WO2025150899A1 - 영상 부호화/복호화 방법 및 비트스트림을 저장하는 기록 매체 - Google Patents

영상 부호화/복호화 방법 및 비트스트림을 저장하는 기록 매체

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WO2025150899A1
WO2025150899A1 PCT/KR2025/000457 KR2025000457W WO2025150899A1 WO 2025150899 A1 WO2025150899 A1 WO 2025150899A1 KR 2025000457 W KR2025000457 W KR 2025000457W WO 2025150899 A1 WO2025150899 A1 WO 2025150899A1
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current block
transformation
transform
region
prediction
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PCT/KR2025/000457
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임성원
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KT Corp
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KT Corp
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Publication date
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    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/12—Selection from among a plurality of transforms or standards, e.g. selection between discrete cosine transform [DCT] and sub-band transform or selection between H.263 and H.264
    • H04N19/122—Selection of transform size, e.g. 8x8 or 2x4x8 DCT; Selection of sub-band transforms of varying structure or type
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    • H04N19/625—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding using discrete cosine transform [DCT]
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    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
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Definitions

  • the present disclosure relates to a method and device for processing a video signal.
  • HD High Definition
  • UHD Ultra High Definition
  • the present disclosure aims to provide a method for rearranging residual samples/transform coefficients included in a non-rectangular region and a device therefor.
  • a video decoding method may include: a step of determining whether a partial transform is applied to a current block; a step of decoding residual coefficients belonging to a first area within the current block if the partial transform is applied to the current block; a step of inversely quantizing the residual coefficients within the first area; and a step of inversely transforming the inversely quantized residual coefficients within the first area to obtain residual samples.
  • a division direction of the current block may be one of a horizontal direction, a vertical direction, an upper-right diagonal direction, and an upper-left diagonal direction.
  • the values of residual coefficients belonging to the second area within the current block can be set to 0.
  • the first region when the current block is divided in the horizontal direction or the vertical direction, the first region may have a square shape, and when the current block is divided in the upper right diagonal direction or the upper left diagonal direction, the first region may have a triangular shape.
  • the starting point of the scan may be an inverse quantized residual coefficient located at a orthogonal vertex within the first region.
  • one of the plurality of scan type candidates can be adaptively selected based on at least one of the size, shape or position of the first region.
  • the inverse quantized residual coefficients can be rearranged into a two-dimensional rectangular shape.
  • each of the width and height of the two-dimensional square shape can have a value greater than or equal to the minimum value.
  • a computer-readable recording medium storing a bitstream generated by an image encoding method can be provided.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an image encoding device according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 4 is a flowchart of a method for restoring a residual block in a decoder.
  • FIGS 5 and 6 are drawings showing examples in which the second transformation is applied.
  • Figures 7 and 8 illustrate a second transformation based on an asymmetric second transformation kernel.
  • Figure 9 illustrates an example in which whether to encode information indicating whether to apply the second transformation is determined based on the position of the last non-zero coefficient.
  • Figure 12 is a drawing to explain an example in which partial transformation is applied to the current block.
  • Figure 15 shows an example in which the current block is divided diagonally.
  • Figure 16 shows an example of selecting residual samples for transformation within the current block.
  • Figure 18 shows an example of selecting residual samples for transformation within the current block.
  • Figure 19 shows an example in which selected residual samples are arranged in a two-dimensional form.
  • Figures 20 and 21 are flowcharts showing the operation of an encoder and a decoder when partial transformation is applied.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an image encoding device according to an embodiment of the present disclosure.
  • some components may not be essential components that perform essential functions in the present disclosure, but may be optional components that are merely used to improve performance.
  • the present disclosure may be implemented by including only essential components for implementing the essence of the present disclosure, excluding components that are merely used to improve performance, and a structure that includes only essential components, excluding optional components that are merely used to improve performance, is also included in the scope of the present disclosure.
  • the intra-screen prediction mode of the current prediction unit can be predicted from the intra-screen prediction modes of prediction units existing in the vicinity of the current prediction unit.
  • the prediction mode of the current prediction unit is predicted using mode information predicted from the surrounding prediction units, if the intra-screen prediction modes of the current prediction unit and the surrounding prediction units are the same, information indicating that the prediction modes of the current prediction unit and the surrounding prediction units are the same can be transmitted using predetermined flag information, and if the prediction modes of the current prediction unit and the surrounding prediction units are different, entropy encoding can be performed to encode the prediction mode information of the current block.
  • the entropy encoding unit (165) can encode various information such as residual value coefficient information of an encoding unit, block type information, prediction mode information, division unit information, prediction unit information, transmission unit information, motion vector information, reference frame information, block interpolation information, and filtering information from the rearrangement unit (160) and the prediction unit (120, 125).
  • the values quantized in the quantization unit (135) are inversely quantized and the values transformed in the transformation unit (130) are inversely transformed.
  • the residual values generated in the inverse quantization unit (140) and the inverse transformation unit (145) can be combined with the predicted prediction units predicted through the motion estimation unit, motion compensation unit, and intra-screen prediction unit included in the prediction unit (120, 125) to generate a reconstructed block.
  • Adaptive Loop Filtering can be performed based on the value compared between the filtered restored image and the original image. After dividing the pixels included in the image into a predetermined group, one filter to be applied to the group is determined, and filtering can be performed differentially for each group. Information related to whether to apply ALF can be transmitted by luminance signal for each coding unit (CU), and the shape and filter coefficient of the ALF filter to be applied can be different for each block. In addition, the same shape (fixed shape) of the ALF filter can be applied regardless of the characteristics of the target block.
  • ALF Adaptive Loop Filtering
  • the image decoding device (200) may include an entropy decoding unit (210), a reordering unit (215), an inverse quantization unit (220), an inverse transformation unit (225), a prediction unit (230, 235), a filter unit (240), and a memory (245).
  • the input bitstream can be decoded in the opposite procedure to that of the video encoding device.
  • the entropy decoding unit (210) can perform entropy decoding in a procedure opposite to that of performing entropy encoding in the entropy encoding unit of the video encoding device.
  • various methods such as Exponential Golomb, CAVLC (Context-Adaptive Variable Length Coding), and CABAC (Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding) can be applied in response to the method performed in the video encoding device.
  • the inverse quantization unit (220) can perform inverse quantization based on the quantization parameters provided from the encoding device and the coefficient values of the rearranged block.
  • the inverse transform unit (225) of the image decoding device can determine a transform matrix for the second inverse transform or a transform technique (e.g., DCT, DST, KLT) for the first inverse transform according to a plurality of pieces of information such as a prediction method, a size and shape of a current block, a prediction mode, and an intra-screen prediction direction.
  • a transform matrix for the second inverse transform or a transform technique e.g., DCT, DST, KLT
  • information for determining the transform matrix or the transform technique may be explicitly encoded and signaled.
  • the offset correction unit can perform offset correction on the restored image based on information such as the type of offset correction applied to the image during encoding and the offset value.
  • a current picture can be divided into multiple reference blocks.
  • a reference block can be called a Coding Tree Unit (CTU) or a Coding Tree Block (CTB).
  • CTU Coding Tree Unit
  • CTB Coding Tree Block
  • Inter prediction may be for removing duplicated data between pictures
  • intra prediction may be for removing duplicated data within a picture.
  • a prediction block of the current block may be generated from a reference picture, or an intra prediction mode of the current block may be determined, and then a prediction block of the current block may be generated from reference samples of the current block.
  • the motion information may include at least one of a motion vector, a reference picture index, and a prediction direction.
  • the original block and the predicted block can be differentiated to obtain a residual block.
  • FIG. 3 is a flowchart of a method for encoding a residual block in an encoder
  • FIG. 4 is a flowchart of a method for restoring a residual block in a decoder.
  • residual coefficients can be obtained by performing at least one of transformation or quantization on the residual block (S310, S320). If quantization is omitted for the residual block, the residual coefficients may mean transform coefficients obtained by transformation. Alternatively, if quantization is performed on the residual block, the residual coefficients may mean quantized transform coefficients obtained by quantizing transform coefficients.
  • the residual coefficient can be encoded (specifically, entropy encoded) and the encoded data can be transmitted to the decoder (S330).
  • an index indicating one of a plurality of transformation kernel candidates may be encoded/decoded.
  • the transformation kernel indicated by the index may be applied to both horizontal and vertical transformations of the current block.
  • the quantized transform block can be encoded.
