the function of the software corresponding to each component.
  • One image consists of one or more sequences including a plurality of pictures. Each picture is divided into a plurality of regions and encoding is performed for each region. For example, one picture is divided into one or more tiles and/or slices. Here, one or more tiles can be defined as a tile group. Each tile or/slice is divided into one or more Coding Tree Units (CTUs). And each CTU is divided into one or more CUs (Coding Units) by a tree structure. Information applied to each CU is encoded as the syntax of the CU, and information commonly applied to CUs included in one CTU is encoded as the syntax of the CTU.
  • CTUs Coding Tree Units
  • information commonly applied to all blocks in one slice is encoded as the syntax of the slice header, and information applied to all blocks constituting one or more pictures is a picture parameter set (PPS) or picture parameter set. Encoded in the header. Furthermore, information commonly referenced by multiple pictures is encoded in a sequence parameter set (SPS). And, information commonly referenced by one or more SPSs is encoded in a video parameter set (VPS). Additionally, information commonly applied to one tile or tile group may be encoded as the syntax of a tile or tile group header. Syntax included in the SPS, PPS, slice header, tile, or tile group header may be referred to as high level syntax.
  • the picture division unit 110 determines the size of the CTU.
  • Information about the size of the CTU (CTU size) is encoded as SPS or PPS syntax and transmitted to the video decoding device.
  • the picture division unit 110 divides each picture constituting the image into a plurality of CTUs with a predetermined size and then recursively divides the CTUs using a tree structure. .
  • the leaf node in the tree structure becomes the CU, the basic unit of encoding.
  • the tree structure is QuadTree (QT), in which the parent node is divided into four child nodes (or child nodes) of the same size, or BinaryTree, in which the parent node is divided into two child nodes. , BT), or a TernaryTree (TT) in which the parent node is divided into three child nodes in a 1:2:1 ratio, or a structure that mixes two or more of these QT structures, BT structures, and TT structures.
  • QTBT QuadTree plus BinaryTree
  • QTBTTT QuadTree plus BinaryTree TernaryTree
  • BTTT may be combined and referred to as MTT (Multiple-Type Tree).
  • Figure 2 is a diagram to explain a method of dividing a block using the QTBTTT structure.
  • the CTU can first be divided into a QT structure. Quadtree splitting can be repeated until the size of the splitting block reaches the minimum block size (MinQTSize) of the leaf node allowed in QT.
  • the first flag (QT_split_flag) indicating whether each node of the QT structure is split into four nodes of the lower layer is encoded by the entropy encoder 155 and signaled to the image decoding device. If the leaf node of QT is not larger than the maximum block size (MaxBTSize) of the root node allowed in BT, it may be further divided into either the BT structure or the TT structure. In the BT structure and/or TT structure, there may be multiple division directions.
  • a second flag indicates whether the nodes have been split, and if split, an additional flag indicating the splitting direction (vertical or horizontal) and/or the splitting type (Binary). Or, a flag indicating Ternary) is encoded by the entropy encoding unit 155 and signaled to the video decoding device.
  • a CU split flag (split_cu_flag) indicating whether the node is split is encoded. It could be. If the CU split flag (split_cu_flag) value indicates that it is not split, the block of the corresponding node becomes a leaf node in the split tree structure and becomes a CU (coding unit), which is the basic unit of coding. When the CU split flag (split_cu_flag) value indicates splitting, the video encoding device starts encoding from the first flag in the above-described manner.
  • QTBT When QTBT is used as another example of a tree structure, there are two types: a type that horizontally splits the block of the node into two blocks of the same size (i.e., symmetric horizontal splitting) and a type that splits it vertically (i.e., symmetric vertical splitting). Branches may exist.
  • a split flag (split_flag) indicating whether each node of the BT structure is divided into blocks of a lower layer and split type information indicating the type of division are encoded by the entropy encoder 155 and transmitted to the video decoding device.
  • split_flag split flag
  • the asymmetric form may include dividing the block of the corresponding node into two rectangular blocks with a size ratio of 1:3, or may include dividing the block of the corresponding node diagonally.
  • a CU can have various sizes depending on the QTBT or QTBTTT division from the CTU.
  • the block corresponding to the CU i.e., leaf node of QTBTTT
  • the 'current block' the block corresponding to the CU (i.e., leaf node of QTBTTT) to be encoded or decoded
  • the shape of the current block may be rectangular as well as square.
  • the prediction unit 120 predicts the current block and generates a prediction block.
  • the prediction unit 120 includes an intra prediction unit 122 and an inter prediction unit 124.
  • each current block in a picture can be coded predictively.
  • prediction of the current block is done using intra prediction techniques (using data from the picture containing the current block) or inter prediction techniques (using data from pictures coded before the picture containing the current block). It can be done.
  • Inter prediction includes both one-way prediction and two-way prediction.
  • the intra prediction unit 122 predicts pixels within the current block using pixels (reference pixels) located around the current block within the current picture including the current block.
  • the plurality of intra prediction modes may include two non-directional modes including a planar mode and a DC mode and 65 directional modes.
  • the surrounding pixels and calculation formulas to be used are defined differently for each prediction mode.
  • the directional modes (67 to 80, -1 to -14 intra prediction modes) shown by dotted arrows in FIG. 3B can be additionally used. These may be referred to as “wide angle intra-prediction modes”.
  • the arrows point to corresponding reference samples used for prediction and do not indicate the direction of prediction. The predicted direction is opposite to the direction indicated by the arrow.
  • Wide-angle intra prediction modes are modes that perform prediction in the opposite direction of a specific directional mode without transmitting additional bits when the current block is rectangular. At this time, among the wide-angle intra prediction modes, some wide-angle intra prediction modes available for the current block may be determined according to the ratio of the width and height of the rectangular current block.
  • intra prediction modes 67 to 80 are available when the current block is in the form of a rectangle whose height is smaller than its width
  • wide-angle intra prediction modes with angles larger than -135 degrees are available.
  • Intra prediction modes (-1 to -14 intra prediction modes) are available when the current block has a rectangular shape with a width greater than the height.
  • the intra prediction unit 122 can determine the intra prediction mode to be used to encode the current block.
  • intra prediction unit 122 may encode the current block using multiple intra prediction modes and select an appropriate intra prediction mode to use from the tested modes. For example, the intra prediction unit 122 calculates rate-distortion values using rate-distortion analysis for several tested intra-prediction modes and has the best rate-distortion characteristics among the tested modes. You can also select intra prediction mode.
  • the intra prediction unit 122 selects one intra prediction mode from a plurality of intra prediction modes and predicts the current block using surrounding pixels (reference pixels) and an operation formula determined according to the selected intra prediction mode.
  • Information about the selected intra prediction mode is encoded by the entropy encoding unit 155 and transmitted to the video decoding device.
  • the inter prediction unit 124 generates a prediction block for the current block using a motion compensation process.
  • the inter prediction unit 124 searches for a block most similar to the current block in a reference picture that has been encoded and decoded before the current picture, and generates a prediction block for the current block using the searched block. Then, a motion vector (MV) corresponding to the displacement between the current block in the current picture and the prediction block in the reference picture is generated.
  • MV motion vector
  • motion estimation is performed on the luma component, and a motion vector calculated based on the luma component is used for both the luma component and the chroma component.
  • Motion information including information about the reference picture and information about the motion vector used to predict the current block is encoded by the entropy encoding unit 155 and transmitted to the video decoding device.
  • the inter prediction unit 124 may perform interpolation on a reference picture or reference block to increase prediction accuracy. That is, subsamples between two consecutive integer samples are interpolated by applying filter coefficients to a plurality of consecutive integer samples including the two integer samples. If the process of searching for the block most similar to the current block is performed for the interpolated reference picture, the motion vector can be expressed with precision in decimal units rather than precision in integer samples.
  • the precision or resolution of the motion vector may be set differently for each target area to be encoded, for example, slice, tile, CTU, CU, etc.
  • AMVR adaptive motion vector resolution
  • information about the motion vector resolution to be applied to each target area must be signaled for each target area. For example, if the target area is a CU, information about the motion vector resolution applied to each CU is signaled.
  • Information about motion vector resolution may be information indicating the precision of a differential motion vector, which will be described later.
  • the inter prediction unit 124 may perform inter prediction using bi-prediction.
  • bidirectional prediction two reference pictures and two motion vectors indicating the positions of blocks most similar to the current block within each reference picture are used.
  • the inter prediction unit 124 selects the first reference picture and the second reference picture from reference picture list 0 (RefPicList0) and reference picture list 1 (RefPicList1), respectively, and searches for a block similar to the current block within each reference picture. Create a first reference block and a second reference block. Then, the first reference block and the second reference block are averaged or weighted to generate a prediction block for the current block.
  • reference picture list 0 may be composed of pictures before the current picture in display order among the restored pictures
  • reference picture list 1 may be composed of pictures after the current picture in display order among the restored pictures.
  • relief pictures after the current picture may be additionally included in reference picture list 0, and conversely, relief pictures before the current picture may be additionally included in reference picture list 1. may be included.
  • the motion information of the current block can be transmitted to the video decoding device by encoding information that can identify the neighboring block. This method is called ‘merge mode’.
  • the inter prediction unit 124 selects a predetermined number of merge candidate blocks (hereinafter referred to as 'merge candidates') from neighboring blocks of the current block.
  • the surrounding blocks for deriving merge candidates include the left block (A0), bottom left block (A1), top block (B0), and top right block (B1) adjacent to the current block in the current picture. ), and all or part of the upper left block (B2) can be used.
  • a block located within a reference picture (which may be the same or different from the reference picture used to predict the current block) rather than the current picture where the current block is located may be used as a merge candidate.
  • a block co-located with the current block within the reference picture or blocks adjacent to the co-located block may be additionally used as merge candidates. If the number of merge candidates selected by the method described above is less than the preset number, the 0 vector is added to the merge candidates.
  • the inter prediction unit 124 uses these neighboring blocks to construct a merge list including a predetermined number of merge candidates.
  • a merge candidate to be used as motion information of the current block is selected from among the merge candidates included in the merge list, and merge index information is generated to identify the selected candidate.
  • the generated merge index information is encoded by the entropy encoding unit 155 and transmitted to the video decoding device.
  • Merge skip mode is a special case of merge mode. After performing quantization, when all transformation coefficients for entropy encoding are close to zero, only peripheral block selection information is transmitted without transmitting residual signals. By using merge skip mode, relatively high coding efficiency can be achieved in low-motion images, still images, screen content images, etc.
  • merge mode and merge skip mode are collectively referred to as merge/skip mode.
  • AMVP Advanced Motion Vector Prediction
  • the inter prediction unit 124 uses neighboring blocks of the current block to derive predicted motion vector candidates for the motion vector of the current block.
  • the surrounding blocks used to derive predicted motion vector candidates include the left block (A0), bottom left block (A1), top block (B0), and top right block adjacent to the current block in the current picture shown in FIG. B1), and all or part of the upper left block (B2) can be used. Additionally, a block located within a reference picture (which may be the same or different from the reference picture used to predict the current block) rather than the current picture where the current block is located will be used as a surrounding block used to derive prediction motion vector candidates. It may be possible.
  • a collocated block located at the same location as the current block within the reference picture or blocks adjacent to the block at the same location may be used. If the number of motion vector candidates is less than the preset number by the method described above, the 0 vector is added to the motion vector candidates.
  • the inter prediction unit 124 derives predicted motion vector candidates using the motion vectors of the neighboring blocks, and determines a predicted motion vector for the motion vector of the current block using the predicted motion vector candidates. Then, the predicted motion vector is subtracted from the motion vector of the current block to calculate the differential motion vector.
  • the predicted motion vector can be obtained by applying a predefined function (eg, median, average value calculation, etc.) to the predicted motion vector candidates.
  • a predefined function eg, median, average value calculation, etc.
  • the video decoding device also knows the predefined function.
  • the neighboring blocks used to derive predicted motion vector candidates are blocks for which encoding and decoding have already been completed, the video decoding device also already knows the motion vectors of the neighboring blocks. Therefore, the video encoding device does not need to encode information to identify the predicted motion vector candidate. Therefore, in this case, information about the differential motion vector and information about the reference picture used to predict the current block are encoded.
  • the predicted motion vector may be determined by selecting one of the predicted motion vector candidates.
  • information for identifying the selected prediction motion vector candidate is additionally encoded, along with information about the differential motion vector and information about the reference picture used to predict the current block.
  • the subtractor 130 generates a residual block by subtracting the prediction block generated by the intra prediction unit 122 or the inter prediction unit 124 from the current block.
  • the transform unit 140 converts the residual signals in the residual block having pixel values in the spatial domain into transform coefficients in the frequency domain.
  • the conversion unit 140 may convert the residual signals in the residual block by using the entire size of the residual block as a conversion unit, or divide the residual block into a plurality of subblocks and perform conversion by using the subblocks as a conversion unit. You may.
  • the residual signals can be converted by dividing them into two subblocks, a transform area and a non-transformation region, and using only the transform region subblock as a transform unit.
  • the transformation area subblock may be one of two rectangular blocks with a size ratio of 1:1 based on the horizontal axis (or vertical axis).
  • a flag indicating that only the subblock has been converted (cu_sbt_flag), directional (vertical/horizontal) information (cu_sbt_horizontal_flag), and/or position information (cu_sbt_pos_flag) are encoded by the entropy encoding unit 155 and signaled to the video decoding device.
  • the size of the transform area subblock may have a size ratio of 1:3 based on the horizontal axis (or vertical axis), and in this case, a flag (cu_sbt_quad_flag) that distinguishes the corresponding division is additionally encoded by the entropy encoding unit 155 to encode the image. Signaled to the decryption device.
  • the transformation unit 140 can separately perform transformation on the residual block in the horizontal and vertical directions.
  • various types of transformation functions or transformation matrices can be used.
  • a pair of transformation functions for horizontal transformation and vertical transformation can be defined as MTS (Multiple Transform Set).
