WO2024122886A1 - 적응적 템플릿 기반 인트라 예측모드 유도를 이용하는 비디오 코딩방법 및 장치 - Google Patents

적응적 템플릿 기반 인트라 예측모드 유도를 이용하는 비디오 코딩방법 및 장치 Download PDF

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WO2024122886A1
WO2024122886A1 PCT/KR2023/017244 KR2023017244W WO2024122886A1 WO 2024122886 A1 WO2024122886 A1 WO 2024122886A1 KR 2023017244 W KR2023017244 W KR 2023017244W WO 2024122886 A1 WO2024122886 A1 WO 2024122886A1
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WO
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template
line buffer
reference line
prediction mode
current block
Prior art date
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PCT/KR2023/017244
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전병우
김범윤
허진
박승욱
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
성균관대학교 산학협력단
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Definitions

  • the present disclosure relates to a video coding method and apparatus using intra prediction mode derivation based on an adaptive template.
  • 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.
  • TIMD Temporal Intra Mode Derivation
  • TIMD derives an intra prediction mode from a template surrounding the current block at the decoder and then uses the derived prediction mode to generate a prediction block of the current block.
  • the template represents a part of the restored area adjacent to the top and left of the current block, and the size and shape of the template can be set differently depending on the width and height of the current block.
  • Existing TIMD technology uses reference samples that are not adjacent to the current block when generating a template predictor. Accordingly, the correlation between the predictor generated according to the reference samples of the template and the predictor generated according to the reference samples of the current block may be very poor. Additionally, the existing TIMD technology generates a template predictor with the same prediction mode for both the left and top templates, and then calculates the difference between the template predictor and the relief area. Accordingly, even if the current block has a greater correlation to either the left or the top, there is a structural problem in which the left and top are considered with equal weight. Therefore, in order to improve video coding efficiency and video quality, a method for efficiently generating a template predictor needs to be considered.
  • the purpose of the present disclosure is to provide a video coding method and device for deriving the intra prediction mode of the current block by changing reference samples of the template or adaptively using the template according to the prediction mode.
  • a method of restoring a current block performed by an image decoding apparatus includes: generating a Most Probable Mode (MPM) list of the current block; Storing reference samples of the template in a reference line buffer of the template for the template of the current block, wherein the reference line buffer includes an upper reference line buffer, a lower reference line buffer, and a left reference line buffer of the template, and all or part of a right reference line buffer, wherein the template includes at least one of an upper template or a left template; generating a template predictor for each prediction mode included in the MPM list using reference samples of the template; selecting a prediction mode in which the difference between the template predictor and the relief area of the current block is minimal; and generating a prediction block of the current block according to the selected prediction mode.
  • MPM Most Probable Mode
  • a method of encoding a current block performed by an image encoding apparatus includes: generating a Most Probable Mode (MPM) list of the current block; Storing reference samples of the template in a reference line buffer of the template for the template of the current block, wherein the reference line buffer includes an upper reference line buffer, a lower reference line buffer, and a left reference line buffer of the template, and all or part of a right reference line buffer, wherein the template includes at least one of an upper template or a left template; generating a template predictor for each prediction mode included in the MPM list using reference samples of the template; selecting a prediction mode in which the difference between the template predictor and the relief area of the current block is minimal; and generating a prediction block of the current block according to the selected prediction mode.
  • MPM Most Probable Mode
  • a computer-readable recording medium stores a bitstream generated by an image encoding method, the image encoding method comprising: generating an MPM (Most Probable Mode) list of a current block; Storing reference samples of the template in a reference line buffer of the template for the template of the current block, wherein the reference line buffer includes an upper reference line buffer, a lower reference line buffer, and a left reference line buffer of the template, and all or part of a right reference line buffer, wherein the template includes at least one of an upper template or a left template; generating a template predictor for each prediction mode included in the MPM list using reference samples of the template; selecting a prediction mode in which the difference between the template predictor and the relief area of the current block is minimal; and generating a prediction block of the current block according to the selected prediction mode.
  • MPM Moving Probable Mode
  • video coding efficiency is improved by providing a video coding method and device for deriving the intra prediction mode of the current block by changing reference samples of the template or adaptively using the template according to the prediction mode. This has the effect of making it possible to improve video quality.
  • 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 to explain a method of dividing a block using the QTBTTT (QuadTree plus BinaryTree TernaryTree) structure.
  • 3A and 3B are diagrams showing a plurality of intra prediction modes including wide-angle intra prediction modes.
  • Figure 4 is an example diagram of neighboring blocks of the current block.
  • Figure 5 is an example block diagram of a video decoding device that can implement the techniques of the present disclosure.
  • Figure 6 is an example diagram showing neighboring blocks used in constructing an MPM (Most Probable Mode) list.
  • Figure 7 is an example diagram showing a template used in TIMD (Template-based Intra Mode Derivation).
  • Figure 8 is an example diagram showing changes in reference samples according to an embodiment of the present disclosure.
  • 9A and 9B are exemplary diagrams showing a change in the reference direction according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 10 is an example diagram showing changes in reference samples according to another embodiment of the present disclosure.
  • 11A and 11B are exemplary diagrams showing bidirectional prediction-based template predictor generation according to an embodiment of the present disclosure.
  • 12A to 12C are exemplary diagrams showing prediction mode groups according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 13 is an example diagram showing a template predictor based on a prediction mode group according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method by which an image encoding device encodes a current block, according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 15 is a flowchart showing a method by which an image decoding device restores a current block, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is an example block diagram of a video encoding device that can implement the techniques of the present disclosure.
  • the video encoding device and its sub-configurations will be described with reference to the illustration in FIG. 1.
  • the image encoding device includes a picture division unit 110, a prediction unit 120, a subtractor 130, a transform unit 140, a quantization unit 145, a rearrangement unit 150, an entropy encoding unit 155, and an inverse quantization unit. It may be configured to include (160), an inverse transform unit (165), an adder (170), a loop filter unit (180), and a memory (190).
  • Each component of the video encoding device may be implemented as hardware or software, or may be implemented as a combination of hardware and software. Additionally, the function of each component may be implemented as software and a microprocessor may be implemented to execute the function of the software corresponding to each component.
  • One image consists of one or more sequences including a plurality of pictures. Each picture is divided into a plurality of regions and encoding is performed for each region. For example, one picture is divided into one or more tiles and/or slices. Here, one or more tiles can be defined as a tile group. Each tile or/slice is divided into one or more Coding Tree Units (CTUs). And each CTU is divided into one or more CUs (Coding Units) by a tree structure. Information applied to each CU is encoded as the syntax of the CU, and information commonly applied to CUs included in one CTU is encoded as the syntax of the CTU.
  • CTUs Coding Tree Units
  • information commonly applied to all blocks within one slice is encoded as the syntax of the slice header, and information applied to all blocks constituting one or more pictures is a picture parameter set (PPS) or picture parameter set. Encoded in the header. Furthermore, information commonly referenced by multiple pictures is encoded in a sequence parameter set (SPS). And, information commonly referenced by one or more SPSs is encoded in a video parameter set (VPS). Additionally, information commonly applied to one tile or tile group may be encoded as the syntax of a tile or tile group header. Syntax included in the SPS, PPS, slice header, tile, or tile group header may be referred to as high level syntax.
  • the picture division unit 110 determines the size of the CTU.
  • 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 performed 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 reference pictures and motion vectors 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 position of the block 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 to identify the selected candidate is generated.
  • the generated merge index information is encoded by the entropy encoding unit 155 and transmitted to the video decoding device.
  • Merge skip mode is a special case of merge mode. After performing quantization, when all transformation coefficients for entropy encoding are close to zero, only peripheral block selection information is transmitted without transmitting residual signals. By using merge skip mode, relatively high coding efficiency can be achieved in low-motion images, still images, screen content images, etc.
  • merge mode and merge skip mode are collectively referred to as merge/skip mode.
  • AMVP Advanced Motion Vector Prediction
  • the inter prediction unit 124 uses neighboring blocks of the current block to derive predicted motion vector candidates for the motion vector of the current block.
  • the surrounding blocks used to derive predicted motion vector candidates include the left block (A0), bottom left block (A1), top block (B0), and top right block adjacent to the current block in the current picture shown in FIG. All or part of B1), and the upper left block (B2) can be used. Additionally, a block located within a reference picture (which may be the same or different from the reference picture used to predict the current block) rather than the current picture where the current block is located will be used as a surrounding block used to derive prediction motion vector candidates. It may be possible.