  • the transform coefficients in the area where the second transform coefficients are not placed can be set to 0. That is, the values of the transform coefficients in the area where the second transform is not applied can be set to 0, and then quantization and encoding can be performed.
  • the first transform coefficients can be maintained as is.
  • Whether the second transform is allowed may be determined based on at least one of the encoding mode of the current block or the first transform kernel.
  • the encoding mode refers to intra prediction or inter prediction. For example, if the current block is encoded with intra prediction, the second transform may be allowed, whereas if the current block is encoded with inter prediction, the second transform may not be allowed.
  • Information indicating whether a second transformation has been performed on the current block can be individually encoded for each color component. For example, information indicating whether a second transformation has been performed can be encoded for each of the luma component (Y), the first chrominance component (Cb), and the second chrominance component (Cr).
  • the number of second transform coefficients equal to the number R of rows of the second transform kernel are generated.
  • the values of the remaining transform coefficients except for the second transform coefficients are all set to 0, so that there are no non-zero coefficients in the remaining area except for the area where the R second transform coefficients are rearranged.
  • the area where the R second transform coefficients are rearranged can be set as a restricted area.
  • the presence of a non-zero coefficient outside the restricted area indicates that the second transformation has not been applied to the current block. Accordingly, if the last non-zero coefficient exists outside the restricted area, the encoding of information indicating whether the second transformation has been applied to the current block can be omitted. For example, as in the example illustrated in (a) of Fig. 9, if the last non-zero coefficient exists outside the restricted area, the encoding of information indicating whether the second transformation has been applied can be omitted.
  • the decoder may also decide not to decrypt the information if the last non-zero coefficient is outside the restricted region, and not to apply the second inverse transform to the current block.
  • the encoding of the above information may be omitted and the second transformation may be applied necessarily.
  • the area to which the second transformation is applied can be set as a restricted area.
  • At least one of the size or shape of the restriction region may be adaptively determined based on at least one of the size, shape, first transform kernel or intra prediction mode of the current block.
  • Figure 10 illustrates examples of restricted area candidates for blocks of 4x4 size.
  • index information specifying one of the multiple restricted area candidates illustrated in Fig. 12 can be encoded.
  • the size or number of restricted area candidates may be set differently depending on the size of the current block.
  • one of the restriction region candidates can also be specified based on the size or shape of the current block.
  • the size of the second transform kernel can be adaptively selected.
  • a second transform kernel of a predefined size can be applied to all blocks.
  • a second transform kernel of a size of 16x48 can be used for all blocks. In this case, the second transform can be applied to 48 first transform coefficients.
  • the second transform may be applied to an area excluding a 4x4 sized sub-block at the lower right within an 8x8 sized block, as in the example illustrated in (a) of Fig. 11.
  • the second transform may be applied to the first transform coefficients included in the polygonal area illustrated in (a) of Fig. 11.
  • the second transformation may not be applied to the current block.
  • the upper left position of the current block and the upper left area of the area to which the second transformation is applied may be matched, and the second transformation may be applied only to the overlapping area between the current block and the area to which the second transformation is applied.
  • Figure 11 (b) shows an example in which the second transformation is performed only on the overlapping area.
  • the first transformation coefficients included in the overlapping area can be arranged in one dimension and then set as the input matrix for the second transformation.
  • the decoder can perform an inverse transformation for the second transformation (the second inverse transformation), and then perform an inverse transformation for the first transformation (the first inverse transformation) on the result of the second inverse transformation to derive a residual sample.
  • the second inverse transform can be performed based on the transpose matrix of the second transform kernel. For example, if the second transform kernel has a size of 8x48, the second inverse transform can be performed by a transform kernel of a size of 48x8.
  • the second transform coefficients generated by the second transform can be set as the input matrix of the second inverse transform.
  • an 8x1 input matrix consisting of 8 coefficients can be used when performing the second inverse transform.
  • the transform coefficients on which the second inverse transform is performed can be output by matrix multiplication between the transpose matrix of the second transform kernel and the input matrix.
  • 48 transform coefficients can be output by matrix multiplication between the transform kernel having a size of 48x8 and the input matrix having a size of 8x1.
  • the current block can be divided into two regions. For example, in the example illustrated in FIG. 12, the current block is vertically divided to generate a first region R0 of size (W0xH) and a second region R1 of size ((W-W0)xH).
  • each region may be called a sub-block, a transform block, or a sub-partition.
  • the value of the residual coefficients may be set to 0, and information about the residual coefficients may not be encoded/decoded.
  • information indicating whether a partial transformation is applied to the current block could be a 1-bit flag.
  • the current block is divided into an asymmetrical shape
  • information indicating the location of the smaller and larger regions among the two regions within the current block may be additionally required. Accordingly, if the current block is divided into an asymmetrical shape, information indicating whether the left region or the upper region is larger than the right region or the lower region may be additionally encoded/decoded.
  • the transformation/inverse transformation may be applied to a larger area (e.g., a 3/4 area) among the two areas, and the transformation/inverse transformation may not be applied to a smaller area (e.g., a 1/4 area).
  • residual samples belonging to some areas within the reconstructed residual block are obtained by performing at least one of entropy decoding, inverse quantization, or inverse transformation, whereas residual samples belonging to the residual area can all be set to 0 without entropy decoding, inverse quantization, and inverse transformation.
  • Figure 15 shows an example in which the current block is divided diagonally.
  • the current block can be divided into two regions along the upper right diagonal direction or the upper left diagonal direction.
  • information indicating the split direction of the current block can be encoded/decoded.
  • the information indicating the split direction can be set to indicate one of the vertical direction, the horizontal direction, the upper right diagonal direction, or the upper left diagonal direction.
  • the number of components constituting the transformation kernel for transformation/inverse transformation is expressed as an exponent of 2, and accordingly, the number of residual samples/transform coefficients on which transformation/inverse transformation is performed can also be expressed as an exponent of 2.
  • a predetermined scan order can be applied to determine the residual samples/transform coefficients on which transformation/inverse transformation is performed.
  • Figure 16 shows an example of selecting residual samples for transformation within the current block.
  • the residual samples to which the transformation/inverse transformation is applied can be selected by applying a zigzag scan from the residual samples at the upper left position within the area where the transformation is performed. For example, as in the illustrated example, if the current block is 8x8, half of the residual samples within the current block can be determined as the target of the transformation.
  • the residual samples to be transformed can be determined through a scan starting from the residual sample at the lower left position in the region (r56 in Fig. 16) as a starting point.
  • the residual samples to be transformed can be determined through a scan starting from the residual sample at the upper right position in the region (r7 in Fig. 16) as a starting point.
  • Figure 17 shows an example of a case where the division form of the current block, which is divided diagonally, is asymmetric.
  • two regions with an asymmetric shape can be created by dividing the current block based on a diagonal line that does not pass through the two diagonals of the current block.
  • the position information of the division line may be additionally encoded/decoded.
  • the information may be an index indicating one of a plurality of candidate positions, and the plurality of candidate positions may include a symmetric division position ((a) of FIG. 16), a position moved in the upper left direction from the symmetric division position ((a) of FIG. 17), and a position moved in the lower right direction from the symmetric division position ((b) of FIG. 17).
  • the current block can be divided in the horizontal direction for applying the partial transform.
  • the current block can be divided in the vertical direction for applying the partial transform.
  • the division direction of the current block for applying the partial transform can be the same as the division direction of the current block for prediction.
  • r0 to r63 represent residual samples within the current block.
  • 16 residual samples can be selected in a zigzag scan order from the residual sample r0 at the upper left position within the current block, as in the example illustrated in Fig. 18.
  • information indicating one of multiple scan types may be encoded and signaled.
  • the selected residual samples can be arranged in one dimension and then the transformation can be performed.
  • the residual samples from r0 to r28 selected according to the zigzag scan can be arranged in one dimension and then the transformation can be performed.
  • the selected residual samples can be arranged in two dimensions and then transformed.
  • Figure 19 shows an example in which selected residual samples are arranged in a two-dimensional form.
  • the number of residual samples selected for transformation is assumed to be 32.
  • the 32 residual samples can be arranged in an 8x4 or 4x8 format to perform the transformation.
  • the decoder can rearrange the transform coefficients as instructed by the information.
  • the width and height can be set to be greater than or equal to a minimum value.
  • the width and height can be set to a value greater than or equal to 4.
  • the array form or array size of the residual samples may be different between the first transformation and the second transformation.
  • the residual samples may be arranged in two dimensions, while for the second transformation, the first transformation coefficients may be arranged in one dimension.