  • the conversion unit 140 may select a conversion function pair with the best conversion efficiency among MTSs and convert the residual blocks in the horizontal and vertical directions, respectively.
  • Information (mts_idx) about the transformation function pair selected from the MTS is encoded by the entropy encoder 155 and signaled to the video decoding device.
  • the quantization unit 145 quantizes the transform coefficients output from the transform unit 140 using a quantization parameter, and outputs the quantized transform coefficients to the entropy encoding unit 155.
  • the quantization unit 145 may directly quantize a residual block related to a certain block or frame without conversion.
  • the quantization unit 145 may apply different quantization coefficients (scaling values) depending on the positions of the transform coefficients within the transform block.
  • the quantization matrix applied to the quantized transform coefficients arranged in two dimensions may be encoded and signaled to the video decoding device.
  • the rearrangement unit 150 may rearrange coefficient values for the quantized residual values.
  • the rearrangement unit 150 can change a two-dimensional coefficient array into a one-dimensional coefficient sequence using coefficient scanning.
  • the realignment unit 150 can scan from DC coefficients to coefficients in the high frequency region using zig-zag scan or diagonal scan to output a one-dimensional coefficient sequence.
  • a vertical scan that scans a two-dimensional coefficient array in the column direction or a horizontal scan that scans the two-dimensional block-type coefficients in the row direction may be used instead of the zig-zag scan. That is, the scan method to be used among zig-zag scan, diagonal scan, vertical scan, and horizontal scan may be determined depending on the size of the transformation unit and the intra prediction mode.
  • the entropy encoding unit 155 uses various encoding methods such as CABAC (Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code) and Exponential Golomb to encode the one-dimensional quantized transform coefficients output from the reordering unit 150.
  • CABAC Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code
  • Exponential Golomb Exponential Golomb to encode the one-dimensional quantized transform coefficients output from the reordering unit 150.
  • a bitstream is created by encoding the sequence.
  • the entropy encoder 155 encodes information such as CTU size, CU split flag, QT split flag, MTT split type, and MTT split direction related to block splitting, so that the video decoding device can encode blocks in the same way as the video coding device. Allow it to be divided.
  • the entropy encoding unit 155 encodes information about the prediction type indicating whether the current block is encoded by intra prediction or inter prediction, and generates intra prediction information (i.e., intra prediction) according to the prediction type.
  • Information about the mode) or inter prediction information coding mode of motion information (merge mode or AMVP mode), merge index in case of merge mode, information on reference picture index and differential motion vector in case of AMVP mode
  • the entropy encoding unit 155 encodes information related to quantization, that is, information about quantization parameters and information about the quantization matrix.
  • the inverse quantization unit 160 inversely quantizes the quantized transform coefficients output from the quantization unit 145 to generate transform coefficients.
  • the inverse transform unit 165 restores the residual block by converting the transform coefficients output from the inverse quantization unit 160 from the frequency domain to the spatial domain.
  • the adder 170 restores the current block by adding the restored residual block and the prediction block generated by the prediction unit 120. Pixels in the restored current block are used as reference pixels when intra-predicting the next block.
  • the loop filter unit 180 restores pixels to reduce blocking artifacts, ringing artifacts, blurring artifacts, etc. that occur due to block-based prediction and transformation/quantization. Perform filtering on them.
  • the loop filter unit 180 is an in-loop filter and may include all or part of a deblocking filter 182, a Sample Adaptive Offset (SAO) filter 184, and an Adaptive Loop Filter (ALF) 186. there is.
  • the deblocking filter 182 filters the boundaries between restored blocks to remove blocking artifacts caused by block-level encoding/decoding, and the SAO filter 184 and ALF 186 perform deblocking filtering. Additional filtering is performed on the image.
  • the SAO filter 184 and the ALF 186 are filters used to compensate for differences between restored pixels and original pixels caused by lossy coding.
  • the SAO filter 184 improves not only subjective image quality but also coding efficiency by applying an offset in units of CTU.
  • the ALF 186 performs filtering on a block basis, distinguishing the edge and degree of change of the block and applying different filters to compensate for distortion.
  • Information about filter coefficients to be used in ALF may be encoded and signaled to a video decoding device.
  • the restored block filtered through the deblocking filter 182, SAO filter 184, and ALF 186 is stored in the memory 190.
  • the reconstructed picture can be used as a reference picture for inter prediction of blocks in the picture to be encoded later.
  • the video encoding device can store the bitstream of the encoded video data in a non-transitory recording medium or transmit it to the video decoding device using a communication network.
  • FIG. 5 is an example block diagram of a video decoding device that can implement the techniques of the present disclosure.
  • the video decoding device and its sub-configurations will be described with reference to FIG. 5.
  • the image decoding device includes an entropy decoding unit 510, a rearrangement unit 515, an inverse quantization unit 520, an inverse transform unit 530, a prediction unit 540, an adder 550, a loop filter unit 560, and a memory ( 570).
  • each component of the video decoding device may be implemented as hardware or software, or may be implemented as a combination of hardware and software. Additionally, the function of each component may be implemented as software and a microprocessor may be implemented to execute the function of the software corresponding to each component.
  • the entropy decoder 510 decodes the bitstream generated by the video encoding device, extracts information related to block division, determines the current block to be decoded, and provides prediction information and residual signals needed to restore the current block. Extract information about
  • the entropy decoder 510 extracts information about the CTU size from a Sequence Parameter Set (SPS) or Picture Parameter Set (PPS), determines the size of the CTU, and divides the picture into CTUs of the determined size. Then, the CTU is determined as the highest layer of the tree structure, that is, the root node, and the CTU is divided using the tree structure by extracting the division information for the CTU.
  • SPS Sequence Parameter Set
  • PPS Picture Parameter Set
  • the first flag (QT_split_flag) related to the division of the QT first extracts the first flag (QT_split_flag) related to the division of the QT and split each node into four nodes of the lower layer. And, for the node corresponding to the leaf node of QT, the second flag (mtt_split_flag) and split direction (vertical / horizontal) and/or split type (binary / ternary) information related to the split of MTT are extracted and the leaf node is divided into MTT.
  • each node may undergo 0 or more repetitive MTT divisions after 0 or more repetitive QT divisions. For example, MTT division may occur immediately in the CTU, or conversely, only multiple QT divisions may occur.
  • the first flag (QT_split_flag) related to the division of the QT is extracted and each node is divided into four nodes of the lower layer. And, for the node corresponding to the leaf node of QT, a split flag (split_flag) indicating whether to further split into BT and split direction information are extracted.
  • the entropy decoding unit 510 determines the current block to be decoded using division of the tree structure, it extracts information about the prediction type indicating whether the current block is intra-predicted or inter-predicted.
  • prediction type information indicates intra prediction
  • the entropy decoder 510 extracts syntax elements for intra prediction information (intra prediction mode) of the current block.
  • prediction type information indicates inter prediction
  • the entropy decoder 510 extracts syntax elements for inter prediction information, that is, information indicating a motion vector and a reference picture to which the motion vector refers.
  • the entropy decoding unit 510 extracts information about quantized transform coefficients of the current block as quantization-related information and information about residual signals.
  • the reordering unit 515 re-organizes the sequence of one-dimensional quantized transform coefficients entropy decoded in the entropy decoding unit 510 into a two-dimensional coefficient array (i.e., in reverse order of the coefficient scanning order performed by the image encoding device). block).
  • the inverse quantization unit 520 inversely quantizes the quantized transform coefficients and inversely quantizes the quantized transform coefficients using a quantization parameter.
  • the inverse quantization unit 520 may apply different quantization coefficients (scaling values) to quantized transform coefficients arranged in two dimensions.
  • the inverse quantization unit 520 may perform inverse quantization by applying a matrix of quantization coefficients (scaling values) from an image encoding device to a two-dimensional array of quantized transform coefficients.
  • the inverse transform unit 530 inversely transforms the inverse quantized transform coefficients from the frequency domain to the spatial domain to restore the residual signals, thereby generating a residual block for the current block.
  • the inverse transformation unit 530 when the inverse transformation unit 530 inversely transforms only a partial area (subblock) of the transformation block, a flag (cu_sbt_flag) indicating that only the subblock of the transformation block has been transformed, and directionality (vertical/horizontal) information of the subblock (cu_sbt_horizontal_flag) ) and/or extracting the position information (cu_sbt_pos_flag) of the subblock, and inversely transforming the transformation coefficients of the corresponding subblock from the frequency domain to the spatial domain to restore the residual signals, and for the area that has not been inversely transformed, the residual signals are set to “0”. By filling in the values, the final residual block for the current block is created.
  • the inverse transform unit 530 determines a transformation function or transformation matrix to be applied in the horizontal and vertical directions, respectively, using the MTS information (mts_idx) signaled from the video encoding device, and uses the determined transformation function. Inverse transformation is performed on the transformation coefficients in the transformation block in the horizontal and vertical directions.
  • the prediction unit 540 may include an intra prediction unit 542 and an inter prediction unit 544.
  • the intra prediction unit 542 is activated when the prediction type of the current block is intra prediction
  • the inter prediction unit 544 is activated when the prediction type of the current block is inter prediction.
  • the intra prediction unit 542 determines the intra prediction mode of the current block among a plurality of intra prediction modes from the syntax elements for the intra prediction mode extracted from the entropy decoder 510, and provides a reference around the current block according to the intra prediction mode. Predict the current block using pixels.
  • the inter prediction unit 544 uses the syntax elements for the inter prediction mode extracted from the entropy decoder 510 to determine the motion vector of the current block and the reference picture to which the motion vector refers, and uses the motion vector and the reference picture to determine the motion vector of the current block. Use it to predict the current block.
  • the adder 550 restores the current block by adding the residual block output from the inverse transform unit 530 and the prediction block output from the inter prediction unit 544 or intra prediction unit 542. Pixels in the restored current block are used as reference pixels when intra-predicting a block to be decoded later.
  • the loop filter unit 560 may include a deblocking filter 562, a SAO filter 564, and an ALF 566 as an in-loop filter.
  • the deblocking filter 562 performs deblocking filtering on the boundaries between restored blocks to remove blocking artifacts that occur due to block-level decoding.
  • the SAO filter 564 and the ALF 566 perform additional filtering on the reconstructed block after deblocking filtering to compensate for the difference between the reconstructed pixels and the original pixels caused by lossy coding. do.
  • the filter coefficient of ALF is determined using information about the filter coefficient decoded from the non-stream.
  • the restored block filtered through the deblocking filter 562, SAO filter 564, and ALF 566 is stored in the memory 570.
  • the reconstructed picture is later used as a reference picture for inter prediction of blocks in the picture to be encoded.
  • This embodiment relates to encoding and decoding of images (videos) as described above. More specifically, we provide a video coding method and device that adaptively uses a single tree structure and a dual tree structure in one block depending on the depth of the entire tree.
  • the following embodiments may be performed by the picture segmentation unit 110 in a video encoding device. Additionally, it may be performed by the entropy decoding unit 510 in a video decoding device.
  • the video encoding device may generate signaling information related to this embodiment in terms of bit rate distortion optimization when encoding the current block.
  • the video encoding device can encode the video using the entropy encoding unit 155 and then transmit it to the video decoding device.
  • the video decoding device can decode signaling information related to decoding the current block from the bitstream using the entropy decoding unit 510.
  • 'target block' may be used with the same meaning as a current block or a coding unit (CU), or may mean a partial area of a coding unit.
  • the fact that the value of one flag is true indicates that the flag is set to 1. Additionally, the value of one flag being false indicates a case where the flag is set to 0.
  • the picture division process of VVC creates several CUs (Coding Units) according to recursive division of CTUs (Coding Tree Units).
  • the video encoding device first divides the picture into CTUs of uniform size.
  • CTU becomes the highest node in the tree structure for division into CUs. Therefore, the maximum size of the CU is the same as the size of the CTU.
  • the picture is first divided into CTUs of uniform size, and then each CTU can be sequentially divided into CUs. In VVC technology, the maximum size of a CTU is 128 ⁇ 128.
  • CUs can be configured in a variety of sizes and shapes, from a minimum of 4 ⁇ 4 to the largest allowable.
  • VVC In HEVC, a CU with a maximum size of 64 ⁇ 64 is allowed, but in VVC, a CU with a size of 128 ⁇ 128 can be allowed. Therefore, compared to HEVC, VVC can use CUs with a wider range of allowed sizes (eg, CUs of 128 ⁇ 128 size). Additionally, compared to HEVC, VVC can use CUs of various partition shapes.
  • BT Binary Tree
  • TT Ternary Tree
  • QT Quad Tree
  • QT is a tree structure with four child nodes under one node, like in HEVC.
  • the current block is divided into four blocks of the same size, and each divided block corresponds to a lower node.
  • BT is a tree that generates two lower nodes from one node, and as illustrated in FIG. 6B, the upper block can be divided horizontally or vertically into two lower blocks of the same size.
  • TT creates three horizontal or vertical child nodes from one node.
  • lower blocks can be created by dividing the upper block horizontally or vertically at a 1:2:1 length ratio depending on the division direction.
  • CUs can have various sizes and shapes, from a minimum of 4 ⁇ 4 to a maximum of 128 ⁇ 128.
  • QT is divided recursively within an allowable size, and BT or TT division is possible when the conditions for MTT configuration (block size, depth, etc.) are met. At this time, QT division is no longer possible for BT or TT divided child nodes.
  • Figure 7 is an example diagram showing a method of signaling a tree structure.
  • the root node represents a CTU.
  • the root node is first recursively split into QTs. Afterwards, when the minimum size of a block that can no longer be classified by QT is reached due to continuous division, the block is divided into smaller blocks using BT and TT. For example, if the block becomes smaller than the size of MinQTSize signaled to SPS, QT is no longer used.
  • Blocks divided according to BT and TT are no longer divided using QT.