  • a collocated block located at the same location as the current block within the reference picture or blocks adjacent to the block at the same location may be used. If the number of motion vector candidates is less than the preset number by the method described above, the 0 vector is added to the motion vector candidates.
  • the inter prediction unit 124 derives predicted motion vector candidates using the motion vectors of the neighboring blocks, and determines a predicted motion vector for the motion vector of the current block using the predicted motion vector candidates. Then, the predicted motion vector is subtracted from the motion vector of the current block to calculate the differential motion vector.
  • the predicted motion vector can be obtained by applying a predefined function (eg, median, average value calculation, etc.) to the predicted motion vector candidates.
  • a predefined function eg, median, average value calculation, etc.
  • the video decoding device also knows the predefined function.
  • the neighboring blocks used to derive predicted motion vector candidates are blocks for which encoding and decoding have already been completed, the video decoding device also already knows the motion vectors of the neighboring blocks. Therefore, the video encoding device does not need to encode information to identify the predicted motion vector candidate. Therefore, in this case, information about the differential motion vector and information about the reference picture used to predict the current block are encoded.
  • the predicted motion vector may be determined by selecting one of the predicted motion vector candidates.
  • information for identifying the selected prediction motion vector candidate is additionally encoded, along with information about the differential motion vector and information about the reference picture used to predict the current block.
  • the subtractor 130 generates a residual block by subtracting the prediction block generated by the intra prediction unit 122 or the inter prediction unit 124 from the current block.
  • the converter 140 converts residual signals in a residual block containing 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 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. Divide by structure. Accordingly, each node below the leaf node of QT is recursively divided into a BT or TT structure.
  • each node may undergo 0 or more repetitive MTT divisions after 0 or more repetitive QT divisions. For example, MTT division may occur immediately in the CTU, or conversely, only multiple QT divisions may occur.
  • the first flag (QT_split_flag) related to the division of the QT is extracted and each node is divided into four nodes of the lower layer. And, for the node corresponding to the leaf node of QT, a split flag (split_flag) indicating whether to further split into BT and split direction information are extracted.
  • the entropy decoding unit 510 determines the current block to be decoded using division of the tree structure, it extracts information about the prediction type indicating whether the current block is intra-predicted or inter-predicted.
  • prediction type information indicates intra prediction
  • the entropy decoder 510 extracts syntax elements for intra prediction information (intra prediction mode) of the current block.
  • prediction type information indicates inter prediction
  • the entropy decoder 510 extracts syntax elements for inter prediction information, that is, information indicating a motion vector and a reference picture to which the motion vector refers.
  • the entropy decoding unit 510 extracts information about quantized transform coefficients of the current block as quantization-related information and information about 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 by 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 restoration block filtered through the deblocking filter 562, SAO filter 564, and ALF 566 is stored in the memory 570.
  • the reconstructed picture is later used as a reference picture for inter prediction of blocks in the picture to be encoded.
  • This embodiment relates to encoding and decoding of images (videos) as described above. More specifically, a video coding method and device are provided for deriving the intra prediction mode of the current block by changing reference samples of the template or adaptively using the template according to the prediction mode.
  • the following embodiments may be performed by the intra prediction unit 122 in a video encoding device. Additionally, it may be performed by the intra prediction unit 542 in a video decoding device.
  • the video encoding device may generate signaling information related to this embodiment in terms of rate distortion optimization when encoding the current block.
  • the video encoding device can encode signaling information using the entropy encoding unit 155 and then transmit it to the video decoding device.
  • the video decoding device can decode signaling information related to decoding the current block from the bitstream using the entropy decoding unit 510.
  • 'target block' may be used with the same meaning as the current block or coding unit (CU).
  • 'target block' 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 video encoding device constructs a 6-MPM (Most Probable Mode) list based on intra prediction modes of blocks at positions above and to the left of the current block. At this time, if the intra prediction mode of the block located above or left is not available, the video encoding device assigns the prediction mode of the block to Planar mode and then configures the MPM list.
  • 6-MPM Most Probable Mode
  • the video encoding device configures a 6-MPM list of ⁇ Planar, DC, V, H, V-4, V+4 ⁇ do. Additionally, if the prediction mode of the block located above or left is the directional mode, the MPM list is constructed using the neighboring prediction modes of the corresponding directional mode. At this time, the MPM list can be constructed based on rules so that prediction modes do not overlap. Additionally, the surrounding prediction modes represent prediction modes to which an offset (eg, ⁇ 1, ⁇ 2) is applied to the corresponding directional mode.
  • an offset eg, ⁇ 1, ⁇ 2
  • the video encoding device can transmit MPM_flag, a flag indicating whether to use the MPM list, to the video decoding device. Additionally, the video encoding device can improve the coding efficiency of the intra prediction mode by transmitting the MPM index, mpm_idx, instead of the index of the prediction mode.
  • TIMD Temporal Intra Mode Derivation
  • Figure 7 is an example diagram showing a template used in TIMD.
  • the template represents a part of the undulated area adjacent to the top and left of the current block, and the size and shape of the template can be set differently depending on the width and height of the current block. You can.
  • d A and d L represent the thickness of the top template and the left template, respectively.
  • the TIMD technology generates a predictor for the template (hereinafter referred to as 'template predictor') using reference samples of the template for all prediction modes in the MPM (Most Probable Mode) list.
  • TIMD technology generates the final prediction block of the current block using the prediction mode in which the difference between the template predictor for each prediction mode and the relief area is minimal.
  • the difference between the relief area and the template predictor is calculated using SATD.
  • the final predictor may be generated by weighted summing the prediction blocks for the two prediction modes. In this case, the final predictor can be calculated as in Equation 1.
  • SATD 1 and SATD 2 represent the smallest and second smallest SATD values, respectively.
  • pred mode1 and pred mode2 represent prediction blocks for two prediction modes (mode1 with the smallest SATD value and mode2 with the second smallest SATD value), and pred represents the final prediction block of the current block.
  • Existing TIMD technology uses reference samples that are not adjacent to the current block when generating a template predictor. Accordingly, the correlation between the predictor generated according to the reference samples of the template and the predictor generated according to the reference samples of the current block may be very poor. Additionally, the existing TIMD technology generates a template predictor with the same prediction mode for both the left and top templates, and then calculates the difference between the template predictor and the relief area. Accordingly, even if the current block has a greater correlation to either the left or the top, there is a structural problem in which the left and top are considered with equal weight. Due to these problems, coding efficiency may decrease or the restored image quality may deteriorate.
  • the existing TIMD technology has the problem that the intra prediction mode derived according to TIMD may not be the optimal prediction mode.
  • This problem of existing technology can be solved by changing reference samples of the template or adaptively using the template according to the prediction mode when generating a template predictor, as in the present disclosure.
  • the video decoding device changes the reference samples of the template.
  • specific implementation examples for changing reference samples of the template will be described.
  • Figure 8 is an example diagram showing changes in reference samples according to an embodiment of the present disclosure.
  • the image decoding device stores reference samples in the upper reference line buffer and the left reference line buffer, as shown in the upper example of FIG. 8, to generate a template predictor.
  • the image decoding device stores the restored pixels adjacent to the top of the upper template and the pixels on the extension line in the upper reference line buffer, and the restored pixels adjacent to the left side of the left template and the pixels on the extension line are stored in the upper reference line buffer.
  • the left reference line buffer Save In the left reference line buffer Save.
  • the above-mentioned upper reference line buffer and left reference line buffer have a structure that can store L-shaped reference samples in a hardware-friendly manner. In this implementation, a method of changing reference samples of a template without changing this hardware-friendly structure is described.
  • the image decoding device changes the restored and restored pixels stored in each reference line buffer, as shown in the bottom example of FIG. 8.
  • the video decoding device stores the restored pixels adjacent to the top of the current block and the pixels on its extension line in the upper reference line buffer, and the restored pixels adjacent to the left side of the current block and the pixels on its extension line are stored in the upper reference line buffer. Store it in the left reference line buffer. Afterwards, the video decoding device uses the stored pixels as reference samples of the template.
  • This implementation has the great advantage of not having to reconfigure the reference line buffer when generating a prediction block for the current block after generating a template predictor.
  • 9A and 9B are exemplary diagrams showing a change in the reference direction according to an embodiment of the present disclosure.
  • the video decoding device uses reference samples located on the left and top of the region corresponding to the predictor.
  • a case may occur in which reference samples do not exist on the left and top sides.
  • the video decoding device can generate a template predictor using reference samples located in the opposite direction of the prediction direction. there is. That is, as in the example of FIG. 9A, when the intra prediction mode is upward and a predictor for the top template is generated according to this implementation example, the video decoding device cannot generate the top template predictor because there are no reference samples in the prediction direction. does not exist.