  • the encoder can divide the current block into a first region and a second region, and perform transformation only on residual samples belonging to the first region to generate transformation coefficients (S2010, S2020).
  • Transform coefficients can be quantized to generate residual coefficients, and information related to the generated residual coefficients and partial transforms can be encoded (S2030, S2040).
  • the values of the residual coefficients in the second region can all be set to 0, and thus, entropy encoding for the residual coefficients in the second region can be omitted.
  • the decoder decodes information related to partial transformation, and if it is determined that partial transformation is applied to the current block, the current block can be divided into a first region and a second region (S2110, S2120).
  • the residual coefficients belonging to the first domain can be decoded, and the decoded residual coefficients can be dequantized (S2130).
  • residual samples can be obtained (S2140).
  • the values of residual coefficients or residual samples in the second region can all be set to 0, and for the second region, entropy decoding of residual coefficients can be omitted.
  • each of the components (e.g., units, modules, etc.) constituting the block diagram in the above-described disclosure may be implemented as a hardware device or software, or a plurality of components may be combined to be implemented as a single hardware device or software.
  • the hardware device may include at least one of a processor for performing a calculation, a memory for storing data, a transmitter for transmitting data, and a receiver for receiving data.
  • the above-described disclosure may be implemented in the form of program commands that can be executed through various computer components and recorded on a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium may include program commands, data files, data structures, etc., singly or in combination.

Landscapes

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  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Discrete Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

본 개시에 따른 영상 복호화 방법은, 현재 블록에 부분 변환이 적용되는지 여부를 결정하는 단계; 상기 현재 블록에 부분 변환이 적용되는 경우, 상기 현재 블록 내 제1 영역에 속하는 잔차 계수들을 복호화하는 단계; 상기 제1 영역 내 상기 잔차 계수들을 역양자화하는 단계; 및 상기 제1 영역 내 역양자화된 잔차 계수들을 역변환하여, 잔차 샘플들을 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 현재 블록에 상기 부분 변환이 적용되는 경우, 상기 현재 블록의 분할 방향은, 수평 방향, 수직 방향, 우상단 대각 방향 및 좌상단 대각 방향 중 하나일 수 있다.

Description

영상 부호화/복호화 방법 및 비트스트림을 저장하는 기록 매체
본 개시는 비디오 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 영상 및 UHD(Ultra High Definition) 영상과 같은 고해상도, 고품질의 영상에 대한 수요가 다양한 응용 분야에서 증가하고 있다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상 데이터에 비해 상대적으로 데이터량이 증가하기 때문에 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 데이터를 전송하거나 기존의 저장 매체를 이용해 저장하는 경우, 전송 비용과 저장 비용이 증가하게 된다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질화 됨에 따라 발생하는 이러한 문제들을 해결하기 위해서는 고효율의 영상 압축 기술들이 활용될 수 있다.
영상 압축 기술로 현재 픽쳐의 이전 또는 이후 픽쳐로부터 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 화면 간 예측 기술, 현재 픽쳐 내의 화소 정보를 이용하여 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 화면 내 예측 기술, 출현 빈도가 높은 값에 짧은 부호를 할당하고 출현 빈도가 낮은 값에 긴 부호를 할당하는 엔트로피 부호화 기술 등 다양한 기술이 존재하고 이러한 영상 압축 기술을 이용해 영상 데이터를 효과적으로 압축하여 전송 또는 저장할 수 있다.
한편, 고해상도 영상에 대한 수요가 증가함과 함께, 새로운 영상 서비스로서 입체 영상 컨텐츠에 대한 수요도 함께 증가하고 있다. 고해상도 및 초고해상도의 입체 영상 콘텐츠를 효과적으로 제공하기 위한 비디오 압축 기술에 대하여 논의가 진행되고 있다.
본 개시는, 현재 블록의 일부 영역에 대해서만 변환/역변환을 적용하는 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시는, 현재 블록에 부분 변환을 적용함에 있어서, 현재 블록을 대각 방향으로 이분할하는 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시는, 비사각 형태 영역에 포함된 잔차 샘플들/변환 계수들을 재배열하는 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법은, 현재 블록에 부분 변환이 적용되는지 여부를 결정하는 단계; 상기 현재 블록에 부분 변환이 적용되는 경우, 상기 현재 블록 내 제1 영역에 속하는 잔차 계수들을 복호화하는 단계; 상기 제1 영역 내 상기 잔차 계수들을 역양자화하는 단계; 및 상기 제1 영역 내 역양자화된 잔차 계수들을 역변환하여, 잔차 샘플들을 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 현재 블록에 상기 부분 변환이 적용되는 경우, 상기 현재 블록의 분할 방향은, 수평 방향, 수직 방향, 우상단 대각 방향 및 좌상단 대각 방향 중 하나일 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 현재 블록 내 제2 영역에 속하는 잔차 계수들의 값은 0으로 설정될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 현재 블록이 상기 수평 방향 또는 상기 수직 방향으로 분할되는 경우, 상기 제1 영역은 사각 형태이고, 상기 현재 블록이 상기 우상단 대각 방향 또는 상기 좌상단 대각 방향으로 분할되는 경우, 상기 제1 영역은 삼각 형태일 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 삼각 형태인 상기 제1 영역 내 역양자화된 잔차 계수들은, 기 결정된 스캔 순서에 따라 재배열될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법에 있어서, 스캔의 시작점은, 상기 제1 영역 내 직각인 꼭지점에 위치하는 역양자화된 잔차 계수일 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 스캔 순서는, 복수의 스캔 타입 후보들 중에서 선택될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 제1 영역의 크기, 형태 또는 위치 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 상기 복수의 스캔 타입 후보들 중 하나가 선택될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 역양자화된 잔차 계수들은, 2차원 사각 형태로 재배열될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 2차원 사각 형태의 너비 및 높이 각각은, 최소값 이상의 값을 가질 수 있다.
본 개시에 따른 영상 부호화 방법은, 현재 블록 내 제1 영역의 잔차 샘플들에 대해 변환을 적용하는 단계; 상기 변환에 의해 획득된 변환 계수들을 양자화하는 단계; 및 상기 양자화에 의해 획득된 잔차 계수들을 부호화하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 현재 블록에 대한 부분 변환 정보가 부호화되고, 상기 현재 블록에 상기 부분 변환이 적용되는 경우, 상기 현재 블록의 분할 방향은, 수평 방향, 수직 방향, 우상단 대각 방향 및 좌상단 대각 방향 중 하나일 수 있다.
본 개시에 의하면, 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체가 제공될 수 있다.
본 개시에 의하면, 영상 복호화 방법 또는 영상 부호화 방법 수행을 위한 명령어를 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체가 제공될 수 있다.
본 개시에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 개시의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 개시에 의하면, 현재 블록의 일부 영역에 대해서만 변환/역변환을 적용함으로써, 부호화/복호화되는 데이터량을 감축시킬 수 있는 효과가 있다.
본 개시에 의하면, 현재 블록에 부분 변환을 적용함에 있어서, 현재 블록을 대각 방향으로 이분할함으로써, 부호화/복호화 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
본 개시에 의하면, 비사각 형태 영역에 포함된 잔차 샘플들/변환 계수들을 재배열함으로써, 변환에 의한 압축 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은, 부호화기에서 잔차 블록을 부호화하는 방법의 흐름도이다.
도 4는 복호화기에서 잔차 블록을 복원하는 방법의 흐름도이다.
도 5 및 도 6은 제2 변환이 적용되는 예를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 비대칭 형태의 제2 변환 커널에 기초한 제2 변환을 예시한 것이다.
도 9는 마지막 0이 아닌 계수의 위치에 기초하여, 제2 변환의 적용 여부를 나타내는 정보의 부호화 여부가 결정되는 예를 나타낸 것이다.
도 10는 4x4 크기의 블록에 대한 제한 영역 후보들을 예시한 것이다.
도 11은 기 정의된 크기의 제2 변환 커널이 적용되는 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 현재 블록에 부분 변환이 적용되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13 및 도 14는 현재 블록의 분할 타입들을 도시한 것이다.
도 15는 현재 블록이 대각 방향으로 분할되는 예를 나타낸 것이다.
도 16은 현재 블록 내 변환을 위한 잔차 샘플들을 선택하는 예를 나타낸 것이다.
도 17은 대각 방향으로 분할되는 현재 블록의 분할 형태가 비대칭 형태인 경우의 예를 나타낸 것이다.
도 18은 현재 블록 내 변환을 위한 잔차 샘플들을 선택하는 예를 나타낸 것이다.