  • the MTT depth reaches MaxMttDepth, the block is no longer divided.
  • MinCbsize MinCbsize
  • split_cu_flag indicates whether to further split the corresponding node, that is, the corresponding block.
  • split_qt_flag indicates whether to use QT or MTT to split the block.
  • mtt_split_cu_vertical_flag indicates whether the division direction for MTT division of the corresponding block is horizontal or vertical.
  • mtt_split_cu_binary_flag indicates whether the MTT split of the corresponding block is BT or TT.
  • the picture is a YUV image and includes a luma component Y and two chroma components U and V.
  • VVC when the characteristics of the luma component and the characteristics of the chroma signal are different, different tree structures can be used to segment the image differently.
  • the single tree structure uses the same block division structure for luma and chroma components.
  • a single tree structure is used for I, P, or B slices.
  • a single tree structure may be implemented as shown in the example of FIG. 8.
  • the single tree structure is used interchangeably with the single tree.
  • the depth of the root node is set to 0.
  • the dual tree structure uses separate block division structures for luma and chroma components.
  • a dual tree structure is available for I slices.
  • the video encoding device can specify one of the dual tree and single tree methods by signaling a flag indicating whether to use the dual tree to the video decoding device.
  • the size of the smallest luma block is 4 ⁇ 4 and the size of the smallest chroma block is 4 ⁇ 4 or 8 ⁇ 2.
  • the dual tree structure is used interchangeably with the dual tree.
  • Figure 9 is an exemplary diagram showing a common single-dual tree structure according to an embodiment of the present disclosure.
  • circular nodes represent nodes in which luma components and chroma components commonly use a single tree structure.
  • the highest node is the root node and represents the CTU.
  • CTU is divided into QT.
  • the lower four nodes n1, n2, n3, and n4 are split into non-split, BT, QT, and non-split, respectively.
  • the division structure is commonly applied to the luma component and the chroma component.
  • a dual tree structure can be used starting from the n2 node and the n3 node. That is, block division can be performed by distinguishing luma components and chroma components.
  • the triangle node and square node in Figure 9 represent the block division process of the luma component and the chroma component, respectively. Since n2 is block-divided into BT, there are two child nodes each for the luma component and the chroma component. Since n3 is block divided by QT, there are 4 child nodes each for luma component and chroma component. When additional recursive block division is performed from n2 or n3, the block division structures of the luma component and the chroma component may be different.
  • a single tree is commonly used up to a depth of 1 for the entire tree, and a dual tree is used for the remaining depths.
  • the depth at which the single tree is used (or the depth at which the dual tree starts) can be adaptively changed within the range of 0 to MaxMttDepth.
  • MaxMttDepth represents the total tree depth.
  • single_tree_depth (hereinafter referred to as 'single tree depth') may be set to indicate the depth to which the single tree is applied.
  • the single_tree_depth value may be a value in the range of 1 to MaxMttDepth.
  • the luma component and chroma component share a partition structure, and from depths thereafter, the luma component and chroma component may have different partition structures.
  • the division structure can be adaptively controlled according to one or a combination of the following methods.
  • the depth value single_tree_depth using a single tree in the entire tree is signaled in SPS, PPS, or subpicture units. As described above, based on the value indicated by single_tree_depth, a single tree may be used for depths from 0 to single_tree_depth-1, and a dual tree may be used from depths thereafter.
  • a flag indicating whether to use a single tree or a dual tree (hereinafter referred to as 'dual tree application flag') is used. For example, if the dual tree application flag is 0, a single tree in which the luma component and chroma component share the partition structure represented by the current node is used. If the dual tree application flag is 1, dual tree is used. When a dual tree structure is used for one node, the single tree structure is no longer used for its child nodes. Meanwhile, when the dual tree application flag is not transmitted, it can be assumed that the dual tree application flag is set to 1. In this case, transmission of the dual tree application flag may be omitted for subordinate nodes of the node where the dual tree structure is used.
  • min_single_tree_block_size (hereinafter referred to as 'minimum single tree block size'), which is the block size using a single tree in the entire tree, is signaled in units of SPS, PPS, or subpicture.
  • min_single_tree_block_size may be the size of the luma block.
  • the use of a single tree is allowed up to the block size expressed by min_single_tree_block_size. For blocks of smaller size, a dual tree is used and the single tree structure is not used.
  • a single tree is used from the entire tree to the nodes in the range divided by QT.
  • a dual tree can be used for the lower nodes.
  • the use conditions of single tree or dual tree can be signaled using the restriction conditions of MTT use. For example, if the size of the block does not meet the MinQTSize constraint (i.e., the size of the block does not satisfy the MinQTSize condition), a single tree is not used for blocks with a size smaller than that.
  • MinQTSize represents the minimum size of the block to which QT division is applied. At this time, MinQTSize can be applied based on the luma block.
  • values of the above-described syntax elements such as single_tree_depth and min_single_tree_block_size, may be set differently.
  • a dual tree in which luma and chroma have different structures may be allowed.
  • a single tree up to the entire tree depth MaxMttDepth a single tree with the same luma and chroma structure is used for all CUs in the corresponding CTU.
  • the single_tree_depth value may be signaled on a block-by-block basis.
  • single_tree_depth may be signaled with the value set to 1 or MaxMttDepth.
  • the CTU may select one of the dual tree and single tree for each area within the video and then use the selected tree structure.
  • whether to apply a dual tree to the chroma component can be determined using the encoding information of the luma component.
  • the image encoding device determines division information of the chroma component.
  • whether to apply a dual tree to the chroma component can be determined using decoding information of the luma component.
  • the image decoding device decodes the segmentation information of the chroma component.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method for determining a tree structure performed by an image encoding device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the image encoding device obtains information about the current block regarding the luma component (S1000).
  • the information on the current block includes the size of the current block, the current tree depth, and the division information of the current block. From the current block's encoding information on the luma component, the video encoding device can obtain the size of the current block, the current tree depth, and the division information of the current block.
  • the video encoding device determines tree structure information of the current block (S1002).
  • the tree structure information may be single tree depth, minimum single tree block size, or dual tree application flag.
  • Single tree depth indicates the depth of using a single tree in the entire tree.
  • the minimum single tree block size indicates the block size using a single tree in the entire tree.
  • the dual tree application flag indicates whether to use the dual tree.
  • the video encoding device can determine the single tree depth, minimum single tree block size, or dual tree application flag.
  • the video encoding device determines the tree structure of the current block based on the size of the current block, the current tree depth, and tree structure information (S1004).
  • the tree structure represents a single tree or dual tree.
  • the video encoding device encodes information of the current block and tree structure information (S1006).
  • the video encoding device can signal single_tree_depth in SPS, PPS, subpicture, or CTU units. Additionally, the video encoding device may signal min_single_tree_block_size in SPS, PPS, or sub-picture units.
  • the video encoding device checks the tree structure of the current block (S1008).
  • the video encoding device can perform the following steps (S1010 and S1012).
  • the image encoding device determines segmentation information for the chroma component of the current block (S1010). In terms of bit rate-distortion optimization, the image encoding device can determine segmentation information of the chroma component.
  • the image encoding device encodes segmentation information of the chroma component (S1012).
  • the image encoding device can use the same segmentation information as the luma component for the chroma component.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a method for determining a tree structure performed by an image decoding device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the video decoding device decodes the information of the current block for the luma component from the bitstream (S1100).
  • the information on the current block includes the size of the current block, the current tree depth, and the division information of the current block. From the decoding information of the current block on the luma component, the video decoding device can obtain the size of the current block, the current tree depth, and the division information of the current block.
  • the video decoding device decodes the tree structure information of the current block from the bitstream (S1102).
  • the tree structure information may be single tree depth, minimum single tree block size, or dual tree application flag.
  • Single tree depth indicates the depth of using a single tree in the entire tree.
  • the minimum single tree block size indicates the block size using a single tree in the entire tree.
  • the dual tree application flag indicates whether to use the dual tree.
  • the video decoding device determines the tree structure of the current block based on the size of the current block, current tree depth, and tree structure information (S1104).
  • the tree structure represents a single tree or dual tree.
  • the video decoding device determines the tree structure of the current block to be a single tree. On the other hand, if the current tree depth is not included in single_tree_depth, the video decoding device may determine the tree structure of the current block to be a dual tree. At this time, single_tree_depth is set within a range ranging from 0 to the maximum depth of the entire tree (i.e., MaxMttDepth).
  • a dual tree application flag is used to indicate whether to use a single tree or dual tree.
  • the video decoding device decodes the dual tree application flag.
  • the video decoding device can determine the tree structure of the current block based on the value of the determined flag.
  • the video decoding device determines the tree structure of the lower blocks of the current block to be a dual tree.
  • the dual tree application flag is set to 1. In this case, for lower nodes of a node where a dual tree structure is used, the video decoding device may omit decoding the dual tree application flag.
  • the video decoding value determines the tree structure of the current block as a single tree. On the other hand, if the size of the current block is smaller than min_single_tree_block_size, the video decoding device determines the tree structure of the current block to be a dual tree.
  • the video decoding device determines the tree structure of the current block to be a single tree.
  • the video decoding device determines the tree structure of the current block to be a dual tree.
  • the minimum QT size represents the minimum size of the block to which QT division is applied.
  • the video decoding device checks the tree structure of the current block (S1106).
  • the image decoding device decodes segmentation information for the chroma component of the current block (S1108).
  • the video decoding device can use the same segmentation information as the luma component for the chroma component.
  • Non-transitory recording media include, for example, all types of recording devices that store data in a form readable by a computer system.
  • non-transitory recording media include storage media such as erasable programmable read only memory (EPROM), flash drives, optical drives, magnetic hard drives, and solid state drives (SSD).
  • EPROM erasable programmable read only memory
  • SSD solid state drives

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Abstract

본 실시예는 하나의 블록에 싱글 트리와 듀얼 트리를 적응적으로 이용하는 비디오 코딩방법 및 장치를 개시한다. 본 실시예에서, 영상 복호화 장치는 루마 성분에 대해 현재블록의 정보를 복호화하고, 트리 구조 정보를 복호화한다. 영상 복호화 장치는 현재블록의 크기, 현재 트리 깊이 및 트리 구조 정보에 기초하여 현재블록의 트리 구조를 싱글 트리 또는 듀얼 트리로 결정한다.

Description

하나의 블록에 싱글 트리와 듀얼 트리를 적응적으로 이용하는 비디오 코딩을 위한 방법 및 장치
본 개시는 하나의 블록에 싱글 트리와 듀얼 트리를 공통으로 이용하는 비디오 코딩방법 및 장치에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명과 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
비디오 데이터는 음성 데이터나 정지 영상 데이터 등에 비하여 많은 데이터량을 가지기 때문에, 압축을 위한 처리 없이 그 자체를 저장하거나 전송하기 위해서는 메모리를 포함하여 많은 하드웨어 자원을 필요로 한다.
따라서, 통상적으로 비디오 데이터를 저장하거나 전송할 때에는 부호화기를 사용하여 비디오 데이터를 압축하여 저장하거나 전송하며, 복호화기에서는 압축된 비디오 데이터를 수신하여 압축을 해제하고 재생한다. 이러한 비디오 압축 기술로는 H.264/AVC, HEVC(High Efficiency Video Coding) 등을 비롯하여, HEVC에 비해 약 30% 이상의 부호화 효율을 향상시킨 VVC(Versatile Video Coding)가 존재한다.
그러나, 영상의 크기 및 해상도, 프레임률이 점차 증가하고 있고, 이에 따라 부호화해야 하는 데이터량도 증가하고 있으므로 기존의 압축 기술보다 더 부호화 효율이 좋고 화질 개선 효과도 높은 새로운 압축 기술이 요구된다.
VVC 기술은 영상의 슬라이스 타입에 기초하여 블록분할 시 싱글 트리(single tree) 구조 또는 듀얼 트리(dual tree) 구조의 사용 여부를 결정한다. 하지만, 최근 증가하고 있는 고품질 비디오의 경우, 크로마 성분에 대해 슬라이스의 타입에 상관 없이 듀얼 트리의 필요성이 증대되고 있다. 따라서, 비디오 부호화 효율을 향상시키고 특히 크로마 성분의 화질을 개선하기 위해, 싱글 트리 구조와 듀얼 트리 구조를 적응적으로 사용하는 방안이 고려될 필요가 있다.