  • the video decoding device may generate an upper template predictor using reference samples in a direction opposite to the prediction direction.
  • the prediction mode is left-handed and a predictor for the left template is generated according to this implementation example, as in the example of FIG. 9B, the image decoding device can generate a left-template predictor using reference samples in the opposite direction of the prediction direction. there is.
  • the upper reference line buffer and the left reference line buffer of the current block may be named the lower reference line buffer or the right reference line buffer based on the template.
  • Figure 10 is an example diagram showing changes in reference samples according to another embodiment of the present disclosure.
  • reference line buffers located on the left, right, top, and bottom of the template are used, as shown in the example of FIG. 10. That is, the image decoding device uses all the reconstructed pixels adjacent to the left, right, top, and bottom of the template as reference samples of the template. In other words, the image decoding device stores the reconstructed pixels adjacent to the top of the template in the upper reference line buffer, the reconstructed pixels adjacent to the left of the template are stored in the left reference line buffer, and the reconstructed pixels adjacent to the bottom of the template are stored in the left reference line buffer. The pixels are stored in the lower reference line buffer, and the restored pixels adjacent to the right side of the template are stored in the right reference line buffer.
  • the pixels stored in the right reference line buffer of the left template correspond to the restored pixels adjacent to the left side of the current block
  • the pixels stored in the bottom reference line buffer of the upper template correspond to the restored pixels adjacent to the top of the current block. Corresponds to pixels.
  • 11A and 11B are exemplary diagrams showing bidirectional prediction-based template predictor generation according to an embodiment of the present disclosure.
  • the image decoding device can generate a sophisticated template predictor by using all the restored and restored pixels surrounding the template as reference samples.
  • the video decoding device uses the lower part of the template in the opposite direction of the prediction direction in addition to the reference samples at the top of the template in the prediction direction.
  • a template predictor can also be created using reference samples.
  • the video decoding device uses templates in the opposite direction of the prediction direction in addition to reference samples to the left of the template in the prediction direction.
  • the reference samples on the right can also be used to generate a template predictor.
  • the video decoding device when generating a template predictor, can adaptively use the template according to the prediction mode.
  • intra prediction modes are classified into a top angular mode group, a left angular mode group, and another mode group.
  • 12A to 12C are exemplary diagrams showing prediction mode groups according to an embodiment of the present disclosure.
  • the upward prediction mode group includes prediction modes that use the upper reference samples, such as the vertical prediction mode, and the left prediction mode group includes the left reference samples, such as the horizontal prediction mode. It may include prediction modes that use .
  • a prediction mode group may be set using various ranges, as shown in the examples of FIGS. 12A to 12C.
  • the upward prediction mode group may include all directional prediction modes using the upper reference samples, and the leftward prediction mode group may include all directional prediction modes using the left reference samples. .
  • the remaining prediction mode group includes non-directional prediction modes (DC, Planar).
  • the upward prediction mode group may include all directional prediction modes using the upper reference samples, excluding wide angular intra prediction (WAIP) modes. Additionally, the left prediction mode group may include all directional prediction modes that use left reference samples, excluding WAIP modes. At this time, the remaining prediction mode group includes non-directional prediction modes (DC, Planar) and WAIP modes.
  • WAIP wide angular intra prediction
  • the remaining prediction mode groups include non-directional prediction modes (DC, Planar), WAIP modes, and modes not included in the upward prediction mode group and the left prediction mode group.
  • Figure 13 is an example diagram showing a template predictor based on a prediction mode group according to an embodiment of the present disclosure.
  • the video decoding device can generate a template predictor as shown in the example of FIG. 13. For example, in the case of upward prediction mode, the video decoding device may generate only the upper template predictor, and in the case of leftward prediction mode, only the left template predictor may be generated. Additionally, in the case of the remaining prediction modes, the video decoding device can generate both the top template predictor and the left template predictor.
  • the sizes of the generated template predictors may be different, so it may not be appropriate to compare the differences between the template predictors and the restored area. . Therefore, when comparing the differences between the template predictors and the reconstructed region, the image decoding apparatus can normalize the differences according to the size of the generated template predictors and then compare the normalized differences. Meanwhile, Realization Example 2 can be used simultaneously with the aforementioned Realization Example 1.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method by which an image encoding device encodes a current block, according to an embodiment of the present disclosure.
  • the video encoding device generates an MPM list of the current block (S1400).
  • the video encoding device stores reference samples of the template of the current block in the reference line buffer of the template (S1402).
  • the reference line buffer includes all or part of the upper reference line buffer, lower reference line buffer, left reference line buffer, and right reference line buffer of the template.
  • the template includes at least one of the top template or the left template.
  • the video encoding device may store reference samples of the template in the lower reference line buffer and the right reference line buffer of the template. That is, the video encoding device stores the restored pixels adjacent to the top of the current block and the pixels on the extension line in the lower reference line buffer. Additionally, the video encoding device can store the reconstructed pixels adjacent to the left side of the current block and the pixels on the extension line in the right reference line buffer.
  • the video encoding device may store reference samples in an upper reference line buffer, a lower reference line buffer, a left reference line buffer, and a right reference line buffer. That is, the image encoding device may store the collapsed and toned-down pixels adjacent to the top of the template in the top reference line buffer, and store the toned-down pixels adjacent to the left of the template in the left reference line buffer. Additionally, the image encoding device may store the reconstructed pixels adjacent to the bottom of the template in the bottom reference line buffer, and store the reconstructed pixels adjacent to the right of the template in the right reference line buffer.
  • the pixels stored in the right reference line buffer of the left template correspond to the restored pixels adjacent to the left side of the current block
  • the pixels stored in the bottom reference line buffer of the upper template correspond to the restored pixels adjacent to the top of the current block. Corresponds to pixels.
  • the video encoding device generates a template predictor for each prediction mode included in the MPM list using reference samples of the template (S1404).
  • the video encoding device A template predictor can be created using reference samples located in opposite directions.
  • the video encoding device can use reference samples at the bottom of the template in the opposite direction to the prediction direction in addition to reference samples at the top of the template in the prediction direction of each prediction mode.
  • the video encoding device can use reference samples on the right side of the template in the opposite direction to the prediction direction in addition to the reference samples on the left side of the template in the prediction direction of each prediction mode.
  • the video encoding device selects a prediction mode in which the difference between the template predictor and the relief area of the current block is minimal (S1406).
  • the video encoding device generates a prediction block of the current block according to the selected prediction mode (S1408).
  • the image encoding device generates a residual block by subtracting the prediction block from the original block of the current block (S1410).
  • the image encoding device encodes the generated residual block (S1412).
  • the video encoding device can signal a flag indicating whether to induce the intra prediction mode (hereinafter referred to as 'prediction mode inducing flag') to the video decoding device.
  • the prediction block based on the prediction mode derived using the template is called the first prediction block of the current block.
  • the video encoding device can determine the optimal prediction mode from the MPM list. The video encoding device generates a second prediction block of the current block according to the determined prediction mode.
  • the video encoding device may determine a prediction mode induction flag by comparing the first prediction block and the second prediction block in terms of rate distortion optimization. For example, when the first prediction block is optimal, the video encoding device sets the prediction mode induction flag to true and then encodes the prediction mode induction flag. On the other hand, if the second prediction block is optimal, the video encoding device sets the prediction mode induction flag to false and then encodes the prediction mode induction flag and an index indicating the optimal prediction mode in the MPM list.
  • Figure 15 is a flowchart showing a method by which an image decoding device restores a current block, according to an embodiment of the present disclosure.
  • the video decoding device generates an MPM list of the current block (S1500).
  • the video decoding device stores reference samples of the template of the current block in the reference line buffer of the template (S1502).
  • the reference line buffer includes all or part of the upper reference line buffer, lower reference line buffer, left reference line buffer, and right reference line buffer of the template.
  • the template includes at least one of the top template or the left template.
  • the video decoding device generates a template predictor for each prediction mode included in the MPM list using reference samples of the template (S1504).
  • the video decoding device selects a prediction mode in which the difference between the template predictor and the relief and restoration area of the current block is minimal (S1506).
  • the video decoding device generates a prediction block of the current block according to the selected prediction mode (S1508).
  • the video decoding device decodes the residual block from the bitstream (S1510).
  • the image decoding device adds the decoded residual block and the prediction block to generate a restored block of the current block (S1512).