도 19는 선택된 잔차 샘플들이 2차원 형태로 배열되는 예를 나타낸 것이다.
도 20 및 도 21은 부분 변환이 적용되는 경우, 부호화기 및 복호화기의 동작을 나타낸 흐름도이다.
본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 개시의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 영상 부호화 장치(100)는 픽쳐 분할부(110), 예측부(120, 125), 변환부(130), 양자화부(135), 재정렬부(160), 엔트로피 부호화부(165), 역양자화부(140), 역변환부(145), 필터부(150) 및 메모리(155)를 포함할 수 있다.
도 1에 나타난 각 구성부들은 영상 부호화 장치에서 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시한 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 개시의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 개시의 권리범위에 포함된다.
또한, 일부의 구성 요소는 본 개시에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 개시는 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 개시의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 개시의 권리범위에 포함된다.
픽쳐 분할부(110)는 입력된 픽쳐를 적어도 하나의 처리 단위로 분할할 수 있다. 이때, 처리 단위는 예측 단위(Prediction Unit: PU)일 수도 있고, 변환 단위(Transform Unit: TU)일 수도 있으며, 부호화 단위(Coding Unit: CU)일 수도 있다. 픽쳐 분할부(110)에서는 하나의 픽쳐에 대해 복수의 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 조합으로 분할하고 소정의 기준(예를 들어, 비용 함수)으로 하나의 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위 조합을 선택하여 픽쳐를 부호화 할 수 있다.
예를 들어, 하나의 픽쳐는 복수개의 부호화 단위로 분할될 수 있다. 픽쳐에서 부호화 단위를 분할하기 위해서는 쿼드 트리(Quad Tree), 터너리 트리 (Ternary Tree), 또는 바이너리 트리(Binary Tree) 와 같은 재귀적인 트리 구조를 사용할 수 있는데 하나의 영상 또는 최대 크기 부호화 단위(largest coding unit)를 루트로 하여 다른 부호화 단위로 분할되는 부호화 유닛은 분할된 부호화 단위의 개수만큼의 자식 노드를 가지고 분할될 수 있다. 일정한 제한에 따라 더 이상 분할되지 않는 부호화 단위는 리프 노드가 된다. 일 예로, 하나의 코딩 유닛에 대해 쿼드 트리 분할이 적용되는 것으로 가정하는 경우, 하나의 부호화 단위는 최대 4개의 다른 부호화 단위로 분할될 수 있다.
이하, 본 개시의 실시예에서는 부호화 단위는 부호화를 수행하는 단위의 의미로 사용할 수도 있고, 복호화를 수행하는 단위의 의미로 사용할 수도 있다.
예측 단위는 하나의 부호화 단위 내에서 동일한 크기의 적어도 하나의 정사각형 또는 직사각형 등의 형태를 가지고 분할된 것일 수도 있고, 하나의 부호화 단위 내에서 분할된 예측 단위 중 어느 하나의 예측 단위가 다른 하나의 예측 단위와 상이한 형태 및/또는 크기를 가지도록 분할된 것일 수도 있다.
화면내 예측시, 변환 단위와 예측 단위가 동일하게 설정될 수 있다. 이때, 부호화 유닛을 복수의 변환 단위들로 분할한 뒤, 각 변환 단위마다 화면내 예측을 수행할 수도 있다. 부호화 유닛은, 수평 방향 또는 수직 방향으로 분할될 수 있다. 부호화 단위를 분할하여 생성되는 변환 단위들의 개수는 부호화 단위의 크기에 따라, 2개 또는 4개일 수 있다. 또는, 변환 단위의 크기가 작은 경우, 복수의 변환 단위들을 하나의 예측 단위로 설정할 수도 있다.
예측부(120, 125)는 화면간 예측을 수행하는 화면간 예측부(120)와 화면내 예측을 수행하는 화면내 예측부(125)를 포함할 수 있다. 부호화 단위에 대해 화면간 예측을 사용할 것인지 또는 화면내 예측을 수행할 것인지를 결정하고, 각 예측 방법에 따른 구체적인 정보(예컨대, 참조 샘플 라인, 화면내 예측 모드, 움직임 벡터, 참조 픽쳐 등)를 결정할 수 있다. 이때, 예측이 수행되는 처리 단위와 예측 방법 및 구체적인 내용이 정해지는 처리 단위는 다를 수 있다. 예컨대, 예측의 방법과 예측 모드 등은 부호화 단위로 결정되고, 예측의 수행은 예측 단위 또는 변환 단위로 수행될 수도 있다. 생성된 예측 블록과 원본 블록 사이의 잔차값(잔차 블록)은 변환부(130)로 입력될 수 있다. 또한, 예측을 위해 사용한 예측 모드 정보, 움직임 벡터 정보 등은 잔차값과 함께 엔트로피 부호화부(165)에서 부호화되어 복호화 장치에 전달될 수 있다. 특정한 부호화 모드를 사용할 경우, 예측부(120, 125)를 통해 예측 블록을 생성하지 않고, 원본 블록을 그대로 부호화하여 복호화부에 전송하는 것도 가능하다.
화면간 예측부(120)는 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐의 정보를 기초로 예측 단위를 예측할 수도 있고, 경우에 따라서는 현재 픽쳐 내의 부호화가 완료된 일부 영역의 정보를 기초로 예측 단위를 예측할 수도 있다. 화면간 예측부(120)는 참조 픽쳐 보간부, 움직임 예측부, 움직임 보상부를 포함할 수 있다.
참조 픽쳐 보간부에서는 메모리(155)로부터 참조 픽쳐 정보를 제공받고 참조 픽쳐에서 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성할 수 있다. 휘도 화소의 경우, 1/4 화소 단위로 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성하기 위해 필터 계수를 달리하는 DCT 기반의 8탭 보간 필터(DCT-based Interpolation Filter)가 사용될 수 있다. 색차 신호의 경우 1/8 화소 단위로 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성하기 위해 필터 계수를 달리하는 DCT 기반의 4탭 보간 필터(DCT-based Interpolation Filter)가 사용될 수 있다.
움직임 예측부는 참조 픽쳐 보간부에 의해 보간된 참조 픽쳐를 기초로 움직임 예측을 수행할 수 있다. 움직임 벡터를 산출하기 위한 방법으로 FBMA(Full search-based Block Matching Algorithm), TSS(Three Step Search), NTS(New Three-Step Search Algorithm) 등 다양한 방법이 사용될 수 있다. 움직임 벡터는 보간된 화소를 기초로 1/2 또는 1/4 화소 단위의 움직임 벡터값을 가질 수 있다. 움직임 예측부에서는 움직임 예측 방법을 다르게 하여 현재 예측 단위를 예측할 수 있다. 움직임 예측 방법으로 스킵(Skip) 방법, 머지(Merge) 방법, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 방법, 화면내 블록 카피(Intra Block Copy) 방법 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.
화면내 예측부(125)는 현재 픽쳐 내의 화소 정보인 참조 픽셀 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다. 복수의 참조 픽셀 라인들 중 선택된 하나로부터 참조 픽셀 정보를 유도할 수 있다. 복수의 참조 픽셀 라인들 중 N번째 참조 픽셀 라인은, 현재 블록 내 좌상단 픽셀과의 x축 차분이 N인 좌측 픽셀들 및 상기 좌상단 픽셀과의 y축 차분이 N인 상단 픽셀들을 포함할 수 있다. 현재 블록이 선택할 수 있는 참조 픽셀 라인들의 개수는, 1개, 2개, 3개 또는 4개일 수 있다.
현재 예측 단위의 주변 블록이 화면간 예측을 수행한 블록이어서, 참조 픽셀이 화면간 예측을 수행한 픽셀일 경우, 화면간 예측을 수행한 블록에 포함되는 참조 픽셀을 주변의 화면내 예측을 수행한 블록의 참조 픽셀 정보로 대체하여 사용할 수 있다. 즉, 참조 픽셀이 가용하지 않는 경우, 가용하지 않은 참조 픽셀 정보를 가용한 참조 픽셀들 중 적어도 하나의 정보로 대체하여 사용할 수 있다.
화면내 예측에서 예측 모드는 참조 픽셀 정보를 예측 방향에 따라 사용하는 방향성 예측 모드와 예측을 수행시 방향성 정보를 사용하지 않는 비방향성 모드를 가질 수 있다. 휘도 정보를 예측하기 위한 모드와 색차 정보를 예측하기 위한 모드가 상이할 수 있고, 색차 정보를 예측하기 위해 휘도 정보를 예측하기 위해 사용된 화면내 예측 모드 정보 또는 예측된 휘도 신호 정보를 활용할 수 있다.