본 개시는, 전체 트리의 깊이에 따라 하나의 블록에서 싱글 트리 구조와 듀얼 트리 구조를 적응적으로 사용하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 영상 복호화 장치가 수행하는, 현재블록을 복호화하는 방법에 있어서, 비트스트림으로부터 루마 성분에 대해 상기 현재블록의 정보를 복호화하는 단계, 여기서, 상기 현재블록의 정보는 상기 현재블록의 크기, 현재 트리 깊이, 및 상기 현재블록의 분할 정보를 포함함; 상기 비트스트림으로부터 상기 현재블록의 트리 구조 정보를 복호화하는 단계, 여기서, 상기 트리 구조 정보는, 전체 트리에서 싱글 트리를 이용하는 깊이를 지시하는 싱글트리 깊이, 상기 전체 트리에서 상기 싱글 트리를 이용하는 블록 크기를 지시하는 최소 싱글트리 블록 사이즈, 또는 듀얼 트리의 사용 여부를 지시하는 듀얼 트리 적용 플래그임; 및 상기 현재블록의 크기, 상기 현재 트리 깊이 및 상기 트리 구조 정보에 기초하여 상기 현재블록의 트리 구조를 결정하는 단계를 포함하되, 상기 트리 구조는 상기 싱글 트리 또는 상기 듀얼 트리를 나타내는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 영상 부호화 장치가 수행하는, 현재블록을 부호화하는 방법에 있어서, 루마 성분에 대해 상기 현재블록의 정보를 획득하는 단계, 여기서, 상기 현재블록의 정보는 상기 현재블록의 크기, 현재 트리 깊이, 및 상기 현재블록의 분할 정보를 포함함; 상기 현재블록의 트리 구조 정보를 결정하는 단계, 여기서, 상기 트리 구조 정보는, 전체 트리에서 싱글 트리를 이용하는 깊이를 지시하는 싱글트리 깊이, 상기 전체 트리에서 상기 싱글 트리를 이용하는 블록 크기를 지시하는 최소 싱글트리 블록 사이즈, 또는 듀얼 트리의 사용 여부를 지시하는 듀얼 트리 적용 플래그임; 및 상기 현재블록의 크기, 상기 현재 트리 깊이, 및 상기 트리 구조 정보에 기초하여 상기 현재블록의 트리 구조를 결정하는 단계를 포함하되, 상기 트리 구조는 상기 싱글 트리 또는 상기 듀얼 트리를 나타내는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기 영상 부호화 방법은, 루마 성분에 대해 현재블록의 정보를 획득하는 단계, 여기서, 상기 현재블록의 정보는 상기 현재블록의 크기, 현재 트리 깊이, 및 상기 현재블록의 분할 정보를 포함함; 상기 현재블록의 트리 구조 정보를 결정하는 단계, 여기서, 상기 트리 구조 정보는, 전체 트리에서 싱글 트리를 이용하는 깊이를 지시하는 싱글트리 깊이, 상기 전체 트리에서 상기 싱글 트리를 이용하는 블록 크기를 지시하는 최소 싱글트리 블록 사이즈, 또는 듀얼 트리의 사용 여부를 지시하는 듀얼 트리 적용 플래그임; 및 상기 현재블록의 크기, 상기 현재 트리 깊이, 및 상기 트리 구조 정보에 기초하여 상기 현재블록의 트리 구조를 결정하는 단계를 포함하되, 상기 트리 구조는 상기 싱글 트리 또는 상기 듀얼 트리를 나타내는 것을 특징으로 하는, 기록매체를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 전체 트리의 깊이에 따라 하나의 블록에서 싱글 트리 구조와 듀얼 트리 구조를 적응적으로 사용하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공함으로써, 비디오 부호화 효율을 향상시키고 비디오 화질을 개선하는 것이 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다.
도 2는 QTBTTT(QuadTree plus BinaryTree TernaryTree) 구조를 이용하여 블록을 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 광각 인트라 예측모드들을 포함한 복수의 인트라 예측모드들을 나타낸 도면이다.
도 4는 현재블록의 주변블록에 대한 예시도이다.
도 5는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 블록도이다.
도 6a 내지 도 6c는 트리 구조를 나타내는 예시도이다.
도 7은 트리 구조를 시그널링하는 방식을 나타내는 예시도이다.
도 8은 싱글 트리 구조를 나타내는 예시도이다
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 공통 싱글-듀얼 트리 구조를 나타내는 예시도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 부호화 장치가 수행하는 트리 구조를 결정하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 복호화 장치가 수행하는 트리 구조를 결정하는 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다. 이하에서는 도 1의 도시를 참조하여 영상 부호화 장치와 이 장치의 하위 구성들에 대하여 설명하도록 한다.
영상 부호화 장치는 픽처 분할부(110), 예측부(120), 감산기(130), 변환부(140), 양자화부(145), 재정렬부(150), 엔트로피 부호화부(155), 역양자화부(160), 역변환부(165), 가산기(170), 루프 필터부(180) 및 메모리(190)를 포함하여 구성될 수 있다.
영상 부호화 장치의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.
하나의 영상(비디오)은 복수의 픽처들을 포함하는 하나 이상의 시퀀스로 구성된다. 각 픽처들은 복수의 영역으로 분할되고 각 영역마다 부호화가 수행된다. 예를 들어, 하나의 픽처는 하나 이상의 타일(Tile) 및/또는 슬라이스(Slice)로 분할된다. 여기서, 하나 이상의 타일을 타일 그룹(Tile Group)으로 정의할 수 있다. 각 타일 또는/슬라이스는 하나 이상의 CTU(Coding Tree Unit)로 분할된다. 그리고 각 CTU는 트리 구조에 의해 하나 이상의 CU(Coding Unit)들로 분할된다. 각 CU에 적용되는 정보들은 CU의 신택스로서 부호화되고, 하나의 CTU에 포함된 CU들에 공통적으로 적용되는 정보는 CTU의 신택스로서 부호화된다. 또한, 하나의 슬라이스 내의 모든 블록들에 공통적으로 적용되는 정보는 슬라이스 헤더의 신택스로서 부호화되며, 하나 이상의 픽처들을 구성하는 모든 블록들에 적용되는 정보는 픽처 파라미터 셋(PPS, Picture Parameter Set) 혹은 픽처 헤더에 부호화된다. 나아가, 복수의 픽처가 공통으로 참조하는 정보들은 시퀀스 파라미터 셋(SPS, Sequence Parameter Set)에 부호화된다. 그리고, 하나 이상의 SPS가 공통으로 참조하는 정보들은 비디오 파라미터 셋(VPS, Video Parameter Set)에 부호화된다. 또한, 하나의 타일 또는 타일 그룹에 공통으로 적용되는 정보는 타일 또는 타일 그룹 헤더의 신택스로서 부호화될 수도 있다. SPS, PPS, 슬라이스 헤더, 타일 또는 타일 그룹 헤더에 포함되는 신택스들은 상위수준(high level) 신택스로 칭할 수 있다.
픽처 분할부(110)는 CTU의 크기를 결정한다. CTU의 크기에 대한 정보(CTU size)는 SPS 또는 PPS의 신택스로서 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
픽처 분할부(110)는 영상을 구성하는 각 픽처(picture)를 미리 결정된 크기를 가지는 복수의 CTU들로 분할한 이후에, 트리 구조(tree structure)를 이용하여 CTU를 반복적으로(recursively) 분할한다. 트리 구조에서의 리프 노드(leaf node)가 부호화의 기본 단위인 CU가 된다.
트리 구조로는 상위 노드(혹은 부모 노드)가 동일한 크기의 네 개의 하위 노드(혹은 자식 노드)로 분할되는 쿼드트리(QuadTree, QT), 또는 상위 노드가 두 개의 하위 노드로 분할되는 바이너리트리(BinaryTree, BT), 또는 상위 노드가 1:2:1 비율로 세 개의 하위 노드로 분할되는 터너리트리(TernaryTree, TT), 또는 이러한 QT 구조, BT 구조 및 TT 구조 중 둘 이상을 혼용한 구조일 수 있다. 예컨대, QTBT(QuadTree plus BinaryTree) 구조가 사용될 수 있고, 또는 QTBTTT(QuadTree plus BinaryTree TernaryTree) 구조가 사용될 수 있다. 여기서, BTTT를 합쳐서 MTT(Multiple-Type Tree)라 지칭될 수 있다.
도 2는 QTBTTT 구조를 이용하여 블록을 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, CTU는 먼저 QT 구조로 분할될 수 있다. 쿼드트리 분할은 분할 블록(splitting block)의 크기가 QT에서 허용되는 리프 노드의 최소 블록 크기(MinQTSize)에 도달할 때까지 반복될 수 있다. QT 구조의 각 노드가 하위 레이어의 4 개의 노드들로 분할되는지 여부를 지시하는 제1 플래그(QT_split_flag)는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. QT의 리프 노드가 BT에서 허용되는 루트 노드의 최대 블록 크기(MaxBTSize)보다 크지 않은 경우, BT 구조 또는 TT 구조 중 어느 하나 이상으로 더 분할될 수 있다. BT 구조 및/또는 TT 구조에서는 복수의 분할 방향이 존재할 수 있다. 예컨대, 해당 노드의 블록이 가로로 분할되는 방향과 세로로 분할되는 방향 두 가지가 존재할 수 있다. 도 2의 도시와 같이, MTT 분할이 시작되면, 노드들이 분할되었는지 여부를 지시하는 제2 플래그(mtt_split_flag)와, 분할이 되었다면 추가적으로 분할 방향(vertical 혹은 horizontal)을 나타내는 플래그 및/또는 분할 타입(Binary 혹은 Ternary)을 나타내는 플래그가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.
대안적으로, 각 노드가 하위 레이어의 4 개의 노드들로 분할되는지 여부를 지시하는 제1 플래그(QT_split_flag)를 부호화하기에 앞서, 그 노드가 분할되는지 여부를 지시하는 CU 분할 플래그(split_cu_flag)가 부호화될 수도 있다. CU 분할 플래그(split_cu_flag) 값이 분할되지 않았음을 지시하는 경우, 해당 노드의 블록이 분할 트리 구조에서의 리프 노드(leaf node)가 되어 부호화의 기본 단위인 CU(coding unit)가 된다. CU 분할 플래그(split_cu_flag) 값이 분할됨을 지시하는 경우, 영상 부호화 장치는 전술한 방식으로 제1 플래그부터 부호화를 시작한다.
트리 구조의 다른 예시로서 QTBT가 사용되는 경우, 해당 노드의 블록을 동일 크기의 두 개 블록으로 가로로 분할하는 타입(즉, symmetric horizontal splitting)과 세로로 분할하는 타입(즉, symmetric vertical splitting) 두 가지가 존재할 수 있다. BT 구조의 각 노드가 하위 레이어의 블록으로 분할되는지 여부를 지시하는 분할 플래그(split_flag) 및 분할되는 타입을 지시하는 분할 타입 정보가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다. 한편, 해당 노드의 블록을 서로 비대칭 형태의 두 개의 블록으로 분할하는 타입이 추가로 더 존재할 수도 있다. 비대칭 형태에는 해당 노드의 블록을 1:3의 크기 비율을 가지는 두 개의 직사각형 블록으로 분할하는 형태가 포함될 수 있고, 혹은 해당 노드의 블록을 대각선 방향으로 분할하는 형태가 포함될 수도 있다.
CU는 CTU로부터의 QTBT 또는 QTBTTT 분할에 따라 다양한 크기를 가질 수 있다. 이하에서는, 부호화 또는 복호화하고자 하는 CU(즉, QTBTTT의 리프 노드)에 해당하는 블록을 '현재블록'이라 칭한다. QTBTTT 분할의 채용에 따라, 현재블록의 모양은 정사각형뿐만 아니라 직사각형일 수도 있다.
예측부(120)는 현재블록을 예측하여 예측블록을 생성한다. 예측부(120)는 인트라 예측부(122)와 인터 예측부(124)를 포함한다.
일반적으로, 픽처 내 현재블록들은 각각 예측적으로 코딩될 수 있다. 일반적으로 현재블록의 예측은 (현재블록을 포함하는 픽처로부터의 데이터를 사용하는) 인트라 예측 기술 또는 (현재블록을 포함하는 픽처 이전에 코딩된 픽처로부터의 데이터를 사용하는) 인터 예측 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 인터 예측은 단방향 예측과 양방향 예측 모두를 포함한다.
인트라 예측부(122)는 현재블록이 포함된 현재 픽처 내에서 현재블록의 주변에 위치한 픽셀(참조 픽셀)들을 이용하여 현재블록 내의 픽셀들을 예측한다. 예측 방향에 따라 복수의 인트라 예측모드가 존재한다. 예컨대, 도 3a에서 보는 바와 같이, 복수의 인트라 예측모드는 Planar 모드와 DC 모드를 포함하는 2 개의 비방향성 모드와 65 개의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 각 예측모드에 따라 사용할 주변 픽셀과 연산식이 다르게 정의된다.
직사각형 모양의 현재블록에 대한 효율적인 방향성 예측을 위해, 도 3b에 점선 화살표로 도시된 방향성 모드들(67 ~ 80번, -1 ~ -14 번 인트라 예측모드들)이 추가로 사용될 수 있다. 이들은 "광각 인트라 예측모드들(wide angle intra-prediction modes)"로 지칭될 수 있다. 도 3b에서 화살표들은 예측에 사용되는 대응하는 참조샘플들을 가리키는 것이며, 예측 방향을 나타내는 것이 아니다. 예측 방향은 화살표가 가리키는 방향과 반대이다. 광각 인트라 예측모드들은 현재블록이 직사각형일 때 추가적인 비트 전송 없이 특정 방향성 모드를 반대방향으로 예측을 수행하는 모드이다. 이때 광각 인트라 예측모드들 중에서, 직사각형의 현재블록의 너비와 높이의 비율에 의해, 현재블록에 이용 가능한 일부 광각 인트라 예측모드들이 결정될 수 있다. 예컨대, 45도보다 작은 각도를 갖는 광각 인트라 예측모드들(67 ~ 80번 인트라 예측모드들)은 현재블록이 높이가 너비보다 작은 직사각형 형태일 때 이용 가능하고, -135도보다 큰 각도를 갖는 광각 인트라 예측모드들(-1 ~ -14 번 인트라 예측모드들)은 현재블록이 너비가 높이보다 큰 직사각형 형태일 때 이용 가능하다.
인트라 예측부(122)는 현재블록을 부호화하는데 사용할 인트라 예측모드를 결정할 수 있다. 일부 예들에서, 인트라 예측부(122)는 여러 인트라 예측모드들을 사용하여 현재블록을 인코딩하고, 테스트된 모드들로부터 사용할 적절한 인트라 예측모드를 선택할 수도 있다. 예를 들어, 인트라 예측부(122)는 여러 테스트된 인트라 예측모드들에 대한 비트율 왜곡(rate-distortion) 분석을 사용하여 비트율 왜곡 값들을 계산하고, 테스트된 모드들 중 최선의 비트율 왜곡 특징들을 갖는 인트라 예측모드를 선택할 수도 있다.