  • the video decoding device can decode a flag (hereinafter referred to as 'prediction mode induction flag') indicating whether intra prediction mode is derived from the bitstream.
  • 'prediction mode induction flag' a flag indicating whether intra prediction mode is derived from the bitstream.
  • the video decoding device may perform steps of storing reference samples of the template or generating a prediction block of the current block (S1502 to S1508). On the other hand, if the prediction mode induction flag is false, the video decoding device decodes an index indicating one prediction mode in the MPM list from the bitstream and then predicts the current block according to the prediction mode indicated by the decoded index. can be created.
  • Non-transitory recording media include, for example, all types of recording devices that store data in a form readable by a computer system.
  • non-transitory recording media include storage media such as erasable programmable read only memory (EPROM), flash drives, optical drives, magnetic hard drives, and solid state drives (SSD).
  • EPROM erasable programmable read only memory
  • SSD solid state drives

Landscapes

  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

본 실시예는 적응적 템플릿에 기반하는 인트라 예측모드 유도를 이용하는 비디오 코딩방법 및 장치를 개시한다. 본 실시예에서, 영상 복호화 장치는 현재블록의 MPM 리스트를 생성한다. 영상 복호화 장치는 현재블록의 템플릿에 대해 템플릿의 참조라인 버퍼에 템플릿의 참조샘플들을 저장한다. 여기서, 참조라인 버퍼는, 템플릿의 상단 참조라인 버퍼, 하단 참조라인 버퍼, 좌측 참조라인 버퍼, 및 우측 참조라인 버퍼의 전부 또는 일부를 포함한다. 영상 복호화 장치는 템플릿의 참조샘플들을 이용하여 MPM 리스트에 포함된 각 예측모드에 대해, 템플릿 예측자를 생성한다. 영상 복호화 장치는 템플릿 예측자와 현재블록의 기복원 영역 간의 차이가 최소인 예측모드를 선택한 후, 선택된 예측모드에 따라 현재블록의 예측블록을 생성한다.

Description

적응적 템플릿 기반 인트라 예측모드 유도를 이용하는 비디오 코딩방법 및 장치
본 개시는 적응적 템플릿에 기반하는 인트라 예측모드 유도를 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.
비디오 코딩 기술에서, TIMD(Template-based Intra Mode Derivation)는 디코더 측에서 현재블록 주변 템플릿으로부터 인트라 예측모드를 유도한 후, 유도된 예측모드를 이용하여 현재블록의 예측블록을 생성한다. 템플릿은 현재블록 상단과 좌측에 인접된 기복원된 영역의 일부를 나타내고, 템플릿의 크기와 모양은 현재블록의 너비와 높이에 따라 상이하게 설정될 수 있다.
기존의 TIMD 기술은 템플릿 예측자 생성 시 현재블록과 인접하지 않은 참조샘플들을 사용한다. 이에 따라 템플릿의 참조샘플들에 따라 생성된 예측자와 현재블록의 참조샘플들에 따라 생성된 예측자 간의 연관성이 매우 떨어질 수 있다. 또한, 기존의 TIMD 기술은 좌측과 상단의 템플릿 모두에 대해 동일한 예측모드로 템플릿 예측자를 생성한 후, 템플릿 예측자와 기복원 영역 간의 차이를 산정한다. 이에 따라, 현재블록이 좌측 또는 상단 중 어느 한쪽에 더 큰 연관성이 존재하더라도 좌측과 상단이 동일한 비중으로 고려되는 구조적인 문제가 존재한다. 따라서, 비디오 부호화 효율을 향상시키고 비디오 화질을 개선하기 위해, 템플릿 예측자를 효율적으로 생성하는 방안이 고려될 필요가 있다.
본 개시는, 템플릿의 참조샘플들을 변경하거나 예측모드에 따라 템플릿을 적응적으로 사용하여 현재블록의 인트라 예측모드를 유도하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 영상 복호화 장치가 수행하는, 현재블록을 복원하는 방법에 있어서, 상기 현재블록의 MPM(Most Probable Mode) 리스트를 생성하는 단계; 상기 현재블록의 템플릿에 대해 상기 템플릿의 참조라인 버퍼에 상기 템플릿의 참조샘플들을 저장하는 단계, 여기서, 상기 참조라인 버퍼는, 상기 템플릿의 상단 참조라인 버퍼, 하단 참조라인 버퍼, 좌측 참조라인 버퍼, 및 우측 참조라인 버퍼의 전부 또는 일부를 포함하고, 상기 템플릿은 상단 템플릿 또는 좌측 템플릿 중 적어도 하나를 포함함; 상기 템플릿의 참조샘플들을 이용하여 상기 MPM 리스트에 포함된 각 예측모드에 대해, 템플릿 예측자를 생성하는 단계; 상기 템플릿 예측자와 상기 현재블록의 기복원 영역 간의 차이가 최소인 예측모드를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 예측모드에 따라 상기 현재블록의 예측블록을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 영상 부호화 장치가 수행하는, 현재블록을 부호화하는 방법에 있어서, 상기 현재블록의 MPM(Most Probable Mode) 리스트를 생성하는 단계; 상기 현재블록의 템플릿에 대해 상기 템플릿의 참조라인 버퍼에 상기 템플릿의 참조샘플들을 저장하는 단계, 여기서, 상기 참조라인 버퍼는, 상기 템플릿의 상단 참조라인 버퍼, 하단 참조라인 버퍼, 좌측 참조라인 버퍼, 및 우측 참조라인 버퍼의 전부 또는 일부를 포함하고, 상기 템플릿은 상단 템플릿 또는 좌측 템플릿 중 적어도 하나를 포함함; 상기 템플릿의 참조샘플들을 이용하여 상기 MPM 리스트에 포함된 각 예측모드에 대해, 템플릿 예측자를 생성하는 단계; 상기 템플릿 예측자와 상기 현재블록의 기복원 영역 간의 차이가 최소인 예측모드를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 예측모드에 따라 상기 현재블록의 예측블록을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기 영상 부호화 방법은, 현재블록의 MPM(Most Probable Mode) 리스트를 생성하는 단계; 상기 현재블록의 템플릿에 대해 상기 템플릿의 참조라인 버퍼에 상기 템플릿의 참조샘플들을 저장하는 단계, 여기서, 상기 참조라인 버퍼는, 상기 템플릿의 상단 참조라인 버퍼, 하단 참조라인 버퍼, 좌측 참조라인 버퍼, 및 우측 참조라인 버퍼의 전부 또는 일부를 포함하고, 상기 템플릿은 상단 템플릿 또는 좌측 템플릿 중 적어도 하나를 포함함; 상기 템플릿의 참조샘플들을 이용하여 상기 MPM 리스트에 포함된 각 예측모드에 대해, 템플릿 예측자를 생성하는 단계; 상기 템플릿 예측자와 상기 현재블록의 기복원 영역 간의 차이가 최소인 예측모드를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 예측모드에 따라 상기 현재블록의 예측블록을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기록매체를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 템플릿의 참조샘플들을 변경하거나 예측모드에 따라 템플릿을 적응적으로 사용하여 현재블록의 인트라 예측모드를 유도하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공함으로써, 비디오 부호화 효율을 향상시키고 비디오 화질을 개선하는 것이 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다.
도 2는 QTBTTT(QuadTree plus BinaryTree TernaryTree) 구조를 이용하여 블록을 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 광각 인트라 예측모드들을 포함한 복수의 인트라 예측모드들을 나타낸 도면이다.
도 4는 현재블록의 주변블록에 대한 예시도이다.
도 5는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 블록도이다.
도 6은 MPM(Most Probable Mode) 리스트의 구성에 이용되는 주변 블록들을 나타내는 예시도이다.
도 7은 TIMD(Template-based Intra Mode Derivation)에 이용되는 템플릿은 나타내는 예시도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 참조샘플들의 변경을 나타내는 예시도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 참조 방향의 변경을 나타내는 예시도이다.
도 10 본 개시의 다른 실시예에 따른 참조샘플들의 변경을 나타내는 예시도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 양방향 예측 기반 템플릿 예측자 생성을 나타내는 예시도이다.
도 12a 내지 도 12c는 본 개시의 일 실시예에 따른, 예측모드 그룹들을 나타내는 예시도이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른, 예측모드 그룹에 기초하는 템플릿 예측자를 나타내는 예시도이다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 부호화 장치가 현재블록을 부호화하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 복호화 장치가 현재블록을 복원하는 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, 템플릿의 참조샘플들을 변경하거나 예측모드에 따라 템플릿을 적응적으로 사용하여 현재블록의 인트라 예측모드를 유도하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공한다.