화면내 예측을 수행할 때 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 동일할 경우, 예측 단위의 좌측에 존재하는 픽셀, 좌측 상단에 존재하는 픽셀, 상단에 존재하는 픽셀을 기초로 예측 단위에 대한 화면내 예측을 수행할 수 있다.
화면내 예측 방법은 예측 모드에 따라 참조 화소에 스무딩(Smoothing) 필터를 적용한 후 예측 블록을 생성할 수 있다. 선택된 참조 픽셀 라인에 따라, 스무딩 필터의 적용 여부가 결정될 수 있다.
화면내 예측 방법을 수행하기 위해 현재 예측 단위의 화면내 예측 모드는 현재 예측 단위의 주변에 존재하는 예측 단위의 화면내 예측 모드로부터 예측할 수 있다. 주변 예측 단위로부터 예측된 모드 정보를 이용하여 현재 예측 단위의 예측 모드를 예측하는 경우, 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 화면내 예측 모드가 동일하면 소정의 플래그 정보를 이용하여 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 예측 모드가 동일하다는 정보를 전송할 수 있고, 만약 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 예측 모드가 상이하면 엔트로피 부호화를 수행하여 현재 블록의 예측 모드 정보를 부호화할 수 있다.
또한, 예측부(120, 125)에서 생성된 예측 단위를 기초로 예측을 수행한 예측 단위와 예측 단위의 원본 블록과 차이값인 잔차값(Residual) 정보를 포함하는 잔차 블록이 생성될 수 있다. 생성된 잔차 블록은 변환부(130)로 입력될 수 있다.
변환부(130)에서는 원본 블록과 예측부(120, 125)를 통해 생성된 예측 단위의 잔차값(residual)정보를 포함한 잔차 블록을 DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), KLT와 같은 변환 방법을 사용하여 변환시킬 수 있다. 잔차 블록을 변환하기 위해 DCT를 적용할지, DST를 적용할지 또는 KLT를 적용할지는, 변환 단위의 크기, 변환 단위의 형태, 예측 단위의 예측 모드 또는 예측 단위의 화면내 예측 모드 정보 중 적어도 하나를 기초로 결정할 수 있다. 한편, 수평 방향 및 수직 방향을 분리하여, 변환이 수행될 수 있다.
수평 방향 및 수직 방향에 대한 변환을 수행한 이후, 2차 변환을 수행할 수 있다. 2차 변환은, 수평 방향 및 수직 방향이 분리되지 않은 형태일 수 있다. 1차 변환에 의해 획득된 변환 계수들에 대해 2차 변환을 수행하여, 최종 변환 계수들을 생성할 수 있다. 한편, 2차 변환에 의해 출력되는 최종 변환 계수들의 개수는, 2차 변환을 위해 입력되는 변환 계수들의 개수 보다 작을 수도 있다. 구체적으로, 열 및 행의 개수가 상이한, 축소된 변환 매트릭스를 이용하여 2차 변환을 수행할 수 있다.
양자화부(135)는 변환부(130)에서 주파수 영역으로 변환된 값들을 양자화할 수 있다. 블록에 따라 또는 영상의 중요도에 따라 양자화 계수는 변할 수 있다. 양자화부(135)에서 산출된 값은 역양자화부(140)와 재정렬부(160)에 제공될 수 있다.
재정렬부(160)는 양자화된 잔차값에 대해 계수값의 재정렬을 수행할 수 있다.
재정렬부(160)는 계수 스캐닝(Coefficient Scanning) 방법을 통해 2차원의 블록 형태 계수를 1차원의 벡터 형태로 변경할 수 있다. 예를 들어, 재정렬부(160)에서는 지그-재그 스캔(Zig-Zag Scan)방법을 이용하여 DC 계수부터 고주파수 영역의 계수까지 스캔하여 1차원 벡터 형태로 변경시킬 수 있다. 변환 단위의 크기 및 화면내 예측 모드에 따라 지그-재그 스캔 대신 2차원의 블록 형태 계수를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔, 또는 2차원의 블록 형태 계수를 대각 방향으로 스캔하는 대각 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 단위의 크기 및 화면내 예측 모드에 따라 지그-재그 스캔, 수직 방향 스캔, 수평 방향 스캔 또는 대각 스캔 중 어떠한 스캔 방법이 사용될지 여부를 결정할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)는 재정렬부(160)에 의해 산출된 값들을 기초로 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 엔트로피 부호화는 예를 들어, 지수 골롬(Exponential Golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 다양한 부호화 방법을 사용할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)는 재정렬부(160) 및 예측부(120, 125)로부터 부호화 단위의 잔차값 계수 정보 및 블록 타입 정보, 예측 모드 정보, 분할 단위 정보, 예측 단위 정보 및 전송 단위 정보, 움직임 벡터 정보, 참조 프레임 정보, 블록의 보간 정보, 필터링 정보 등 다양한 정보를 부호화할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)에서는 재정렬부(160)에서 입력된 부호화 단위의 계수값을 엔트로피 부호화할 수 있다.
역양자화부(140) 및 역변환부(145)에서는 양자화부(135)에서 양자화된 값들을 역양자화하고 변환부(130)에서 변환된 값들을 역변환한다. 역양자화부(140) 및 역변환부(145)에서 생성된 잔차값(Residual)은 예측부(120, 125)에 포함된 움직임 추정부, 움직임 보상부 및 화면내 예측부를 통해서 예측된 예측 단위와 합쳐져 복원 블록(Reconstructed Block)을 생성할 수 있다.
필터부(150)는 디블록킹 필터, 오프셋 보정부, ALF(Adaptive Loop Filter)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
디블록킹 필터는 복원된 픽쳐에서 블록간의 경계로 인해 생긴 블록 왜곡을 제거할 수 있다. 디블록킹을 수행할지 여부를 판단하기 위해 블록에 포함된 몇 개의 열 또는 행에 포함된 픽셀을 기초로 현재 블록에 디블록킹 필터 적용할지 여부를 판단할 수 있다. 블록에 디블록킹 필터를 적용하는 경우 필요한 디블록킹 필터링 강도에 따라 강한 필터(Strong Filter) 또는 약한 필터(Weak Filter)를 적용할 수 있다. 또한 디블록킹 필터를 적용함에 있어 수직 필터링 및 수평 필터링 수행시 수평 방향 필터링 및 수직 방향 필터링이 병행 처리되도록 할 수 있다.
오프셋 보정부는 디블록킹을 수행한 영상에 대해 픽셀 단위로 원본 영상과의 오프셋을 보정할 수 있다. 특정 픽쳐에 대한 오프셋 보정을 수행하기 위해 영상에 포함된 픽셀을 일정한 수의 영역으로 구분한 후 오프셋을 수행할 영역을 결정하고 해당 영역에 오프셋을 적용하는 방법 또는 각 픽셀의 에지 정보를 고려하여 오프셋을 적용하는 방법을 사용할 수 있다.
ALF(Adaptive Loop Filtering)는 필터링한 복원 영상과 원래의 영상을 비교한 값을 기초로 수행될 수 있다. 영상에 포함된 픽셀을 소정의 그룹으로 나눈 후 해당 그룹에 적용될 하나의 필터를 결정하여 그룹마다 차별적으로 필터링을 수행할 수 있다. ALF를 적용할지 여부에 관련된 정보는 휘도 신호는 부호화 단위(Coding Unit, CU) 별로 전송될 수 있고, 각각의 블록에 따라 적용될 ALF 필터의 모양 및 필터 계수는 달라질 수 있다. 또한, 적용 대상 블록의 특성에 상관없이 동일한 형태(고정된 형태)의 ALF 필터가 적용될 수도 있다.
메모리(155)는 필터부(150)를 통해 산출된 복원 블록 또는 픽쳐를 저장할 수 있고, 저장된 복원 블록 또는 픽쳐는 화면간 예측을 수행 시 예측부(120, 125)에 제공될 수 있다.
도 2는 본 개시의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 영상 복호화 장치(200)는 엔트로피 복호화부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230, 235), 필터부(240), 메모리(245)가 포함될 수 있다.