인트라 예측부(122)는 복수의 인트라 예측모드 중에서 하나의 인트라 예측모드를 선택하고, 선택된 인트라 예측모드에 따라 결정되는 주변 픽셀(참조 픽셀)과 연산식을 사용하여 현재블록을 예측한다. 선택된 인트라 예측모드에 대한 정보는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
인터 예측부(124)는 움직임 보상 과정을 이용하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 인터 예측부(124)는 현재 픽처보다 먼저 부호화 및 복호화된 참조픽처 내에서 현재블록과 가장 유사한 블록을 탐색하고, 그 탐색된 블록을 이용하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 그리고, 현재 픽처 내의 현재블록과 참조픽처 내의 예측블록 간의 변위(displacement)에 해당하는 움직임벡터(Motion Vector: MV)를 생성한다. 일반적으로, 움직임 추정은 루마(luma) 성분에 대해 수행되고, 루마 성분에 기초하여 계산된 움직임벡터는 루마 성분 및 크로마 성분 모두에 대해 사용된다. 현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처에 대한 정보 및 움직임벡터에 대한 정보를 포함하는 움직임 정보는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
인터 예측부(124)는, 예측의 정확성을 높이기 위해, 참조픽처 또는 참조 블록에 대한 보간을 수행할 수도 있다. 즉, 연속한 두 정수 샘플 사이의 서브 샘플들은 그 두 정수 샘플을 포함한 연속된 복수의 정수 샘플들에 필터 계수들을 적용하여 보간된다. 보간된 참조픽처에 대해서 현재블록과 가장 유사한 블록을 탐색하는 과정을 수행하면, 움직임벡터는 정수 샘플 단위의 정밀도(precision)가 아닌 소수 단위의 정밀도까지 표현될 수 있다. 움직임벡터의 정밀도 또는 해상도(resolution)는 부호화하고자 하는 대상 영역, 예컨대, 슬라이스, 타일, CTU, CU 등의 단위마다 다르게 설정될 수 있다. 이와 같은 적응적 움직임벡터 해상도(Adaptive Motion Vector Resolution: AMVR)가 적용되는 경우 각 대상 영역에 적용할 움직임벡터 해상도에 대한 정보는 대상 영역마다 시그널링되어야 한다. 예컨대, 대상 영역이 CU인 경우, 각 CU마다 적용된 움직임벡터 해상도에 대한 정보가 시그널링된다. 움직임벡터 해상도에 대한 정보는 후술할 차분 움직임벡터의 정밀도를 나타내는 정보일 수 있다.
한편, 인터 예측부(124)는 양방향 예측(bi-prediction)을 이용하여 인터 예측을 수행할 수 있다. 양방향 예측의 경우, 두 개의 참조픽처와 각 참조픽처 내에서 현재블록과 가장 유사한 블록 위치를 나타내는 두 개의 움직임벡터가 이용된다. 인터 예측부(124)는 참조픽처 리스트 0(RefPicList0) 및 참조픽처 리스트 1(RefPicList1)으로부터 각각 제1 참조픽처 및 제2 참조픽처를 선택하고, 각 참조픽처 내에서 현재블록과 유사한 블록을 탐색하여 제1 참조블록과 제2 참조블록을 생성한다. 그리고, 제1 참조블록과 제2 참조블록을 평균 또는 가중 평균하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 그리고 현재블록을 예측하기 위해 사용한 두 개의 참조픽처에 대한 정보 및 두 개의 움직임벡터에 대한 정보를 포함하는 움직임 정보를 엔트로피 부호화부(155)로 전달한다. 여기서, 참조픽처 리스트 0은 기복원된 픽처들 중 디스플레이 순서에서 현재 픽처 이전의 픽처들로 구성되고, 참조픽처 리스트 1은 기복원된 픽처들 중 디스플레이 순서에서 현재 픽처 이후의 픽처들로 구성될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 디스플레이 순서 상으로 현재 픽처 이후의 기복원 픽처들이 참조픽처 리스트 0에 추가로 더 포함될 수 있고, 역으로 현재 픽처 이전의 기복원 픽처들이 참조픽처 리스트 1에 추가로 더 포함될 수도 있다.
움직임 정보를 부호화하는 데에 소요되는 비트량을 최소화하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다.
예컨대, 현재블록의 참조픽처와 움직임벡터가 주변블록의 참조픽처 및 움직임벡터와 동일한 경우에는 그 주변블록을 식별할 수 있는 정보를 부호화함으로써, 현재블록의 움직임 정보를 영상 복호화 장치로 전달할 수 있다. 이러한 방법을 '머지 모드(merge mode)'라 한다.
머지 모드에서, 인터 예측부(124)는 현재블록의 주변블록들로부터 기 결정된 개수의 머지 후보블록(이하, '머지 후보'라 함)들을 선택한다.
머지 후보를 유도하기 위한 주변블록으로는, 도 4에 도시된 바와 같이, 현재 픽처 내에서 현재블록에 인접한 좌측블록(A0), 좌하단블록(A1), 상단블록(B0), 우상단블록(B1), 및 좌상단블록(B2) 중에서 전부 또는 일부가 사용될 수 있다. 또한, 현재블록이 위치한 현재 픽처가 아닌 참조픽처(현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처와 동일할 수도 있고 다를 수도 있음) 내에 위치한 블록이 머지 후보로서 사용될 수도 있다. 예컨대, 참조픽처 내에서 현재블록과 동일 위치에 있는 블록(co-located block) 또는 그 동일 위치의 블록에 인접한 블록들이 머지 후보로서 추가로 더 사용될 수 있다. 이상에서 기술된 방법에 의해 선정된 머지 후보의 개수가 기설정된 개수보다 작으면, 0 벡터를 머지 후보에 추가한다.
인터 예측부(124)는 이러한 주변블록들을 이용하여 기결정된 개수의 머지 후보를 포함하는 머지 리스트를 구성한다. 머지 리스트에 포함된 머지 후보들 중에서 현재블록의 움직임정보로서 사용할 머지 후보를 선택하고 선택된 후보를 식별하기 위한 머지 인덱스 정보를 생성한다. 생성된 머지 인덱스 정보는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
머지 스킵(merge skip) 모드는 머지 모드의 특별한 경우로서, 양자화를 수행한 후, 엔트로피 부호화를 위한 변환 계수가 모두 영(zero)에 가까울 때, 잔차신호들의 전송 없이 주변블록 선택 정보만을 전송한다. 머지 스킵 모드를 이용함으로써, 움직임이 적은 영상, 정지 영상, 스크린 콘텐츠 영상 등에서 상대적으로 높은 부호화 효율을 달성할 수 있다.
이하, 머지 모드와 머지 스킵 모드를 통칭하여, 머지/스킵 모드로 나타낸다.
움직임 정보를 부호화하기 위한 또 다른 방법은 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드이다.
AMVP 모드에서, 인터 예측부(124)는 현재블록의 주변블록들을 이용하여 현재블록의 움직임벡터에 대한 예측 움직임벡터 후보들을 유도한다. 예측 움직임벡터 후보들을 유도하기 위해 사용되는 주변블록으로는, 도 4에 도시된 현재 픽처 내에서 현재블록에 인접한 좌측블록(A0), 좌하단블록(A1), 상단블록(B0), 우상단블록(B1), 및 좌상단블록(B2) 중에서 전부 또는 일부가 사용될 수 있다. 또한, 현재블록이 위치한 현재 픽처가 아닌 참조픽처(현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처와 동일할 수도 있고 다를 수도 있음) 내에 위치한 블록이 예측 움직임벡터 후보들을 유도하기 위해 사용되는 주변블록으로서 사용될 수도 있다. 예컨대, 참조픽처 내에서 현재블록과 동일 위치에 있는 블록(collocated block) 또는 그 동일 위치의 블록에 인접한 블록들이 사용될 수 있다. 이상에서 기술된 방법에 의해 움직임벡터 후보의 개수가 기설정된 개수보다 작으면, 0 벡터를 움직임벡터 후보에 추가한다.
인터 예측부(124)는 이 주변블록들의 움직임벡터를 이용하여 예측 움직임벡터 후보들을 유도하고, 예측 움직임벡터 후보들을 이용하여 현재블록의 움직임벡터에 대한 예측 움직임벡터를 결정한다. 그리고, 현재블록의 움직임벡터로부터 예측 움직임벡터를 감산하여 차분 움직임벡터를 산출한다.
예측 움직임벡터는 예측 움직임벡터 후보들에 기정의된 함수(예컨대, 중앙값, 평균값 연산 등)를 적용하여 구할 수 있다. 이 경우, 영상 복호화 장치도 기정의된 함수를 알고 있다. 또한, 예측 움직임벡터 후보를 유도하기 위해 사용하는 주변블록은 이미 부호화 및 복호화가 완료된 블록이므로 영상 복호화 장치도 그 주변블록의 움직임벡터도 이미 알고 있다. 그러므로 영상 부호화 장치는 예측 움직임벡터 후보를 식별하기 위한 정보를 부호화할 필요가 없다. 따라서, 이 경우에는 차분 움직임벡터에 대한 정보와 현재블록을 예측하기 위해 사용한 참조픽처에 대한 정보가 부호화된다.
한편, 예측 움직임벡터는 예측 움직임벡터 후보들 중 어느 하나를 선택하는 방식으로 결정될 수도 있다. 이 경우에는 차분 움직임벡터에 대한 정보 및 현재블록을 예측하기 위해 사용한 참조픽처에 대한 정보와 함께, 선택된 예측 움직임벡터 후보를 식별하기 위한 정보가 추가로 부호화된다.
감산기(130)는 현재블록으로부터 인트라 예측부(122) 또는 인터 예측부(124)에 의해 생성된 예측블록을 감산하여 잔차블록을 생성한다.
변환부(140)는 공간 영역의 픽셀 값들을 가지는 잔차블록 내의 잔차신호들을 주파수 도메인의 변환 계수로 변환한다. 변환부(140)는 잔차블록의 전체 크기를 변환 단위로 사용하여 잔차블록 내의 잔차신호들을 변환할 수 있으며, 또는 잔차블록을 복수 개의 서브블록으로 분할하고 그 서브블록을 변환 단위로 사용하여 변환을 할 수도 있다. 또는, 변환 영역 및 비변환 영역인 두 개의 서브블록으로 구분하여, 변환 영역 서브블록만 변환 단위로 사용하여 잔차신호들을 변환할 수 있다. 여기서, 변환 영역 서브블록은 가로축 (혹은 세로축) 기준 1:1의 크기 비율을 가지는 두 개의 직사각형 블록 중 하나일 수 있다. 이런 경우, 서브블록 만을 변환하였음을 지시하는 플래그(cu_sbt_flag), 방향성(vertical/horizontal) 정보(cu_sbt_horizontal_flag) 및/또는 위치 정보(cu_sbt_pos_flag)가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. 또한, 변환 영역 서브블록의 크기는 가로축 (혹은 세로축) 기준 1:3의 크기 비율을 가질 수 있으며, 이런 경우 해당 분할을 구분하는 플래그(cu_sbt_quad_flag)가 추가적으로 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.
한편, 변환부(140)는 잔차블록에 대해 가로 방향과 세로 방향으로 개별적으로 변환을 수행할 수 있다. 변환을 위해, 다양한 타입의 변환 함수 또는 변환 행렬이 사용될 수 있다. 예컨대, 가로 방향 변환과 세로 방향 변환을 위한 변환 함수의 쌍을 MTS(Multiple Transform Set)로 정의할 수 있다. 변환부(140)는 MTS 중 변환 효율이 가장 좋은 하나의 변환 함수 쌍을 선택하고 가로 및 세로 방향으로 각각 잔차블록을 변환할 수 있다. MTS 중에서 선택된 변환 함수 쌍에 대한 정보(mts_idx)는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.
양자화부(145)는 변환부(140)로부터 출력되는 변환 계수들을 양자화 파라미터를 이용하여 양자화하고, 양자화된 변환 계수들을 엔트로피 부호화부(155)로 출력한다. 양자화부(145)는, 어떤 블록 혹은 프레임에 대해, 변환 없이, 관련된 잔차 블록을 곧바로 양자화할 수도 있다. 양자화부(145)는 변환블록 내의 변환 계수들의 위치에 따라 서로 다른 양자화 계수(스케일링 값)을 적용할 수도 있다. 2차원으로 배열된 양자화된 변환 계수들에 적용되는 양자화 행렬은 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다.
재정렬부(150)는 양자화된 잔차값에 대해 계수값의 재정렬을 수행할 수 있다.
재정렬부(150)는 계수 스캐닝(coefficient scanning)을 이용하여 2차원의 계수 어레이를 1차원의 계수 시퀀스로 변경할 수 있다. 예를 들어, 재정렬부(150)에서는 지그-재그 스캔(zig-zag scan) 또는 대각선 스캔(diagonal scan)을 이용하여 DC 계수부터 고주파수 영역의 계수까지 스캔하여 1차원의 계수 시퀀스를 출력할 수 있다. 변환 단위의 크기 및 인트라 예측모드에 따라 지그-재그 스캔 대신 2차원의 계수 어레이를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 단위의 크기 및 인트라 예측모드에 따라 지그-재그 스캔, 대각선 스캔, 수직 방향 스캔 및 수평 방향 스캔 중에서 사용될 스캔 방법이 결정될 수도 있다.
엔트로피 부호화부(155)는, CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code), 지수 골롬(Exponential Golomb) 등의 다양한 부호화 방식을 사용하여, 재정렬부(150)로부터 출력된 1차원의 양자화된 변환 계수들의 시퀀스를 부호화함으로써 비트스트림을 생성한다.
또한, 엔트로피 부호화부(155)는 블록 분할과 관련된 CTU size, CU 분할 플래그, QT 분할 플래그, MTT 분할 타입, MTT 분할 방향 등의 정보를 부호화하여, 영상 복호화 장치가 영상 부호화 장치와 동일하게 블록을 분할할 수 있도록 한다. 또한, 엔트로피 부호화부(155)는 현재블록이 인트라 예측에 의해 부호화되었는지 아니면 인터 예측에 의해 부호화되었는지 여부를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 부호화하고, 예측 타입에 따라 인트라 예측정보(즉, 인트라 예측모드에 대한 정보) 또는 인터 예측정보(움직임 정보의 부호화 모드(머지 모드 또는 AMVP 모드), 머지 모드의 경우 머지 인덱스, AMVP 모드의 경우 참조픽처 인덱스 및 차분 움직임벡터에 대한 정보)를 부호화한다. 또한, 엔트로피 부호화부(155)는 양자화와 관련된 정보, 즉, 양자화 파라미터에 대한 정보 및 양자화 행렬에 대한 정보를 부호화한다.