이하의 실시예들은 영상 부호화 장치(video encoding device) 내 인트라 예측부(122)에 의해 수행될 수 있다. 또한, 영상 복호화 장치(video decoding device) 내 인트라 예측부(542)에 의해 수행될 수 있다.
영상 부호화 장치는, 현재블록의 부호화에 있어서, 율왜곡 최적화 측면에서 본 실시예와 관련된 시그널링 정보를 생성할 수 있다. 영상 부호화 장치는 엔트로피 부호화부(155)를 이용하여 시그널링 정보를 부호화한 후, 영상 복호화 장치로 전송할 수 있다. 영상 복호화 장치는 엔트로피 복호화부(510)를 이용하여 비트스트림으로부터 현재블록의 복호화와 관련된 시그널링 정보를 복호화할 수 있다.
이하의 설명에서, '대상 블록'이라는 용어는 현재블록 또는 코딩유닛(CU, Coding Unit)과 동일한 의미로 사용될 수 있다. 또는, '대상 블록'은 코딩유닛의 일부 영역을 의미할 수도 있다.
또한, 하나의 플래그의 값이 참이라는 것은 플래그가 1로 설정되는 경우를 나타낸다. 또한, 하나의 플래그의 값이 거짓이라는 것은 플래그가 0으로 설정되는 경우를 나타낸다.
I. MPM 및 TIMD(Template-based Intra Mode Derivation)
VVC의 경우, 도 6에 예시된 바와 같이, 영상 부호화 장치는 현재블록에 대해 above와 left 위치들의 블록들의 인트라 예측모드들을 기반으로 6-MPM(Most Probable Mode) 리스트를 구성한다. 이때, above 또는 left 위치의 블록의 인트라 예측모드가 사용 불가능한 경우, 영상 부호화 장치는 해당 블록의 예측모드를 Planar 모드로 할당한 후 MPM 리스트를 구성한다.
above와 left 위치들의 블록들의 예측모드가 모두 비방향성 모드(DC 또는 Planar)인 경우, 영상 부호화 장치는 {Planar, DC, V, H, V-4, V+4}의 6-MPM 리스트를 구성한다. 또한, above 또는 left 위치의 블록의 예측모드가 방향성 모드인 경우, 해당 방향성 모드의 주변 예측모드들을 이용하여 MPM 리스트를 구성한다. 이때, 규칙에 기반하여 예측모드들이 겹치지 않도록 MPM 리스트가 구성될 수 있다. 또한, 주변 예측모드들은 해당 방향성 모드에 대해 오프셋(offset, 예컨대, ±1, ±2)이 적용된 예측모드들을 나타낸다.
MPM 모드 적용 시, 영상 부호화 장치는 MPM 리스트의 사용 여부를 지시하는 플래그인 MPM_flag를 영상 복호화 장치로 전송할 수 있다. 또한, 영상 부호화 장치는 예측모드의 인덱스를 대신하여 MPM 인덱스인 mpm_idx를 전송함으로써, 인트라 예측모드의 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 비디오 코딩 기술에서, TIMD(Template-based Intra Mode Derivation)는 디코더 측에서 현재블록 주변 템플릿으로부터 인트라 예측모드를 유도한 후, 유도된 예측모드를 이용하여 현재블록의 예측블록을 생성한다.
도 7은 TIMD에 이용되는 템플릿은 나타내는 예시도이다.
도 7의 예시와 같이, 템플릿은 현재블록 상단(above)과 좌측(left)에 인접된 기복원된 영역의 일부를 나타내고, 템플릿의 크기와 모양은 현재블록의 너비와 높이에 따라 상이하게 설정될 수 있다. 도 7의 예시에서, dA 및 dL은 각각 상단 템플릿과 좌측 템플릿의 두께를 나타낸다.
TIMD 기술은, MPM(Most Probable Mode) 리스트에 있는 모든 예측모드들에 대해, 템플릿의 참조샘플들을 이용하여 템플릿에 대한 예측자(이하, '템플릿 예측자')를 생성한다. TIMD 기술은, 각 예측모드에 대한 템플릿 예측자와 기복원 영역 간의 차이가 최소인 예측모드를 이용하여 현재블록의 최종 예측블록을 생성한다. 이때, 기복원 영역과 템플릿 예측자 간의 차이는 SATD를 이용하여 산정된다. 또한, 가장 작은 SATD 값과 두 번째로 작은 SATD 값 간의 차이가 크지 않는 경우, 두 개의 예측모드들에 대한예측블록들을 가중합하여 최종 예측자가 생성될 수 있다. 이러한 경우, 최종 예측자는 수학식 1과 같이 산정될 수 있다.
Figure PCTKR2023017244-appb-img-000001
여기서, SATD1 및 SATD2는 각각 가장 작은 SATD 값과 두 번째로 작은 SATD 값을 나타낸다. 또한, predmode1 및 predmode2는 두 개의 예측모드들(가장 작은 SATD 값을 갖는 mode1 및 두 번째로 작은 SATD 값을 갖는 mode2)에 대한 예측블록들을 나타내고, pred는 현재블록의 최종 예측블록을 나타낸다.
기존의 TIMD 기술은 템플릿 예측자 생성 시 현재블록과 인접하지 않은 참조샘플들을 사용한다. 이에 따라, 템플릿의 참조샘플들에 따라 생성된 예측자와 현재블록의 참조샘플들에 따라 생성된 예측자 간의 연관성이 매우 떨어질 수 있다. 또한, 기존의 TIMD 기술은 좌측과 상단의 템플릿 모두에 대해 동일한 예측모드로 템플릿 예측자를 생성한 후, 템플릿 예측자와 기복원 영역 간의 차이를 산정한다. 이에 따라, 현재블록이 좌측 또는 상단 중 어느 한쪽에 더 큰 연관성이 존재하더라도 좌측과 상단이 동일한 비중으로 고려되는 구조적인 문제가 존재한다. 이러한 문제들로 인하여 부호화 효율이 떨어지거나 복원된 화질이 저하될 수 있다. 결국, 기존의 TIMD 기술은, TIMD에 따라 유도되는 인트라 예측모드가 최적의 예측모드가 아닐 수도 있다는 문제를 갖는다. 이러한 기존 기술의 문제는, 본 개시와 같이 템플릿 예측자 생성 시 템플릿의 참조샘플들을 변경하거나 예측모드에 따라 템플릿을 적응적으로 사용함으로써 해결될 수 있다.
이하의 실시예들은, 영상 복호화 장치를 중심으로 기술되나, 영상 부호화 장치에서도 동일하거나 유사하게 구현될 수 있다.
II. 본 발명의 실시예들
<실현예 1> 템플릿의 참조샘플들을 변경
본 실현예에서, 템플릿의 참조샘플들이 현재 블록과 인접해 있지 않아 발생하는 기존의 문제점을 해결하기 위해, 영상 복호화 장치는 템플릿의 참조샘플들을 변경한다. 이하, 템플릿의 참조샘플들을 변경하기 위한 구체적인 실현예들을 기술한다.
<실현예 1-1> 라인 버퍼 구조를 유지하면서 템플릿의 참조샘플들을 변경
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 참조샘플들의 변경을 나타내는 예시도이다.
기존 TIMD에서, 영상 복호화 장치는 템플릿 예측자를 생성하기 위해, 도 8의 상단 예시와 같이 참조샘플들을 상단 참조라인 버퍼와 좌측 참조라인 버퍼에 저장한다. 영상 복호화 장치는 상단 템플릿의 상단에 인접한 기복원된 화소들과 그 연장선상에 있는 화소들을 상단 참조라인 버퍼에 저장하고, 좌측 템플릿의 좌측에 인접한 기복원된 화소들과 그 연장선상에 있는 화소들을 좌측 참조라인 버퍼에 저장한다. 전술한 상단 참조라인 버퍼와 좌측 참조라인 버퍼는 L자형(L-shape)의 참조샘플들을 하드웨어 친화적으로(hardware-friendly) 저장할 수 있는 구조이다. 본 실현예에서는, 이러한 하드웨어 친화적인 구조를 변경하지 않은 채로 템플릿의 참조샘플들 변경하는 방법이 기술된다.