영상 부호화 장치에서 영상 비트스트림이 입력된 경우, 입력된 비트스트림은 영상 부호화 장치와 반대의 절차로 복호화될 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)는 영상 부호화 장치의 엔트로피 부호화부에서 엔트로피 부호화를 수행한 것과 반대의 절차로 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다. 예를 들어, 영상 부호화 장치에서 수행된 방법에 대응하여 지수 골롬(Exponential Golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 다양한 방법이 적용될 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)에서는 부호화 장치에서 수행된 화면내 예측 및 화면간 예측에 관련된 정보를 복호화할 수 있다.
재정렬부(215)는 엔트로피 복호화부(210)에서 엔트로피 복호화된 비트스트림을 부호화부에서 재정렬한 방법을 기초로 재정렬을 수행할 수 있다. 1차원 벡터 형태로 표현된 계수들을 다시 2차원의 블록 형태의 계수로 복원하여 재정렬할 수 있다. 재정렬부(215)에서는 부호화부에서 수행된 계수 스캐닝에 관련된 정보를 제공받고 해당 부호화부에서 수행된 스캐닝 순서에 기초하여 역으로 스캐닝하는 방법을 통해 재정렬을 수행할 수 있다.
역양자화부(220)는 부호화 장치에서 제공된 양자화 파라미터와 재정렬된 블록의 계수값을 기초로 역양자화를 수행할 수 있다.
역변환부(225)는 영상 부호화 장치에서 수행한 양자화 결과에 대해 변환부에서 수행한 변환의 역변환을 수행할 수 있다. 즉, 2차 변환의 역변환(2차 역변환) 또는, DCT, DST, 및 KLT에 대한 역변환(즉, 1차 역변환) 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 역변환은 영상 부호화 장치에서 결정된 전송 단위를 기초로 수행될 수 있다. 영상 복호화 장치의 역변환부(225)에서는 예측 방법, 현재 블록의 크기, 형태, 예측 모드 및 화면내 예측 방향 등 복수의 정보에 따라 2차 역변환을 위한 변환 매트릭스 또는 1차 역변환을 위한 변환 기법(예를 들어, DCT, DST, KLT)을 결정할 수 있다. 또는, 변환 매트릭스 또는 변환 기법을 결정하기 위한 정보가 명시적으로 부호화되어 시그날링될 수도 있다.
예측부(230, 235)는 엔트로피 복호화부(210)에서 제공된 예측 블록 생성 관련 정보와 메모리(245)에서 제공된 이전에 복호화된 블록 또는 픽쳐 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다.
전술한 바와 같이 영상 부호화 장치에서의 동작과 동일하게 화면내 예측을 수행시 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 동일할 경우, 예측 단위의 좌측에 존재하는 픽셀, 좌측 상단에 존재하는 픽셀, 상단에 존재하는 픽셀을 기초로 예측 단위에 대한 화면내 예측을 수행하지만, 화면내 예측을 수행시 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 상이할 경우, 변환 단위를 기초로 한 참조 픽셀을 이용하여 화면내 예측을 수행할 수 있다. 또한, 최소 부호화 단위에 대해서만 NxN 분할을 사용하는 화면내 예측을 사용할 수도 있다.
예측부(230, 235)는 예측 단위 판별부, 화면간 예측부 및 화면내 예측부를 포함할 수 있다. 예측 단위 판별부는 엔트로피 복호화부(210)에서 입력되는 예측 단위 정보, 화면내 예측 방법의 예측 모드 정보, 화면간 예측 방법의 움직임 예측 관련 정보 등 다양한 정보를 입력 받고 현재 부호화 단위에서 예측 단위를 구분하고, 예측 단위가 화면간 예측을 수행하는지 아니면 화면내 예측을 수행하는지 여부를 판별할 수 있다. 화면간 예측부(230)는 영상 부호화 장치에서 제공된 현재 예측 단위의 화면간 예측에 필요한 정보를 이용해 현재 예측 단위가 포함된 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐에 포함된 정보를 기초로 현재 예측 단위에 대한 화면간 예측을 수행할 수 있다. 또는, 현재 예측 단위가 포함된 현재 픽쳐 내에서 기-복원된 일부 영역의 정보를 기초로 화면간 예측을 수행할 수도 있다.
화면간 예측을 수행하기 위해 부호화 단위를 기준으로 해당 부호화 단위에 포함된 예측 단위의 움직임 예측 방법이 스킵 모드(Skip Mode), 머지 모드(Merge 모드), AMVP 모드(AMVP Mode), 화면내 블록 카피 모드 중 어떠한 방법인지 여부를 판단할 수 있다.
화면내 예측부(235)는 현재 픽쳐 내의 화소 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다. 예측 단위가 화면내 예측을 수행한 예측 단위인 경우, 영상 부호화 장치에서 제공된 예측 단위의 화면내 예측 모드 정보를 기초로 화면내 예측을 수행할 수 있다. 화면내 예측부(235)에는 AIS(Adaptive Intra Smoothing) 필터, 참조 화소 보간부, DC 필터를 포함할 수 있다. AIS 필터는 현재 블록의 참조 화소에 필터링을 수행하는 부분으로써 현재 예측 단위의 예측 모드에 따라 필터의 적용 여부를 결정하여 적용할 수 있다. 영상 부호화 장치에서 제공된 예측 단위의 예측 모드 및 AIS 필터 정보를 이용하여 현재 블록의 참조 화소에 AIS 필터링을 수행할 수 있다. 현재 블록의 예측 모드가 AIS 필터링을 수행하지 않는 모드일 경우, AIS 필터는 적용되지 않을 수 있다.
참조 화소 보간부는 예측 단위의 예측 모드가 참조 화소를 보간한 화소값을 기초로 화면내 예측을 수행하는 예측 단위일 경우, 참조 화소를 보간하여 정수값 이하의 화소 단위의 참조 화소를 생성할 수 있다. 현재 예측 단위의 예측 모드가 참조 화소를 보간하지 않고 예측 블록을 생성하는 예측 모드일 경우 참조 화소는 보간되지 않을 수 있다. DC 필터는 현재 블록의 예측 모드가 DC 모드일 경우 필터링을 통해서 예측 블록을 생성할 수 있다.
복원된 블록 또는 픽쳐는 필터부(240)로 제공될 수 있다. 필터부(240)는 디블록킹 필터, 오프셋 보정부, ALF를 포함할 수 있다.
영상 부호화 장치로부터 해당 블록 또는 픽쳐에 디블록킹 필터를 적용하였는지 여부에 대한 정보 및 디블록킹 필터를 적용하였을 경우, 강한 필터를 적용하였는지 또는 약한 필터를 적용하였는지에 대한 정보를 제공받을 수 있다. 영상 복호화 장치의 디블록킹 필터에서는 영상 부호화 장치에서 제공된 디블록킹 필터 관련 정보를 제공받고 영상 복호화 장치에서 해당 블록에 대한 디블록킹 필터링을 수행할 수 있다.
오프셋 보정부는 부호화시 영상에 적용된 오프셋 보정의 종류 및 오프셋 값 정보 등을 기초로 복원된 영상에 오프셋 보정을 수행할 수 있다.
ALF는 부호화 장치로부터 제공된 ALF 적용 여부 정보, ALF 계수 정보 등을 기초로 부호화 단위에 적용될 수 있다. 이러한 ALF 정보는 특정한 파라메터 셋에 포함되어 제공될 수 있다.
메모리(245)는 복원된 픽쳐 또는 블록을 저장하여 참조 픽쳐 또는 참조 블록으로 사용할 수 있도록 할 수 있고 또한 복원된 픽쳐를 출력부로 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이 이하, 본 개시의 실시예에서는 설명의 편의상 코딩 유닛(Coding Unit)을 부호화 단위라는 용어로 사용하지만, 부호화뿐만 아니라 복호화를 수행하는 단위가 될 수도 있다.
또한, 현재 블록은, 부호화/복호화 대상 블록을 나타내는 것으로, 부호화/복호화 단계에 따라, 코딩 트리 블록(또는 코딩 트리 유닛), 부호화 블록(또는 부호화 유닛), 변환 블록(또는 변환 유닛), 예측 블록(또는 예측 유닛) 또는 인루프 필터의 적용 대상인 블록 등을 나타내는 것일 수 있다. 본 명세서에서, '유닛'은 특정 부호화/복호화 프로세스를 수행하기 위한 기본 단위를 나타내고, '블록'은 소정 크기의 화소 어레이를 나타낼 수 있다. 별도의 구분이 없는 한, '블록'과 '유닛'은 동등한 의미로 사용될 수 있다. 예컨대, 후술되는 실시예에서, 부호화 블록(코딩 블록) 및 부호화 유닛(코딩 유닛)은 상호 동등한 의미인 것으로 이해될 수 있다.