역양자화부(160)는 양자화부(145)로부터 출력되는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 생성한다. 역변환부(165)는 역양자화부(160)로부터 출력되는 변환 계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 변환하여 잔차블록을 복원한다.
가산기(170)는 복원된 잔차블록과 예측부(120)에 의해 생성된 예측블록을 가산하여 현재블록을 복원한다. 복원된 현재블록 내의 픽셀들은 다음 순서의 블록을 인트라 예측할 때 참조 픽셀들로서 사용된다.
루프(loop) 필터부(180)는 블록 기반의 예측 및 변환/양자화로 인해 발생하는 블록킹 아티팩트(blocking artifacts), 링잉 아티팩트(ringing artifacts), 블러링 아티팩트(blurring artifacts) 등을 줄이기 위해 복원된 픽셀들에 대한 필터링을 수행한다. 루프 필터부(180)는 인루프(in-loop) 필터로서 디블록킹 필터(182), SAO(Sample Adaptive Offset) 필터(184) 및 ALF(Adaptive Loop Filter, 186)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.
디블록킹 필터(182)는 블록 단위의 부호화/복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)을 제거하기 위해 복원된 블록 간의 경계를 필터링하고, SAO 필터(184) 및 ALF(186)는 디블록킹 필터링된 영상에 대해 추가적인 필터링을 수행한다. SAO 필터(184) 및 ALF(186)는 손실 부호화(lossy coding)로 인해 발생하는 복원된 픽셀들과 원본 픽셀들 간의 차이를 보상하기 위해 사용되는 필터이다. SAO 필터(184)는 CTU 단위로 오프셋을 적용함으로써 주관적 화질뿐만 아니라 부호화 효율도 향상시킨다. 이에 비하여 ALF(186)는 블록 단위의 필터링을 수행하는데, 해당 블록의 에지 및 변화량의 정도를 구분하여 상이한 필터를 적용하여 왜곡을 보상한다. ALF에 사용될 필터 계수들에 대한 정보는 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다.
디블록킹 필터(182), SAO 필터(184) 및 ALF(186)를 통해 필터링된 복원블록은 메모리(190)에 저장된다. 한 픽처 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽처는 이후에 부호화하고자 하는 픽처 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조픽처로 사용될 수 있다.
영상 부호화 장치는 부호화된 비디오 데이터의 비트스트림을 비일시적인 기록매체에 저장하거나 통신 네트워크를 이용하여 영상 복호화 장치에게 전송할 수 있다.
도 5는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 블록도이다. 이하에서는 도 5를 참조하여 영상 복호화 장치와 이 장치의 하위 구성들에 대하여 설명하도록 한다.
영상 복호화 장치는 엔트로피 복호화부(510), 재정렬부(515), 역양자화부(520), 역변환부(530), 예측부(540), 가산기(550), 루프 필터부(560) 및 메모리(570)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1의 영상 부호화 장치와 마찬가지로, 영상 복호화 장치의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.
엔트로피 복호화부(510)는 영상 부호화 장치에 의해 생성된 비트스트림을 복호화하여 블록 분할과 관련된 정보를 추출함으로써 복호화하고자 하는 현재블록을 결정하고, 현재블록을 복원하기 위해 필요한 예측정보, 잔차신호들에 대한 정보 등을 추출한다.
엔트로피 복호화부(510)는 SPS(Sequence Parameter Set) 또는 PPS(Picture Parameter Set)로부터 CTU size에 대한 정보를 추출하여 CTU의 크기를 결정하고, 픽처를 결정된 크기의 CTU로 분할한다. 그리고, CTU를 트리 구조의 최상위 레이어, 즉, 루트 노드로 결정하고, CTU에 대한 분할정보를 추출함으로써 트리 구조를 이용하여 CTU를 분할한다.
예컨대, QTBTTT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, 먼저 QT의 분할과 관련된 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출하여 각 노드를 하위 레이어의 네 개의 노드로 분할한다. 그리고, QT의 리프 노드에 해당하는 노드에 대해서는 MTT의 분할과 관련된 제2 플래그(mtt_split_flag) 및 분할 방향(vertical / horizontal) 및/또는 분할 타입(binary / ternary) 정보를 추출하여 해당 리프 노드를 MTT 구조로 분할한다. 이에 따라 QT의 리프 노드 이하의 각 노드들을 BT 또는 TT 구조로 반복적으로(recursively) 분할한다.
또 다른 예로서, QTBTTT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, 먼저 CU의 분할 여부를 지시하는 CU 분할 플래그(split_cu_flag)를 추출하고, 해당 블록이 분할된 경우, 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출할 수도 있다. 분할 과정에서 각 노드는 0번 이상의 반복적인 QT 분할 후에 0번 이상의 반복적인 MTT 분할이 발생할 수 있다. 예컨대, CTU는 바로 MTT 분할이 발생하거나, 반대로 다수 번의 QT 분할만 발생할 수도 있다.
다른 예로서, QTBT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, QT의 분할과 관련된 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출하여 각 노드를 하위 레이어의 네 개의 노드로 분할한다. 그리고, QT의 리프 노드에 해당하는 노드에 대해서는 BT로 더 분할되는지 여부를 지시하는 분할 플래그(split_flag) 및 분할 방향 정보를 추출한다.
한편, 엔트로피 복호화부(510)는 트리 구조의 분할을 이용하여 복호화하고자 하는 현재블록을 결정하게 되면, 현재블록이 인트라 예측되었는지 아니면 인터 예측되었는지를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 추출한다. 예측 타입 정보가 인트라 예측을 지시하는 경우, 엔트로피 복호화부(510)는 현재블록의 인트라 예측정보(인트라 예측모드)에 대한 신택스 요소를 추출한다. 예측 타입 정보가 인터 예측을 지시하는 경우, 엔트로피 복호화부(510)는 인터 예측정보에 대한 신택스 요소, 즉, 움직임벡터 및 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽처를 나타내는 정보를 추출한다.
또한, 엔트로피 복호화부(510)는 양자화 관련된 정보, 및 잔차신호들에 대한 정보로서 현재블록의 양자화된 변환계수들에 대한 정보를 추출한다.
재정렬부(515)는, 영상 부호화 장치에 의해 수행된 계수 스캐닝 순서의 역순으로, 엔트로피 복호화부(510)에서 엔트로피 복호화된 1차원의 양자화된 변환계수들의 시퀀스를 다시 2차원의 계수 어레이(즉, 블록)로 변경할 수 있다.
역양자화부(520)는 양자화된 변환계수들을 역양자화하고, 양자화 파라미터를 이용하여 양자화된 변환계수들을 역양자화한다. 역양자화부(520)는 2차원으로 배열된 양자화된 변환계수들에 대해 서로 다른 양자화 계수(스케일링 값)을 적용할 수도 있다. 역양자화부(520)는 영상 부호화 장치로부터 양자화 계수(스케일링 값)들의 행렬을 양자화된 변환계수들의 2차원 어레이에 적용하여 역양자화를 수행할 수 있다.
역변환부(530)는 역양자화된 변환계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 역변환하여 잔차신호들을 복원함으로써 현재블록에 대한 잔차블록을 생성한다.
또한, 역변환부(530)는 변환블록의 일부 영역(서브블록)만 역변환하는 경우, 변환블록의 서브블록만을 변환하였음을 지시하는 플래그(cu_sbt_flag), 서브블록의 방향성(vertical/horizontal) 정보(cu_sbt_horizontal_flag) 및/또는 서브블록의 위치 정보(cu_sbt_pos_flag)를 추출하여, 해당 서브블록의 변환계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 역변환함으로써 잔차신호들을 복원하고, 역변환되지 않은 영역에 대해서는 잔차신호들로 “0”값을 채움으로써 현재블록에 대한 최종 잔차블록을 생성한다.
또한, MTS가 적용된 경우, 역변환부(530)는 영상 부호화 장치로부터 시그널링된 MTS 정보(mts_idx)를 이용하여 가로 및 세로 방향으로 각각 적용할 변환 함수 또는 변환 행렬을 결정하고, 결정된 변환 함수를 이용하여 가로 및 세로 방향으로 변환블록 내의 변환계수들에 대해 역변환을 수행한다.
예측부(540)는 인트라 예측부(542) 및 인터 예측부(544)를 포함할 수 있다. 인트라 예측부(542)는 현재블록의 예측 타입이 인트라 예측일 때 활성화되고, 인터 예측부(544)는 현재블록의 예측 타입이 인터 예측일 때 활성화된다.
인트라 예측부(542)는 엔트로피 복호화부(510)로부터 추출된 인트라 예측모드에 대한 신택스 요소로부터 복수의 인트라 예측모드 중 현재블록의 인트라 예측모드를 결정하고, 인트라 예측모드에 따라 현재블록 주변의 참조 픽셀들을 이용하여 현재블록을 예측한다.
인터 예측부(544)는 엔트로피 복호화부(510)로부터 추출된 인터 예측모드에 대한 신택스 요소를 이용하여 현재블록의 움직임벡터와 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽처를 결정하고, 움직임벡터와 참조픽처를 이용하여 현재블록을 예측한다.
가산기(550)는 역변환부(530)로부터 출력되는 잔차블록과 인터 예측부(544) 또는 인트라 예측부(542)로부터 출력되는 예측블록을 가산하여 현재블록을 복원한다. 복원된 현재블록 내의 픽셀들은 이후에 복호화할 블록을 인트라 예측할 때의 참조픽셀들로서 활용된다.
루프 필터부(560)는 인루프 필터로서 디블록킹 필터(562), SAO 필터(564) 및 ALF(566)를 포함할 수 있다. 디블록킹 필터(562)는 블록 단위의 복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)을 제거하기 위해, 복원된 블록 간의 경계를 디블록킹 필터링한다. SAO 필터(564) 및 ALF(566)는 손실 부호화(lossy coding)로 인해 발생하는 복원된 픽셀들과 원본 픽셀들 간의 차이를 보상하기 위해, 디블록킹 필터링 이후의 복원된 블록에 대해 추가적인 필터링을 수행한다. ALF의 필터 계수는 비스트림으로부터 복호한 필터 계수에 대한 정보를 이용하여 결정된다.
디블록킹 필터(562), SAO 필터(564) 및 ALF(566)를 통해 필터링된 복원블록은 메모리(570)에 저장된다. 한 픽처 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽처는 이후에 부호화하고자 하는 픽처 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조픽처로 사용된다.
본 실시예는 이상에서 설명한 바와 같은 영상(비디오)의 부호화 및 복호화에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 전체 트리의 깊이에 따라 하나의 블록에서 싱글 트리 구조와 듀얼 트리 구조를 적응적으로 사용하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공한다.
이하의 실시예들은 영상 부호화 장치(video encoding device) 내 픽처 분할부(110)에 의해 수행될 수 있다. 또한, 영상 복호화 장치(video decoding device) 내 엔트로피 복호화부(510)에 의해 수행될 수 있다.
영상 부호화 장치는, 현재블록의 부호화에 있어서, 비트율 왜곡 최적화 측면에서 본 실시예와 관련된 시그널링 정보를 생성할 수 있다. 영상 부호화 장치는 엔트로피 부호화부(155)를 이용하여 이를 부호화한 후, 영상 복호화 장치로 전송할 수 있다. 영상 복호화 장치는 엔트로피 복호화부(510)를 이용하여 비트스트림으로부터 현재블록의 복호화와 관련된 시그널링 정보를 복호화할 수 있다.
이하의 설명에서, '대상 블록'이라는 용어는 현재블록 또는 코딩유닛(CU, Coding Unit)과 동일한 의미로 사용될 수 있고, 또는 코딩유닛의 일부 영역을 의미할 수도 있다.
또한, 하나의 플래그의 값이 참이라는 것은 플래그가 1로 설정되는 경우를 나타낸다. 또한, 하나의 플래그의 값이 거짓이라는 것은 플래그가 0으로 설정되는 경우를 나타낸다.
이하의 실시예들은, 영상 부호화 장치를 중심으로 기술되나, 영상 복호화 장치에서도 동일하거나 유사하게 구현될 수 있다.
I. 픽처 분할을 위한 트리 구조
VVC의 픽처 분할 과정은, CTU(Coding Tree Unit)의 재귀적 분할에 따라 여러 CU(Coding Unit)들을 생성한다. 영상 부호화 장치는 픽처를 우선 균일한 크기를 갖는 CTU들로 분할한다. CTU는 CU로 분할하기 위한 트리 구조에서 가장 상위 노드가 된다. 따라서, CU의 최대 크기는 CTU의 크기와 같다. 픽처는 우선 균일한 크기의 CTU들로 구분된 후, 각 CTU는 연속적으로 CU들로 분할될 수 있다. VVC 기술에서, CTU의 최대 크기는 128×128이다. CTU 내에서 CU는 최소 4×4부터 허용 가능한 최대 크기까지 다양한 크기 및 모양으로 구성될 수 있다.
HEVC에서는 최대 64×64의 크기의 CU가 허용되나, VVC에서는 128×128 크기의 CU가 허용될 수 있다. 따라서, HEVC와 비교하여 VVC는 허용된 크기의 범위가 넓어진 CU(예컨대, 128×128 크기의 CU)를 사용할 수 있다. 또한, HEVC에 비해 VVC는 다양한 분할 모양의 CU를 사용할 수 있다.
VVC에서는 CU 분할 구조로서, 전술한 바와 같이, BT(Binary Tree), TT(Ternary Tree), 및 QT(Quad Tree)가 이용된다. 이때, BT 및 TT 구조를 통칭하여 MTT(Multi-type Tree) 구조로 명칭한다.