본 실현예에서, 영상 복호화 장치는 도 8의 하단 예시와 같이 각 참조라인 버퍼에 저장되는 기복원된 화소들을 변경한다. 즉, 영상 복호화 장치는 현재블록 상단에 인접한 기복원된 화소들과 그 연장선상에 있는 화소들을 상단 참조라인 버퍼에 저장하고, 현재블록 좌측에 인접한 기복원된 화소들과 그 연장선상에 있는 화소들을 좌측 참조라인 버퍼에 저장한다. 이후, 영상 복호화 장치는 저장된 화소들을 템플릿의 참조샘플들로 사용한다. 본 실현예는, 템플릿 예측자를 생성한 후 현재블록에 대한 예측블록을 생성할 때, 참조라인 버퍼를 재구성하지 않아도 된다는 큰 장점을 갖는다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시의 일 실시예에 따른 참조 방향의 변경을 나타내는 예시도이다.
인트라 예측 시, 영상 복호화 장치는 예측자에 해당하는 영역의 좌측과 상단에 위치한 참조샘플들을 사용한다. 하지만, 본 실현예에 따라 참조샘플들을 변경하여 템플릿 예측자를 생성하는 경우, 좌측과 상단에 참조샘플들이 존재하지 않는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우를 해결하기 위해, 도 9a 및 도 9b의 예시와 같이 예측 방향에 참조샘플들이 존재하지 않는 경우, 영상 복호화 장치는 예측 방향의 반대 방향에 위치하는 참조샘플들을 사용하여 템플릿 예측자를 생성할 수 있다. 즉, 도 9a의 예시와 같이 인트라 예측모드가 상향이고 본 실현예에 따라 상단 템플릿에 대한 예측자를 생성하는 경우, 예측 방향에 참조샘플들이 존재하지 않기 때문에 영상 복호화 장치는 상단 템플릿 예측자를 생성할 수 없다. 이때, 영상 복호화 장치는 예측 방향의 반대 방향에 있는 참조샘플들을 사용하여 상단 템플릿 예측자를 생성할 수 있다. 예측모드가 좌향이고 본 실현예에 따라 좌측 템플릿에 대한 예측자를 생성하는 경우, 도 9b의 예시와 같이, 영상 복호화 장치는 예측 방향의 반대 방향에 있는 참조샘플들을 사용하여 좌측 템플릿 예측자를 생성할 수 있다.
한편, 현재블록의 상단 참조라인 버퍼와 좌측 참조라인 버퍼는, 템플릿을 기준으로 하단 참조라인 버퍼 또는 우측 참조라인 버퍼로 명칭될 수 있다.
<실현예 1-2> 라인 버퍼 구조를 변경하여 템플릿의 참조샘플들을 변경
도 10 본 개시의 다른 실시예에 따른 참조샘플들의 변경을 나타내는 예시도이다.
본 실현예에서, 두 개의 참조라인 버퍼를 사용하는 것이 아니라 도 10의 예시와 같이 템플릿의 좌측, 우측, 상단, 하단에 위치하는 참조라인 버퍼들이 사용된다. 즉, 영상 복호화 장치는 템플릿의 좌측, 우측, 상단, 하단에 인접한 모든 기복원된 화소들을 템플릿의 참조샘플들로 사용한다. 즉, 영상 복호화 장치는 템플릿의 상단에 인접한 기복원된 화소들을 상단 참조라인 버퍼에 저장하고, 템플릿의 좌측에 인접한 기복원된 화소들을 좌측 참조라인 버퍼에 저장하고, 템플릿의 하단에 인접한 기복원된 화소들을 하단 참조라인 버퍼에 저장하며, 템플릿의 우측에 인접한 기복원된 화소들을 우측 참조라인 버퍼에 저장한다. 이때, 좌측 템플릿의 우측 참조라인 버퍼에 저장되는 픽셀은 현재블록의 좌측에 인접한 기복원된 화소들에 해당하고, 상단 템플릿의 하단 참조라인 버퍼에 저장되는 픽셀은 현재블록의 상단에 인접한 기복원된 화소들에 해당한다.
도 11a 및 도 11b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 양방향 예측 기반 템플릿 예측자 생성을 나타내는 예시도이다.
본 실현예에서, 하드웨어 친화적인 구조가 사용되지 않으나, 영상 복호화 장치는 템플릿을 둘러싼 모든 기복원된 화소들을 참조샘플들로 사용하여 정교한 템플릿 예측자를 생성할 수 있다. 예컨대, 도 11a의 예시와 같이 인트라 예측모드가 상향이고 본 실현예에 따라 템플릿 예측자를 생성하는 경우, 영상 복호화 장치는 예측 방향에 있는 템플릿 상단의 참조샘플들 외에 예측 방향의 반대 방향에 있는 템플릿 하단의 참조샘플들도 이용하여 템플릿 예측자를 생성할 수 있다. 또한, 인트라 예측모드가 좌향이고 본 실현예에 따라 템플릿 예측자를 생성하는 경우, 도 11b의 예시와 같이, 영상 복호화 장치는 예측 방향에 있는 템플릿 좌측의 참조샘플들 외에 예측 방향의 반대 방향에 있는 템플릿 우측의 참조샘플들도 이용하여 템플릿 예측자를 생성할 수 있다.
<실현예 2> 예측모드에 따라 적응적으로 템플릿을 사용
본 실현예에서, 템플릿 예측자를 생성할 때, 영상 복호화 장치는 예측모드에 따라 템플릿을 적응적으로 사용할 수 있다. 본 실현예에서, 인트라 예측모드들은 상향의 예측모드 그룹(top angular mode group), 좌향의 예측모드 그룹(left angular mode group), 및 나머지 예측모드 그룹(other mode group)으로 분류된다.
도 12a 내지 도 12c는 본 개시의 일 실시예에 따른, 예측모드 그룹들을 나타내는 예시도이다.
이때 상향의 예측모드 그룹은 수직 방향 예측모드(vertical mode)와 같이 상단의 참조샘플들을 사용하는 예측모드들을 포함하고, 좌향의 예측모드 그룹은 수평 방향 예측모드(horizontal mode)와 같이 좌측의 참조샘플들을 사용하는 예측모드들을 포함할 수 있다. 구체적인 예로서, 도 12a 내지 도 12c의 예시와 같이 다양한 범위를 이용하여 예측모드 그룹이 설정될 수 있다.
도 12a의 예시와 같이, 상향의 예측모드 그룹은 상단의 참조샘플들을 사용하는 모든 방향성 예측모드들을 포함하고, 좌향의 예측모드 그룹은 좌측의 참조샘플들을 사용하는 모든 방향성 예측모드들을 포함할 수 있다. 이때, 나머지 예측모드 그룹은 비방향성 예측모드들(DC, Planar)을 포함한다.
도 12b의 예시와 같이, 상향의 예측모드 그룹은, WAIP(wide angular intra prediction) 모드들을 제외한 채로, 상단의 참조샘플들을 사용하는 모든 방향성 예측모드들을 포함할 수 있다. 또한, 좌향의 예측모드 그룹은, WAIP 모드들을 제외한 채로, 좌측의 참조샘플들을 사용하는 모든 방향성 예측모드들을 포함할 수 있다. 이때, 나머지 예측모드 그룹은 비방향성 예측모드들(DC, Planar) 및 WAIP 모드들을 포함한다.
또는, 도 12c의 예시와 같이, 상향의 예측모드 그룹은 수직 방향의 예측모드(50번)로부터 기설정된 오프셋 N(N=1, 2, ...) 이내의 예측모드들을 포함할 수 있다. 또한, 좌향의 예측모드 그룹은 수평 방향의 예측모드(18번)로부터 기설정된 오프셋 N(N=1, 2, ...) 이내의 예측모드들을 포함할 수 있다. 이때, 나머지 예측모드 그룹은 비방향성 예측모드들(DC, Planar), WAIP 모드들, 및 상향의 예측모드 그룹과 좌향의 예측모드 그룹에 포함되지 않은 모드들을 포함한다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른, 예측모드 그룹에 기초하는 템플릿 예측자를 나타내는 예시도이다.
영상 복호화 장치는 도 13의 예시와 같이 템플릿 예측자를 생성할 수 있다. 예컨대, 상향의 예측모드인 경우 영상 복호화 장치는 상단의 템플릿 예측자만 생성하고, 좌향의 예측모드인 경우, 좌측의 템플릿 예측자만을 생성할 수 있다. 또한, 나머지 예측모드들인 경우, 영상 복호화 장치는 상단 템플릿 예측자 및 좌측 템플릿 예측자를 모두 생성할 수 있다.