나아가, 현재 블록이 포함된 픽처를 현재 픽처라 호칭하기로 한다.
부호화기에서는, 현재 픽처를 복수의 기준 블록들로 분할할 수 있다. 여기서, 기준 블록은, CTU(Coding Tree Unit) 또는 CTB (Coding Tree Block)이라 호칭될 수 있다.
기준 블록의 크기는, 부호화기 및 복호화기에서 기 정의되어 있을 수 있다. 또는, 기준 블록의 크기와 관련된 정보가 부호화되어 복호화기로 시그날링될 수 있다. 상기 정보는, 상위 헤더를 통해 부호화/복호화될 수 있다. 일 예로, 상기 정보는, 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 헤더를 통해 부호화/복호화될 수 있다.
기준 블록은, 트리 구조 분할에 기반하여, 복수의 블록들(즉, 복수의 코딩 블록들)로 추가 분할될 수도 있다. 여기서, 트리 구조 분할은, 쿼드 트리 분할, 바이너리 트리 분할 또는 터너리(ternary) 트리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
기준 블록을 분할하여 생성된 현재 블록에 대해 예측 블록을 수행함으로써, 현재 블록에 대한 예측 블록을 획득할 수 있다. 구체적으로, 인터 예측 또는 인트라 예측을 통해, 현재 블록의 예측 블록을 획득할 수 있다.
인터 예측은, 픽처간 중복된 데이터를 제거하기 위한 것이고, 인트라 예측은, 픽처내 중복된 데이터를 제거하기 위한 것일 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 움직임 정보를 이용하여, 참조 픽처로부터 현재 블록의 예측 블록을 생성하거나, 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정한 뒤, 현재 블록의 참조 샘플들로부터, 현재 블록의 예측 블록을 생성할 수 있다. 여기서, 움직임 정보는, 움직임 벡터, 참조 픽처 인덱스 및 예측 방향 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
현재 블록에 대한 예측을 수행한 뒤, 원본 블록과 예측 블록을 차분하여 잔차 블록을 획득할 수 있다.
도 3은, 부호화기에서 잔차 블록을 부호화하는 방법의 흐름도이고, 도 4는 복호화기에서 잔차 블록을 복원하는 방법의 흐름도이다.
부호화기에서는, 잔차 블록에 변환 또는 양자화 중 적어도 하나를 수행함으로써, 잔차 계수를 획득할 수 있다(S310, S320). 잔차 블록에 대해 양자화가 생략된 경우, 잔차 계수는, 변환에 의해 획득된 변환 계수를 의미할 수 있다. 또는, 잔차 블록에 대해 양자화가 수행된 경우, 잔차 계수는, 변환 계수를 양자화하여 획득된, 양자화된 변환 계수를 의미할 수 있다.
또한, 부호화기에서는, 잔차 계수를 부호화(구체적으로는, 엔트로피 부호화)하고, 부호화된 데이터를 복호화기로 전송할 수 있다(S330).
복호화기는, 부호화된 데이터를 복호화하여, 잔차 계수를 복원한다(S410). 그리고 나서, 잔차 계수에 대한 역양자화를 수행하여, 변환 계수들(즉, 역양자화된 잔차 계수들)을 유도하고, 변환 계수에 대해 역변환을 수행하여, 잔차 블록을 유도할 수 있다(S420, S430).
현재 블록에 변환이 적용되는지 여부를 나타내는 정보가 부호화되어 시그날링될 수 있다. 일 예로, transform_skip_flag가 부호화되어 시그날링될 수 있다. transform_skip_flag가 1인 경우, 현재 블록에 변환이 적용되지 않았음을 나타낸다. 여기서, 변환은 후술할 제1 변환 뿐만 아니라, 제2 변환도 포함될 수 있다. transform_skip_flag가 0인 경우, 현재 블록에 변환이 적용됨을 나타낸다. transform_skip_flag가 0인 경우, 현재 블록에 제1 변환이 필수적으로 적용되는 한편, 제2 변환은 선택적으로 적용될 수 있다.
현재 블록에 대한 변환은, 복수의 변환 커널 후보들 중 적어도 하나에 기반하여 수행될 수 있다. 일 예로, 현재 블록에 적용 가능한 변환 커널은, DCT (Discrete Cosine Transform) 계열의 변환 커널 또는 DST (Discrete Sine Transform) 계열의 변환 커널일 수 있다.
수학식 1 내지 3은, 현재 블록에 적용 가능한 변환 커널들의 기저 함수(Basis Function)을 나타낸 것이다. 수학식 1은, DCT-2에 대한 기저 함수를, 수학식 2는, DCT-8에 대한 기저 함수를, 수학식 3은, DST-7에 대한 기저 함수를 나타낸다.
복수개의 변환 커널 후보들이 존재하는 경우, 복수개의 변환 커널 후보들 중 현재 블록에 적용되는 변환 커널을 나타내는 정보를 부호화하여 시그날링할 수 있다. 여기서, 변환 커널 후보는, DCT-2, DST-7 또는 DCT-8 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 정보는, 복수의 변환 커널 후보들 중 하나를 지시하는 인덱스일 수 있다.
한편, 현재 블록의 수평 방향에 대한 변환 및 수직 방향에 대한 변환이 분리될 수 있다. 이때, 수평 방향 및 수직 방향에 공통의 변환 커널이 적용될 수 있다. 즉, 복수개의 변환 커널 후보들 중 하나가 선택되면, 선택된 변환 커널이, 현재 블록의 수평 방향 변환 및 수직 방향 변환 모두에 적용될 수 있다.
또는, 수평 방향 및 수직 방향 각각의 변환 커널이 독립적으로 결정될 수 있다. 이 경우, 부호화기에서는, 수평 방향에 대한 변환 커널을 지시하는 정보 및 수직 방향에 대한 변환 커널을 지시하는 정보 각각을 부호화하여 시그날링할 수 있다.
또는, 수평 방향 변환 커널 및 수직 방향 변환 커널의 조합을 지시하는 복수의 변환 커널 조합 후보들을 정의한 뒤, 복수개의 변환 커널 조합 후보들 중 하나를 지시하는 정보를 부호화하여 시그날링할 수도 있다. 표 1은, 복수개의 변환 커널 조합 후보들을 예시한 것이다.
인덱스 0 1 2 3 4
수평 방향 변환 DCT-2 DST-7 DCT-8 DST-7 DCT-8
수직 방향 변환 DCT-2 DST-7 DST-7 DCT-8 DCT-8
복호화기에서는, 복수개의 변환 커널 조합 후보들 중 하나를 지시하는 인덱스에 기반하여, 수평 방향에 대한 변환 커널 및 수직 방향에 대한 변환 커널을 결정할 수 있다.
한편, 수평 방향 변환 및 수직 방향 변환에 대한 변환 커널이 통합적으로 결정되는지 여부를 지시하는 정보가 부호호/복호화될 수도 있다. 상기 정보는 1비트의 플래그일 수 있다.
일 예로, 상기 정보가 수평 방향 변환 및 수직 방향 변환에 대한 변환 커널이 통합적으로 결정됨을 지시하는 경우, 복수개의 변환 커널 후보들 중 하나를 지시하는 인덱스가 부호화/복호화될 수 있다. 상기 인덱스가 지시하는 변환 커널이, 현재 블록의 수평 방향 변환 및 수직 방향 변환 모두에 적용될 수 있다.
반면, 상기 정보가 수평 방향 변환 및 수직 방향 변환에 대한 변환 커널이 통합적으로 결정되지 않음을 지시하는 경우, 복수개의 변환 커널 조합 후보들 중 하나를 지시하는 인덱스가 부호화/복호화될 수 있다. 상기 인덱스가 지시하는 수평 방향 변환 커널 및 수직 방향 변환 커널의 조합이, 현재 블록에 적용될 수 있다.
상술한 변환을 수행한 이후, 현재 블록에 대해 추가 변환을 수행할 수도 있다. 설명의 편의를 위해, DCT 또는 DST 기반의 변환 커널에 의해 수행되는 변환을 제1 변환이라 호칭하고, 제1 변환의 결과에 추가 적용되는 변환을 제2 변환이라 호칭하기로 한다. 또한, 제1 변환의 결과로 생성된 변환 계수들을 제1 변환 계수들이라 호칭하고, 제2 변환의 결과로 생성된 변환 계수들을 제2 변환 계수들이라 호칭하기로 한다.