QT는 HEVC에서와 같이, 하나의 노드 아래에 4 개의 하위 노드를 갖는 트리 구조이다. 현재블록에 QT 구조를 적용는 경우, 도 6a에 예시된 바와 같이, 현재블록은 4 개의 같은 크기의 블록들로 분할되고, 각 분할 블록은 하위 노드에 대응된다. BT는 하나의 노드로부터 2 개의 하위 노드를 생성하는 트리로서, 도 6b에 예시된 바와 같이, 상위 블록은 동일한 크기의 두 개의 하위 블록들로 수평 또는 수직 방향으로 분할될 수 있다. TT는 하나의 노드로부터 수평 또는 수직 방향의 세 개의 하위 노드를 생성한다. 도 6c에 예시된 바와 같이, 분할 방향에 따라 상위 블록의 가로 또는 세로를 1:2:1 길이 비율로 분할하여 하위 블록들이 생성될 수 있다.
CU는 최소 4×4에서 최대 128×128까지 다양한 크기와 형태를 가질 수 있다. QT는 허용 가능한 크기 안에서 재귀적으로 분할되며, MTT 구성이 가능한 조건(블록의 크기, 깊이 등)을 만족하게 되면 BT 또는 TT 분할이 가능하다. 이때, BT 또는 TT 분할된 하위 노드들에 대해 QT 분할은 더 이상 가능하지 않다.
도 7은 트리 구조를 시그널링하는 방식을 나타내는 예시도이다.
도 7의 예시에서 루트 노드(root node)는 CTU를 나타낸다. 루트 노드는 우선 QT로 재귀 분할된다. 이후, 계속적인 분할에 따라 더 이상 QT로 구분할 수 없는 블록의 최소 크기에 다다르게 되면, 해당 블록은 BT, TT를 이용하여 더 작은 크기의 블록들로 분할된다. 예를 들어, 해당 블록이 SPS에 시그널링되는 MinQTSize의 크기보다 작아지는 경우, 더 이상 QT가 이용되지 않는다.
BT, TT에 따라 분할된 블록은 더 이상 QT를 이용하여 분할되지 않는다. MTT의 깊이가 MaxMttDepth에 다다르게 되면, 해당 블록은 더 이상 분할되지 않는다. 즉, 블록의 가로 또는 세로 길이가 MinCbsize와 같아지게 되면 해당 블록은 더 이상 분할하지 않는다.
도 7의 예시에서, split_cu_flag는 해당 노드, 즉 해당 블록의 추가 분할 여부를 지시한다. split_qt_flag는 해당 블록을 분할하기 위해, QT 또는 MTT를 이용할지 여부를 지시한다. mtt_split_cu_vertical_flag는 해당 블록의 MTT 분할에 대해 분할 방향이 수평 또는 수직인지 여부를 지시한다. 또한, mtt_split_cu_binary_flag는, 해당 블록의 MTT 분할이 BT 또는 TT인지 여부를 지시한다.
픽처는 YUV 영상으로서, 루마 성분 Y와 2 개의 크로마 성분 U, V을 포함한다. VVC에서는, 루마 성분의 특성과 크로마 신호의 특성이 달라지는 경우, 상이하게 영상을 분할할 수 있도록 상이한 트리 구조가 이용될 수 있다.
싱글 트리 구조는 루마 성분과 크로마 성분에 대해 동일한 블록 분할 구조를 이용한다. I, P, 또는 B 슬라이스에 대해 싱글 트리 구조가 사용된다. 도 8의 예시와 같이 싱글 트리 구조가 구현될 수 있다. 이하, 싱글 트리 구조는 싱글 트리와 호환적으로 이용된다. 도 8의 예시에서, 루트 노드의 깊이는 0으로 설정된다.
듀얼 트리 구조는 루마 성분과 크로마 성분에 대해 별도의 블록 분할 구조를 이용한다. I 슬라이스에 대해 듀얼 트리 구조가 사용 가능하다. 영상 부호화 장치는 듀얼 트리의 사용 여부를 나타내는 플래그를 영상 복호화 장치에게 시그널링함으로써, 듀얼 트리와 싱글 트리 중 하나의 방식을 지정할 수 있다. 듀얼 트리 구조가 사용되는 경우, 가장 작은 루마 블록의 크기는 4×4이고, 가장 작은 크로마 블록의 크기는 4×4 또는 8×2이다.
이하, 듀얼 트리 구조는 듀얼 트리와 호환적으로 이용된다.
전술한 바와 같이, 영상의 슬라이스 타입에 기초하여 블록분할 시 싱글 트리 구조 또는 듀얼 트리 구조의 사용 여부를 결정한다. 하지만, 최근 증가하고 있는 고품질 비디오의 경우, 크로마 성분에 대해 슬라이스의 타입에 상관 없이 듀얼 트리의 필요성이 증대되고 있다. 이하, 전체 트리의 깊이에 따라 싱글 트리와 듀얼 트리를 적응적으로 사용하는 방안이 기술된다. 예컨대, 루트 노드부터 특정 깊이까지 싱글 트리가 사용되고 그 이하 하위 노드부터 듀얼 트리가 사용된다. 본 실시예에 따라, 하나의 영상에서 영역 별로 싱글 트리와 듀얼 트리가 적응적으로 이용되는 것이 가능하다. 이에 따라, 본 실시예는 복원 영상의 크로마 성분의 화질을 향상시킴으로써, 주관적 화질을 개선할 뿐만 아니라 객관적 코딩 효율을 증가시킬 수 있다.
II. 본 개시에 따른 실시예들
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 공통 싱글-듀얼 트리 구조를 나타내는 예시도이다.
도 9의 예시에서, 원형의 노드들은 루마 성분과 크로마 성분이 싱글 트리 구조를 공통으로 이용하는 노드들을 나타낸다. 가장 상위의 노드는 루트(root) 노드로서 CTU를 표현한다. 현재 CTU는 QT로 분할된다. 하위 4 개의 노드 n1, n2, n3, 및 n4는 각각 미분할(non-split), BT, QT, 및 미분할로 분할된다. 이때, 해당 분할 구조는 루마 성분 및 크로마 성분에 대해 공통으로 적용된다.
도 9의 예시에서, n2 노드와 n3 노드의 하위부터 듀얼 트리 구조가 이용될 수 있다. 즉, 루마 성분과 크로마 성분을 구분하여 블록 분할이 진행될 수 있다. 예를 들어, 도 9의 삼각형 노드와 사각형 노드는 각각 루마 성분과 크로마 성분의 블록 분할 과정을 나타낸다. n2는 BT로 블록 분할되고 있으므로, 루마 성분과 크로마 성분에 대해 하위 노드가 각각 2 개가 존재한다. n3는 QT로 블록 분할되고 있으므로, 루마 성분과 크로마 성분에 대해 하위 노드가 각각 4 개가 존재한다. n2 또는 n3로부터 추가적인 재귀 블록 분할을 진행하는 경우, 루마 성분 및 크로마 성분의 블록 분할 구조가 상이해질 수 있다.
도 9의 예시에서, 전체 트리의 깊이 1까지 공통으로 싱글 트리가 이용되고 나머지 깊이에 대해 듀얼 트리가 이용된다. 싱글 트리가 이용되는 깊이(또는 듀얼 트리가 시작되는 깊이)는 0 내지 MaxMttDepth의 범위 내에서 적응적으로 변경될 수 있다. 여기서, MaxMttDepth는 전체 트리 깊이를 나타낸다. 싱글 트리가 적용되는 깊이를 지시하기 위해 single_tree_depth(이하, '싱글트리 깊이')가 설정될 수 있다. single_tree_depth 값은 1 내지 MaxMttDepth의 범위 내의 값일 수 있다. single_tree_depth의 값에 기초하여, 0부터 single_tree_depth-1까지의 깊이에 대해 루마 성분과 크로마 성분은 분할 구조를 공유하고, 그 이후의 깊이부터 루마 성분 및 크로마 성분은 상이한 분할 구조를 가질 수 있다.
이때, 다음과 같은 방식들 중 하나 또는 그 조합에 따라 분할 구조가 적응적으로 제어될 수 있다.
전체 트리에서 싱글 트리를 이용하는 깊이 값 single_tree_depth는 SPS, PPS, 또는 서브 픽처 단위로 시그널링된다. 전술한 바와 같이, single_tree_depth가 나타내는 값에 기반하여, 0부터 single_tree_depth-1까지의 깊이에 대해 싱글 트리가 이용되고, 그 이후의 깊이부터 듀얼 트리가 이용될 수 있다.
공통 싱글-듀얼 트리를 구성하는 노드에 대해, 싱글 트리 또는 듀얼 트리를 사용할지 여부를 지시하는 플래그(이하, '듀얼 트리 적용 플래그')가 사용된다. 예컨대, 듀얼 트리 적용 플래그가 0인 경우, 루마 성분과 크로마 성분이 현재 노드에 의해 표현되는 분할 구조를 공유하는 싱글 트리가 사용된다 . 듀얼 트리 적용 플래그가 1인 경우, 듀얼 트리가 사용된다. 하나의 노드에 듀얼 트리 구조가 사용되는 경우, 그 하위 노드들에 대해 더 이상 싱글 트리 구조가 사용되지 않는다. 한편, 듀얼 트리 적용 플래그가 전송되지 않는 경우, 듀얼 트리 적용 플래그가 1로 설정되는 것이 가정될 수 있다. 이러한 경우, 듀얼 트리 구조가 사용되는 노드의 하위 노드들에 대해 듀얼 트리 적용 플래그의 전송이 생략될 수 있다.
전체 트리에서 싱글 트리를 이용하는 블록 크기인 min_single_tree_block_size(이하, '최소 싱글트리 블록 사이즈')는 SPS, PPS, 또는 서브 픽처 단위로 시그널링된다. 여기서, min_single_tree_block_size는 루마 블록의 크기일 수 있다. min_single_tree_block_size가 표현하는 크기의 블록까지 싱글 트리의 사용이 허용된다. 그보다 작은 크기의 블록에 대해 듀얼 트리가 이용되고, 싱글 트리 구조가 사용되지 않는다.
전체 트리에서 QT로 분할되는 범위의 노드까지 싱글 트리가 이용된다. 그 하위의 노드들에 대해 듀얼 트리가 이용될 수 있다.
MTT 사용의 제한 조건을 이용하여 싱글 트리 또는 듀얼 트리의 사용 조건이 시그널링될 수 있다. 예를 들어, 블록의 크기가 MinQTSize 제한 조건에 부합하지 않는 경우(즉, 블록의 크기가 MinQTSize 조건을 만족하지 않는 경우), 그 이하의 크기를 갖는 블록에 대해 싱글 트리가 이용되지 않는다. 여기서, MinQTSize는 QT 분할이 적용되는 블록의 최소 크기를 나타낸다. 이때, MinQTSize는 루마 블록을 기준으로 적용될 수 있다.
슬라이스 타입이 I 인 경우, 및 슬라이스 타입이 B/P인 경우, 전술한 신택스 요소들, 예를 들어 single_tree_depth, min_single_tree_block_size 등의 값들이 상이하게 설정될 수 있다.
예컨대, 전체 트리 깊이 0까지 싱글 트리를 이용하는 경우, 해당 CTU 내 모든 CU에 대해, 루마와 크로마가 상이한 구조를 갖는 듀얼 트리가 허용될 수 있다. 반면, 전체 트리 깊이 MaxMttDepth까지 싱글 트리를 이용하는 경우, 해당 CTU 내 모든 CU에 대해 루마와 크로마가 동일한 구조를 갖는 싱글 트리가 사용된다.
일 예로서, single_tree_depth 값이 블록별로 시그널링될 수 있다. 이때, single_tree_depth는 1 또는 MaxMttDepth 값으로 설정된 채로 시그널링될 수 있다. 이러한 경우, 영상 내 영역별로 CTU는 듀얼 트리 및 싱글 트리 중 하나를 선택한 후, 선택된 트리 구조를 사용할 수 있다.
한편, 영상 부호화 장치 측면에서, 루마 성분의 부호화 정보를 이용하여 크로마 성분에 대해 듀얼 트리의 적용 여부가 결정될 수 있다. 듀얼 트리의 적용이 결정된 크로마 블록에 대해, 영상 부호화 장치는 크로마 성분의 분할 정보를 결정한다. 영상 복호화 장치 측면에서, 루마 성분의 복호화 정보를 이용하여 크로마 성분에 대해 듀얼 트리의 적용 여부가 결정될 수 있다. 듀얼 트리의 적용이 결정된 크로마 블록에 대해, 영상 복호화 장치는 크로마 성분의 분할 정보를 복호화한다.
이하, 도 10 및 도 11의 도시를 이용하여, 현재블록의 트리 구조를 결정하는 방법을 기술한다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 부호화 장치가 수행하는 트리 구조를 결정하는 방법을 나타내는 순서도이다.
영상 부호화 장치는 루마 성분에 대해 현재블록의 정보를 획득한다(S1000). 여기서, 현재블록의 정보는 현재블록의 크기, 현재 트리 깊이, 및 현재블록의 분할 정보를 포함한다. 루마 성분에 대한 현재블록의 부호화 정보로부터, 영상 부호화 장치는 현재블록의 크기, 현재 트리 깊이, 및 현재블록의 분할 정보를 획득할 수 있다.
영상 부호화 장치는 현재블록의 트리 구조 정보를 결정한다(S1002). 여기서, 트리 구조 정보는, 싱글트리 깊이, 최소 싱글트리 블록 사이즈, 또는 듀얼 트리 적용 플래그일 수 있다. 싱글트리 깊이는 전체 트리에서 싱글 트리를 이용하는 깊이를 지시한다. 최소 싱글트리 블록 사이즈는 전체 트리에서 싱글 트리를 이용하는 블록 크기를 지시한다. 듀얼 트리 적용 플래그는 듀얼 트리의 사용 여부를 지시한다. 비트율-왜곡 최적화 측면에서, 영상 부호화 장치는 싱글트리 깊이, 최소 싱글트리 블록 사이즈, 또는 듀얼 트리 적용 플래그를 결정할 수 있다.