본 실현예에 따라 예측모드 그룹별로 템플릿 예측자들을 생성하는 경우, 생성되는 템플릿 예측자들의 크기가 상이할 수 있으므로, 템플릿 예측자들과 기복원된 영역 간의 차이들을 비교하는 것이 적절하지 않을 수 있다. 따라서, 템플릿 예측자들과 기복원된 영역 간의 차이들을 비교할 때, 영상 복호화 장치는 생성된 템플릿 예측자들의 크기에 따라 차이들을 정규화한 후에 정규화된 차이들을 비교할 수 있다. 한편, 실현예 2는 전술한 실현예 1과 동시에 사용될 수 있다.
이하, 도 14 및 도 15의 도시를 이용하여, 템플릿을 적응적으로 이용하여 인트라 예측모드를 유도하는 방법을 기술한다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 부호화 장치가 현재블록을 부호화하는 방법을 나타내는 순서도이다.
영상 부호화 장치는 현재블록의 MPM 리스트를 생성한다(S1400).
영상 부호화 장치는 현재블록의 템플릿에 대해 템플릿의 참조라인 버퍼에 템플릿의 참조샘플들을 저장한다(S1402). 여기서, 참조라인 버퍼는, 템플릿의 상단 참조라인 버퍼, 하단 참조라인 버퍼, 좌측 참조라인 버퍼, 및 우측 참조라인 버퍼의 전부 또는 일부를 포함한다. 또한, 템플릿은 상단 템플릿 또는 좌측 템플릿 중 적어도 하나를 포함한다.
일 예로서, 영상 부호화 장치는 템플릿의 하단 참조라인 버퍼 및 우측 참조라인 버퍼에 템플릿의 참조샘플들을 저장할 수 있다. 즉, 영상 부호화 장치는 현재블록의 상단에 인접한 기복원된 화소들과 그 연장선상에 있는 화소들을 하단 참조라인 버퍼에 저장한다. 또한, 영상 부호화 장치는 현재블록의 좌측에 인접한 기복원된 화소들과 그 연장선상에 있는 화소들을 우측 참조라인 버퍼에 저장할 수 있다.
다른 예로서, 영상 부호화 장치는 상단 참조라인 버퍼, 하단 참조라인 버퍼, 좌측 참조라인 버퍼, 및 우측 참조라인 버퍼에 참조샘플들을 저장할 수 있다. 즉, 영상 부호화 장치는 템플릿의 상단에 인접한 기복원된 화소들을 상단 참조라인 버퍼에 저장하고, 템플릿의 좌측에 인접한 기복원된 화소들을 좌측 참조라인 버퍼에 저장할 수 있다. 또한, 영상 부호화 장치는 템플릿의 하단에 인접한 기복원된 화소들을 하단 참조라인 버퍼에 저장하며, 템플릿의 우측에 인접한 기복원된 화소들을 우측 참조라인 버퍼에 저장할 수 있다. 따라서, 좌측 템플릿의 우측 참조라인 버퍼에 저장되는 픽셀들은 현재블록의 좌측에 인접한 기복원된 화소들에 해당하고, 상단 템플릿의 하단 참조라인 버퍼에 저장되는 픽셀들은 현재블록의 상단에 인접한 기복원된 화소들에 해당한다.
영상 부호화 장치는 템플릿의 참조샘플들을 이용하여 MPM 리스트에 포함된 각 예측모드에 대해, 템플릿 예측자를 생성한다(S1404).
일 예로서, 템플릿의 하단 참조라인 버퍼 및 우측 참조라인 버퍼에 저장된 참조샘플들을 이용하는 경우를 기술한다, 각 예측모드의 예측 방향에 템플릿의 참조샘플들이 존재하지 않는 경우, 영상 부호화 장치는 예측 방향의 반대 방향에 위치하는 참조샘플들을 사용하여 템플릿 예측자를 생성할 수 있다.
다른 예로서, 템플릿의 상단 참조라인 버터, 하단 참조라인 버퍼, 좌측 참조라인 버퍼, 및 우측 참조라인 버퍼에 저장된 참조샘플들을 이용하는 경우를 기술한다. 각 예측모드가 상향인 경우, 영상 부호화 장치는 각 예측모드의 예측 방향에 있는 템플릿의 상단의 참조샘플들 외에 예측 방향의 반대 방향에 있는 템플릿의 하단의 참조샘플들도 이용할 수 있다. 또한, 각 예측모드가 좌향인 경우, 영상 부호화 장치는 각 예측모드의 예측 방향에 있는 템플릿의 좌측의 참조샘플들 외에 예측 방향의 반대 방향에 있는 템플릿의 우측의 참조샘플들도 이용할 수 있다.
영상 부호화 장치는 템플릿 예측자와 현재블록의 기복원 영역 간의 차이가 최소인 예측모드를 선택한다(S1406).
영상 부호화 장치는 선택된 예측모드에 따라 현재블록의 예측블록을 생성한다(S1408).
영상 부호화 장치는 현재블록의 원본 블록으로부터 예측블록을 감산하여 잔차블록을 생성한다(S1410).
영상 부호화 장치는 생성된 잔차블록을 부호화한다(S1412).
한편, 영상 부호화 장치는 인트라 예측모드 유도 여부를 나타내는 플래그(이하, '예측모드 유도 플래그')를 영상 복호화 장치로 시그널링할 수 있다. 편의상, 템플릿을 이용하여 유도된 예측모드에 기초하는 예측블록을 현재블록의 제1 예측블록으로 명칭한다. 율왜곡 최적화 측면에서, 영상 부호화 장치는 MPM 리스트로부터 최적의 예측모드를 결정할 수 있다. 영상 부호화 장치는 결정된 예측모드에 따라 현재블록의 제2 예측블록을 생성한다.
이후, 영상 부호화 장치는, 율왜곡 최적화 측면에서 제1 예측블록과 제2 예측블록을 비교하여, 예측모드 유도 플래그를 결정할 수 있다. 예컨대, 제1 예측블록이 최적인 경우, 영상 부호화 장치는 예측모드 유도 플래그를 참으로 설정한 후, 예측모드 유도 플래그를 부호화한다. 반면, 제2 예측블록이 최적인 경우, 영상 부호화 장치는 예측모드 유도 플래그를 거짓으로 설정한 후, 예측모드 유도 플래그 및 MPM 리스트 내의 최적의 예측모드를 지시하는 인덱스를 부호화한다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 복호화 장치가 현재블록을 복원하는 방법을 나타내는 순서도이다.
영상 복호화 장치는 현재블록의 MPM 리스트를 생성한다(S1500).
영상 복호화 장치는 현재블록의 템플릿에 대해 템플릿의 참조라인 버퍼에 템플릿의 참조샘플들을 저장한다(S1502). 여기서, 참조라인 버퍼는, 템플릿의 상단 참조라인 버퍼, 하단 참조라인 버퍼, 좌측 참조라인 버퍼, 및 우측 참조라인 버퍼의 전부 또는 일부를 포함한다. 또한, 템플릿은 상단 템플릿 또는 좌측 템플릿 중 적어도 하나를 포함한다.
영상 복호화 장치는 템플릿의 참조샘플들을 이용하여 MPM 리스트에 포함된 각 예측모드에 대해, 템플릿 예측자를 생성한다(S1504).
영상 복호화 장치는 템플릿 예측자와 현재블록의 기복원 영역 간의 차이가 최소인 예측모드를 선택한다(S1506).
영상 복호화 장치는 선택된 예측모드에 따라 현재블록의 예측블록을 생성한다(S1508).
영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 잔차블록을 복호화한다(S1510).
영상 복호화 장치는 복호화된 잔차블록과 예측블록을 가산하여 현재블록의 복원 블록을 생성한다(S1512).
한편, 영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 인트라 예측모드 유도 여부를 나타내는 플래그(이하, '예측모드 유도 플래그')를 복호화할 수 있다.
MPM 리스트를 생성한 후, 예측모드 유도 플래그가 참인 경우, 영상 복호화 장치는 템플릿의 참조샘플들을 저장하는 단계 내지 현재블록의 예측블록을 생성하는 단계(S1502 내지 S1508)를 수행할 수 있다. 반면, 예측모드 유도 플래그가 거짓인 경우, 영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 MPM 리스트 내의 하나의 예측모드를 지시하는 인덱스를 복호화한 후, 복호화된 인덱스가 지시하는 예측모드에 따라 현재블록의 예측블록을 생성할 수 있다.
본 명세서의 흐름도/타이밍도에서는 각 과정들을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 개시의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 개시의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 흐름도/타이밍도에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정들 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 흐름도/타이밍도는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
이상의 설명에서 예시적인 실시예들은 많은 다른 방식으로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 하나 이상의 예시들에서 설명된 기능들 혹은 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 기능적 컴포넌트들은 그들의 구현 독립성을 특히 더 강조하기 위해 "...부(unit)" 로 라벨링되었음을 이해해야 한다.