영상 부호화 장치는 현재블록의 크기, 현재 트리 깊이 및 트리 구조 정보에 기초하여 현재블록의 트리 구조를 결정한다(S1004). 여기서, 트리 구조는 싱글 트리 또는 듀얼 트리를 나타낸다.
영상 부호화 장치는 현재블록의 정보 및 트리 구조 정보를 부호화한다(S1006).
영상 부호화 장치는 single_tree_depth를 SPS, PPS, 서브 픽처 또는 CTU 단위로 시그널링할 수 있다. 또한, 영상 부호화 장치는 min_single_tree_block_size를 SPS, PPS, 또는 서브 픽처 단위로 시그널링할 수 있다.
영상 부호화 장치는 현재블록의 트리 구조를 확인한다(S1008).
현재블록의 트리 구조가 듀얼 트리인 경우(S1008의 No), 영상 부호화 장치는 다음의 단계들(S1010 및 S1012)을 수행할 수 있다.
영상 부호화 장치는 현재블록의 크로마 성분에 대해 분할 정보를 결정한다(S1010). 비트율-왜곡 최적화 측면에서, 영상 부호화 장치는 크로마 성분의 분할 정보를 결정할 수 있다.
영상 부호화 장치는 크로마 성분의 분할 정보를 부호화한다(S1012).
반면, 현재블록의 트리 구조가 싱글 트리인 경우(S1008의 Yes), 크로마 성분에 대해 영상 부호화 장치는 루마 성분과 동일한 분할 정보를 사용할 수 있다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 복호화 장치가 수행하는 트리 구조를 결정하는 방법을 나타내는 순서도이다.
영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 루마 성분에 대해 현재블록의 정보를 복호화한다(S1100). 여기서, 현재블록의 정보는 현재블록의 크기, 현재 트리 깊이, 및 현재블록의 분할 정보를 포함한다. 루마 성분에 대한 현재블록의 복호화 정보로부터, 영상 복호화 장치는 현재블록의 크기, 현재 트리 깊이, 및 현재블록의 분할 정보를 획득할 수 있다.
영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 현재블록의 트리 구조 정보를 복호화한다(S1102). 여기서, 트리 구조 정보는, 싱글트리 깊이, 최소 싱글트리 블록 사이즈, 또는 듀얼 트리 적용 플래그일 수 있다. 싱글트리 깊이는 전체 트리에서 싱글 트리를 이용하는 깊이를 지시한다. 최소 싱글트리 블록 사이즈는 전체 트리에서 싱글 트리를 이용하는 블록 크기를 지시한다. 듀얼 트리 적용 플래그는 듀얼 트리의 사용 여부를 지시한다.
영상 복호화 장치는 현재블록의 크기, 현재 트리 깊이 및 트리 구조 정보에 기초하여 현재블록의 트리 구조를 결정한다(S1104). 여기서, 트리 구조는 싱글 트리 또는 듀얼 트리를 나타낸다.
현재 트리 깊이가 single_tree_depth에 포함되는 경우, 영상 복호화 장치는 현재블록의 트리 구조를 싱글 트리로 결정한다. 반면, 현재 트리 깊이가 single_tree_depth에 포함되지 않는 경우, 영상 복호화 장치는 현재블록의 트리 구조를 듀얼 트리로 결정할 수 있다. 이때, single_tree_depth는 0 내지 전체 트리의 최대 깊이(즉, MaxMttDepth)를 포함하는 범위 내에서 설정된다.
공통 싱글-듀얼 트리를 구성하는 노드에 대해, 싱글 트리 또는 듀얼 트리를 사용할지 여부를 지시하는 듀얼 트리 적용 플래그가 사용된다. 영상 복호화 장치는 듀얼 트리 적용 플래그를 복호화한다. 영상 복호화 장치는 결정된 플래그의 값에 기초하여 현재블록의 트리 구조를 결정할 수 있다. 현재블록의 트리 구조를 듀얼 트리로 결정하는 경우, 영상 복호화 장치는 현재블록의 하위 블록들의 트리 구조를 듀얼 트리로 결정한다. 한편, 듀얼 트리 적용 플래그가 전송되지 않는 경우, 듀얼 트리 적용 플래그가 1로 설정되는 것이 가정될 수 있다. 이러한 경우, 듀얼 트리 구조가 사용되는 노드의 하위 노드들에 대해, 영상 복호화 장치는 듀얼 트리 적용 플래그의 복호화를 생략할 수 있다.
현재블록의 크기가 min_single_tree_block_size 이상인 경우, 영상 복호화 치는 현재블록의 트리 구조를 싱글 트리로 결정한다. 반면, 현재블록의 크기가 min_single_tree_block_size보다 작은 경우, 영상 복호화 장치는 현재블록의 트리 구조를 듀얼 트리로 결정한다.
현재블록이 전체 트리에서 QT(Quad Tree)로 분할되는 범위에 포함되는 노드인 경우, 영상 복호화 장치는 현재블록의 트리 구조를 싱글 트리로 결정한다.
현재블록의 크기가 최소 QT 크기(MinQTSize)의 조건을 만족하지 않는 경우, 영상 복호화 장치는 현재블록의 트리 구조를 듀얼 트리로 결정한다. 여기서, 최소 QT 크기는 QT 분할이 적용되는 블록의 최소 크기를 나타낸다.
영상 복호화 장치는 현재블록의 트리 구조를 확인한다(S1106).
현재블록의 트리 구조가 듀얼 트리인 경우(S1106의 No), 영상 복호화 장치는 현재블록의 크로마 성분에 대해 분할 정보를 복호화한다(S1108).
반면, 현재블록의 트리 구조가 싱글 트리인 경우(S1106의 Yes), 크로마 성분에 대해 영상 복호화 장치는 루마 성분과 동일한 분할 정보를 사용할 수 있다.
본 명세서의 흐름도/타이밍도에서는 각 과정들을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 개시의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 개시의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 흐름도/타이밍도에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정들 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 흐름도/타이밍도는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
이상의 설명에서 예시적인 실시예들은 많은 다른 방식으로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 하나 이상의 예시들에서 설명된 기능들 혹은 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 기능적 컴포넌트들은 그들의 구현 독립성을 특히 더 강조하기 위해 "...부(unit)" 로 라벨링되었음을 이해해야 한다.
한편, 본 실시예에서 설명된 다양한 기능들 혹은 방법들은 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있는 비일시적 기록매체에 저장된 명령어들로 구현될 수도 있다. 비일시적 기록매체는, 예를 들어, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독가능한 형태로 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 예를 들어, 비일시적 기록매체는 EPROM(erasable programmable read only memory), 플래시 드라이브, 광학 드라이브, 자기 하드 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)와 같은 저장매체를 포함한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
(부호의 설명)
110: 픽처 분할부
155: 엔트로피 부호화부
510: 엔트로피 복호화부
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
본 특허출원은 2022년 9월 15일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2022-0116562 호, 2023년 8월 3일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2023-0101713 호에 대해 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.

Claims (16)

  1. 영상 복호화 장치가 수행하는, 현재블록을 복호화하는 방법에 있어서,
    비트스트림으로부터 루마 성분에 대해 상기 현재블록의 정보를 복호화하는 단계, 여기서, 상기 현재블록의 정보는 상기 현재블록의 크기, 현재 트리 깊이, 및 상기 현재블록의 분할 정보를 포함함;
    상기 비트스트림으로부터 상기 현재블록의 트리 구조 정보를 복호화하는 단계, 여기서, 상기 트리 구조 정보는, 전체 트리에서 싱글 트리를 이용하는 깊이를 지시하는 싱글트리 깊이, 상기 전체 트리에서 상기 싱글 트리를 이용하는 블록 크기를 지시하는 최소 싱글트리 블록 사이즈, 또는 듀얼 트리의 사용 여부를 지시하는 듀얼 트리 적용 플래그임; 및
    상기 현재블록의 크기, 상기 현재 트리 깊이 및 상기 트리 구조 정보에 기초하여 상기 현재블록의 트리 구조를 결정하는 단계
    를 포함하되,
    상기 트리 구조는 상기 싱글 트리 또는 상기 듀얼 트리를 나타내는 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트리 구조를 결정하는 단계는,
    상기 현재 트리 깊이가 상기 싱글 트리 깊이에 포함되는 경우, 상기 현재블록의 트리 구조를 상기 싱글 트리로 결정하고, 상기 현재 트리 깊이가 상기 싱글 트리 깊이에 포함되지 않는 경우, 상기 현재블록의 트리 구조를 상기 듀얼 트리로 결정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 싱글 트리 깊이는,
    0 내지 상기 전체 트리의 최대 깊이를 포함하는 범위 내에서 설정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 트리 구조를 결정하는 단계는,
    상기 듀얼 트리 적용 플래그의 값에 기초하여 상기 현재블록의 트리 구조를 결정하고, 상기 현재블록의 하위 블록들에 대해 상기 듀얼 트리 적용 플래그의 복호화를 생략하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 트리 구조를 결정하는 단계는,
    상기 현재블록의 트리 구조를 상기 듀얼 트리로 결정하는 경우, 상기 현재블록의 하위 블록들의 트리 구조를 상기 듀얼 트리로 결정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 트리 구조를 결정하는 단계는,
    상기 현재블록의 크기가 상기 최소 싱글트리 블록 사이즈 이상인 경우, 상기 현재블록의 트리 구조를 상기 싱글 트리로 결정하고, 상기 현재블록의 크기가 상기 최소 싱글트리 블록 사이즈보다 작은 경우, 상기 현재블록의 트리 구조를 상기 듀얼 트리로 결정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 트리 구조를 결정하는 단계는,
    상기 현재블록이 상기 전체 트리에서 QT(Quad Tree)로 분할되는 범위에 포함되는 노드인 경우, 상기 현재블록의 트리 구조를 상기 싱글 트리로 결정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 트리 구조를 결정하는 단계는,
    상기 현재블록의 크기가 최소 QT 크기의 조건을 만족하지 않는 경우, 상기 현재블록의 트리 구조를 상기 듀얼 트리로 결정하되, 상기 최소 QT 크기는 QT 분할이 적용되는 블록의 최소 크기를 나타내는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 싱글트리 깊이, 및 상기 최소 싱글트리 블록 사이즈는,
    상기 현재블록을 포함하는 슬라이스의 타입에 기초하여 상이하게 설정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 트리 구조를 결정하는 단계는,
    상기 전체 트리의 깊이 0까지 상기 싱글 트리를 이용하는 경우, 상기 현재블록의 트리 구조를 상기 듀얼 트리로 결정하고, 상기 전체 트리의 최대 깊이까지 상기 싱글 트리를 이용하는 경우, 상기 현재블록의 트리 구조를 상기 싱글 트리로 결정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 트리 구조를 결정하는 단계는,
    상기 현재블록이 포함되는 CTU(Coding Tree Unit)별로 상기 싱글 트리 또는 상기 듀얼 트리 중 하나가 적용되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 현재블록의 트리 구조를 상기 듀얼 트리로 결정하는 경우, 상기 현재블록의 크로마 성분의 분할 정보를 복호화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 영상 부호화 장치가 수행하는, 현재블록을 부호화하는 방법에 있어서,
    루마 성분에 대해 상기 현재블록의 정보를 획득하는 단계, 여기서, 상기 현재블록의 정보는 상기 현재블록의 크기, 현재 트리 깊이, 및 상기 현재블록의 분할 정보를 포함함;
    상기 현재블록의 트리 구조 정보를 결정하는 단계, 여기서, 상기 트리 구조 정보는, 전체 트리에서 싱글 트리를 이용하는 깊이를 지시하는 싱글트리 깊이, 상기 전체 트리에서 상기 싱글 트리를 이용하는 블록 크기를 지시하는 최소 싱글트리 블록 사이즈, 또는 듀얼 트리의 사용 여부를 지시하는 듀얼 트리 적용 플래그임; 및
    상기 현재블록의 크기, 상기 현재 트리 깊이, 및 상기 트리 구조 정보에 기초하여 상기 현재블록의 트리 구조를 결정하는 단계
    를 포함하되,
    상기 트리 구조는 상기 싱글 트리 또는 상기 듀얼 트리를 나타내는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 현재블록의 정보 및 상기 트리 구조 정보를 부호화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 현재블록의 트리 구조를 상기 듀얼 트리로 결정하는 경우,
    상기 현재블록의 크로마 성분의 분할 정보를 결정하는 단계; 및
    상기 크로마 성분의 분할 정보를 부호화하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  16. 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기 영상 부호화 방법은,
    루마 성분에 대해 현재블록의 정보를 획득하는 단계, 여기서, 상기 현재블록의 정보는 상기 현재블록의 크기, 현재 트리 깊이, 및 상기 현재블록의 분할 정보를 포함함;
    상기 현재블록의 트리 구조 정보를 결정하는 단계, 여기서, 상기 트리 구조 정보는, 전체 트리에서 싱글 트리를 이용하는 깊이를 지시하는 싱글트리 깊이, 상기 전체 트리에서 상기 싱글 트리를 이용하는 블록 크기를 지시하는 최소 싱글트리 블록 사이즈, 또는 듀얼 트리의 사용 여부를 지시하는 듀얼 트리 적용 플래그임; 및
    상기 현재블록의 크기, 상기 현재 트리 깊이, 및 상기 트리 구조 정보에 기초하여 상기 현재블록의 트리 구조를 결정하는 단계
    를 포함하되, 상기 트리 구조는 상기 싱글 트리 또는 상기 듀얼 트리를 나타내는 것을 특징으로 하는, 기록매체.
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