한편, 본 실시예에서 설명된 다양한 기능들 혹은 방법들은 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있는 비일시적 기록매체에 저장된 명령어들로 구현될 수도 있다. 비일시적 기록매체는, 예를 들어, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독가능한 형태로 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 예를 들어, 비일시적 기록매체는 EPROM(erasable programmable read only memory), 플래시 드라이브, 광학 드라이브, 자기 하드 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)와 같은 저장매체를 포함한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
(부호의 설명)
122: 인트라 예측부
155: 엔트로피 부호화부
510: 엔트로피 복호화부
542: 인트라 예측부
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본 특허출원은 2022년 12월 07일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2022-0169756 호, 2023년 10월 27일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2023-0145715 호에 대해 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.

Claims (14)

  1. 영상 복호화 장치가 수행하는, 현재블록을 복원하는 방법에 있어서,
    상기 현재블록의 MPM(Most Probable Mode) 리스트를 생성하는 단계;
    상기 현재블록의 템플릿에 대해 상기 템플릿의 참조라인 버퍼에 상기 템플릿의 참조샘플들을 저장하는 단계, 여기서, 상기 참조라인 버퍼는, 상기 템플릿의 상단 참조라인 버퍼, 하단 참조라인 버퍼, 좌측 참조라인 버퍼, 및 우측 참조라인 버퍼의 전부 또는 일부를 포함하고, 상기 템플릿은 상단 템플릿 또는 좌측 템플릿 중 적어도 하나를 포함함;
    상기 템플릿의 참조샘플들을 이용하여 상기 MPM 리스트에 포함된 각 예측모드에 대해, 템플릿 예측자를 생성하는 단계;
    상기 템플릿 예측자와 상기 현재블록의 기복원 영역 간의 차이가 최소인 예측모드를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 예측모드에 따라 상기 현재블록의 예측블록을 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 템플릿의 참조샘플들을 저장하는 단계는,
    상기 하단 참조라인 버퍼 및 상기 우측 참조라인 버퍼에 상기 템플릿의 참조샘플들을 저장하되,
    상기 현재블록의 상단에 인접한 기복원된 화소들과 그 연장선상에 있는 화소들을 상기 하단 참조라인 버퍼에 저장하고, 상기 현재블록의 좌측에 인접한 기복원된 화소들과 그 연장선상에 있는 화소들을 상기 우측 참조라인 버퍼에 저장하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 템플릿 예측자를 생성하는 단계는,
    상기 각 예측모드의 예측 방향에 상기 템플릿의 참조샘플들이 존재하지 않는 경우, 상기 예측 방향의 반대 방향에 위치하는 참조샘플들을 사용하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 템플릿의 참조샘플들을 저장하는 단계는,
    상기 상단 참조라인 버퍼, 상기 하단 참조라인 버퍼, 상기 좌측 참조라인 버퍼, 및 상기 우측 참조라인 버퍼에 상기 템플릿의 참조샘플들을 저장하되,
    상기 템플릿의 상단에 인접한 기복원된 화소들을 상기 상단 참조라인 버퍼에 저장하고, 상기 템플릿의 좌측에 인접한 기복원된 화소들을 상기 좌측 참조라인 버퍼에 저장하고, 상기 템플릿의 하단에 인접한 기복원된 화소들을 상기 하단 참조라인 버퍼에 저장하며, 상기 템플릿의 우측에 인접한 기복원된 화소들을 상기 우측 참조라인 버퍼에 저장하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 좌측 템플릿의 우측 참조라인 버퍼에 저장되는 픽셀들은 상기 현재블록의 좌측에 인접한 기복원된 화소들에 해당하고, 상기 상단 템플릿의 하단 참조라인 버퍼에 저장되는 픽셀들은 상기 현재블록의 상단에 인접한 기복원된 화소들에 해당하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 템플릿 예측자를 생성하는 단계는,
    상기 각 예측모드가 상향인 경우, 상기 각 예측모드의 예측 방향에 있는 상기 템플릿의 상단의 참조샘플들 외에 상기 예측 방향의 반대 방향에 있는 상기 템플릿의 하단의 참조샘플들도 이용하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 템플릿 예측자를 생성하는 단계는,
    상기 각 예측모드가 좌향인 경우, 상기 각 예측모드의 예측 방향에 있는 상기 템플릿의 좌측의 참조샘플들 외에 상기 예측 방향의 반대 방향에 있는 상기 템플릿의 우측의 참조샘플들도 이용하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 각 예측모드가 포함된 예측모드 그룹을 선택하는 단계, 여기서, 상기 예측모드 그룹은, 상향 예측모드 그룹, 좌향 예측모드 그룹, 및 나머지 예측모드 그룹을 포함함; 및
    상기 예측모드 그룹에 따라 상기 템플릿을 조정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 템플릿을 조정하는 단계는,
    상기 각 예측모드가 상기 상향 예측모드 그룹에 포함되는 경우, 상기 템플릿은 상기 상단 템플릿을 포함하고, 상기 각 예측모드가 상기 좌향 예측모드 그룹에 포함되는 경우, 상기 템플릿은 상기 좌측 템플릿을 포함하며, 상기 각 예측모드가 상기 나머지 예측모드 그룹에 포함되는 경우, 상기 템플릿은 상기 상단 템플릿 및 상기 좌측 템플릿을 모두 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 템플릿 예측자의 크기에 따라 상기 템플릿 예측자와 상기 현재블록의 기복원 영역 간의 차이를 정규화하는 단계를 더 포함하고,
    상기 예측모드를 선택하는 단계는,
    상기 정규화된 차이가 최소인 예측모드를 선택하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 영상 부호화 장치가 수행하는, 현재블록을 부호화하는 방법에 있어서,
    상기 현재블록의 MPM(Most Probable Mode) 리스트를 생성하는 단계;
    상기 현재블록의 템플릿에 대해 상기 템플릿의 참조라인 버퍼에 상기 템플릿의 참조샘플들을 저장하는 단계, 여기서, 상기 참조라인 버퍼는, 상기 템플릿의 상단 참조라인 버퍼, 하단 참조라인 버퍼, 좌측 참조라인 버퍼, 및 우측 참조라인 버퍼의 전부 또는 일부를 포함하고, 상기 템플릿은 상단 템플릿 또는 좌측 템플릿 중 적어도 하나를 포함함;
    상기 템플릿의 참조샘플들을 이용하여 상기 MPM 리스트에 포함된 각 예측모드에 대해, 템플릿 예측자를 생성하는 단계;
    상기 템플릿 예측자와 상기 현재블록의 기복원 영역 간의 차이가 최소인 예측모드를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 예측모드에 따라 상기 현재블록의 예측블록을 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 템플릿의 참조샘플들을 저장하는 단계는,
    상기 하단 참조라인 버퍼 및 상기 우측 참조라인 버퍼에 상기 템플릿의 참조샘플들을 저장하되,
    상기 현재블록의 상단에 인접한 기복원된 화소들과 그 연장선상에 있는 화소들을 상기 하단 참조라인 버퍼에 저장하고, 상기 현재블록의 좌측에 인접한 기복원된 화소들과 그 연장선상에 있는 화소들을 상기 우측 참조라인 버퍼에 저장하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 템플릿 예측자를 생성하는 단계는,
    상기 각 예측모드의 예측 방향에 상기 템플릿의 참조샘플들이 존재하지 않는 경우, 상기 예측 방향의 반대 방향에 위치하는 참조샘플들을 사용하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기 영상 부호화 방법은,
    현재블록의 MPM(Most Probable Mode) 리스트를 생성하는 단계;
    상기 현재블록의 템플릿에 대해 상기 템플릿의 참조라인 버퍼에 상기 템플릿의 참조샘플들을 저장하는 단계, 여기서, 상기 참조라인 버퍼는, 상기 템플릿의 상단 참조라인 버퍼, 하단 참조라인 버퍼, 좌측 참조라인 버퍼, 및 우측 참조라인 버퍼의 전부 또는 일부를 포함하고, 상기 템플릿은 상단 템플릿 또는 좌측 템플릿 중 적어도 하나를 포함함;
    상기 템플릿의 참조샘플들을 이용하여 상기 MPM 리스트에 포함된 각 예측모드에 대해, 템플릿 예측자를 생성하는 단계;
    상기 템플릿 예측자와 상기 현재블록의 기복원 영역 간의 차이가 최소인 예측모드를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 예측모드에 따라 상기 현재블록의 예측블록을 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기록매체.
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