부호화기에서는, 제1 변환의 수행 결과로 생성된 제1 변환 계수들에 대해, 제2 변환을 수행하여, 제2 변환 계수들을 생성할 수 있다.
부호화기에서 제1 변환 및 제2 변환이 모두 수행된 경우, 복호화기에서는, 역양자화된 잔차 계수(즉, 제2 변환 계수)에 대해, 제2 역변환(즉, 제2 변환의 역변환)을 수행하여 제1 변환 계수를 생성할 수 있다. 그리고 나서, 제1 변환 계수에 대해, 제1 역변환(즉, 제1 변환에 대한 역변환)을 수행함으로써, 잔차 샘플을 획득할 수 있다.
제2 변환은, 제1 변환 계수들 중 적어도 일부에 적용될 수 있다. 일 예로, 제2 변환 커널의 크기에 따라, 16개, 48개 또는 64개의 제1 변환 계수들을 대상으로 제2 변환을 적용할 수 있다. 제2 변환이 적용되는 제1 변환 계수들을 포함하는 영역의 형태는, 정방형, 비정방형 또는 다각형태일 수 있다.
수학식 4는, 제2 변환의 적용 양상을 나타낸 것이다.
제2 변환이 수행되는 경우, 제1 변환 계수들은, 1차원으로 정렬될 수 있다. 일 예로, 상기 수학식 4에서, ANx1은, N행 1열로 구성된 제1 변환 계수들을 나타낸다. 또한, BRx1은, R행 1열로 구성된 제2 변환 계수들을 나타낸다. TRXN은, R행 N열로 이루어진 제2 변환 커널을 나타낸다.
도 5 및 도 6은 제2 변환이 적용되는 예를 나타낸 도면이다.
도 5는, 제2 변환 커널이 64x64 크기인 예를 나타낸 것이다. 8x8 블록 내 제1 변환의 결과로 생성된 제1 변환 계수들을 1차원으로 배열할 수 있다. 이때, 소정의 스캔 방식으로 제1 변환 계수들을 스캐닝하여, 1차원 배열을 생성할 수 있다. 소정의 스캔 방식은, 대각 방향 스캔, 수평 방향 스캔, 수직 방향 스캔 또는 래스터 스캔 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 재정렬을 통해 64x1 크기의 입력 행력이 생성되면, 64x64 크기의 제2 변환 커널과 64x1 크기의 입력 행렬 사이의 행렬 곱을 통해 제2 변환 계수를 유도할 수 있다.
제2 변환의 수행 결과, 64개의 제2 변환 계수들이 생성되고, 8x8 블록 내 제2 변환 계수들을 재배열할 수 있다. 제2 변환 계수들이 재배열된 8x8 블록을 양자화한 뒤, 양자화된 변환 블록을 부호화할 수 있다.
도 6은, 제2 변환 커널이 48x48 크기인 예를 나타낸 것이다. 8x8 블록 내 제1 변환의 결과로 생성된 제1 변환 계수들 중 48개의 제1 변환 계수들을 1차원으로 재정렬할 수 있다. 이때, 48개의 제1 변환 계수들은, 8x8 블록 내 우하단 4x4 크기의 서브 블록을 제외한 다각 형태 영역에 포함된 것일 수 있다.
48개의 제1 변환 계수들을 1차원으로 재정렬하여, 48x1 크기의 입력 행렬이 생성되면, 48x48 크기의 제2 변환 커널과 48x1 크기의 입력 행렬 사이의 행렬 곱을 통해 제2 변환 계수를 유도할 수 있다.
제2 변환의 수행 결과, 48개의 제2 변환 계수들이 생성되고, 8x8 블록 내 제2 변환 계수들을 재배열할 수 있다. 일 예로, 8x8 블록 내 우하단 4x4 크기의 서브 블록을 제외한 다각 형태 영역에 48개의 제2 변환 계수들을 재배열할 수 있다.
제2 변환 계수들이 배치되지 않는 영역에는, 제1 변환 계수들이 그대로 유지될 수 있다. 제2 변환 계수들 및 제1 변환 계수들을 포함하는 블록에 양자화를 적용한 뒤, 양자화된 변환 블록을 부호화할 수 있다.
또는, 제2 변환 계수들이 배치되지 않은 영역의 변환 계수들을 0으로 설정할 수도 있다. 즉, 제2 변환이 적용되지 않는 영역 내 변환 계수들의 값은 0으로 설정한 뒤, 양자화 및 부호화가 진행될 수 있다.
제2 변환 커널의 크기는, 현재 블록의 크기에 기초하여 결정될 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 너비 또는 높이 중 적어도 하나가 4인 경우, 16개의 제1 변환 계수들에 제2 변환을 적용할 수 있다. 반면, 현재 블록의 너비 및 높이가 8 이상인 경우, 48개 또는 64개의 제1 변환 계수들에 제2 변환이 적용될 수 있다.
또는, 제2 변환 커널의 크기 및 종류를 나타내는 정보가 부호화되어 시그날링될 수 있다. 상기 정보는 블록 레벨에서 시그날링될 수 있다. 일 예로, 변환 크기의 행의 개수 또는 열의 개수 중 적어도 하나를 특정하는 정보가 부호화될 수 있다. 또는, 행의 개수 및 열의 개수의 조합들 각각에 상이한 인덱스를 할당한 뒤, 상기 조합들 중 하나를 특정하는 인덱스를 부호화할 수도 있다. 또는, 복수개의 제2 변환 커널 후보들 각각에 상이한 인덱스를 할당한 뒤, 상기 제2 변환 커널 후보들 중 하나를 특정하는 인덱스를 부호화할 수도 있다. 여기서, 복수의 제2 변환 커널 후보들 각각은 크기 또는 계수 중 적어도 하나가 상이할 수 있다.
또는, 현재 블록의 크기에 기초하여, 제2 변환 커널의 크기를 결정한 뒤, 결정된 크기를 갖는 복수개의 제2 변환 커널 후보들 중 하나를 특정하는 인덱스를 부호화할 수도 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 예에서는 행의 개수와 열의 개수가 같은, 제2 변환 커널이 이용되는 것으로 도시되었다. 제2 변환의 간소화를 위해, 행의 개수 및 열의 개수를 상이하게 설정하는 것도 가능하다.
도 7 및 도 8은 비대칭 형태의 제2 변환 커널에 기초한 제2 변환을 예시한 것이다.
제2 변환 커널의 행의 개수 R을 열의 개수 N보다 작은 값으로 설정할 수 있다. 예컨대, 행의 개수 R을 8로 설정하고, 열의 개수 N을 48로 설정할 수 있다.
제2 변환 커널의 행의 개수가 감소할 경우, 제2 변환의 결과로 출력되는 제2 변환 계수들의 개수도 감소하게 된다. 예컨대, 8x48 크기의 제2 변환 커널과, 48x1 크기의 입력 행렬 사이의 행렬 곱을 수행하면, 8x1 크기의 제2 변환 계수들이 생성된다.
8개의 제2 변환 계수들을 8x8 블록 내 재정렬할 수 있다. 이때, 제2 변환의 적용 영역(즉, 제2 변환이 적용되는 제1 변환 계수들이 포함된 영역) 내, 제2 변환 계수들이 할당되지 않은 영역에서는, 변환 계수들의 값을 0으로 설정할 수 있다. 예컨대, 48개 샘플을 포함하는 다각 형태 영역이 제2 변환의 적용 영역인 경우, 상기 다각 형태 영역 중 8개의 제2 변환 계수들이 할당된 영역을 제외한 잔여 영역에서는, 변환 계수들의 값을 0으로 설정할 수 있다.
제2 변환이 적용되지 않는 영역에서는, 제1 변환 계수들을 그대로 유지할 수 있다.
또는, 제2 변환이 적용되지 않는 영역 내 제1 변환 계수들 중 적어도 일부를 0으로 변환하여 부호화할 수 있다. 도 8에는, 제2 변환이 적용되지 않는 영역 중 적어도 일부가 0으로 변환되는 예가 예시되어 있다.
도 8의 (a)에 도시된 예에서와 같이, 제2 변환이 수행되지 않는 영역 내, 고주파 영역에 해당하는 제1 변환 계수들의 값을 0으로 변환할 수 있다. 일 예로, x축 및 y축 좌표의 합이 문턱값 이상인 제1 변환 계수들의 값을 0으로 변환할 수 있다.
또는, 특정 형태에 따라, 0으로 변환되는 제1 변환 계수들을 선택할 수 있다. 일 예로, 도 8의 (b)에 도시된 예에서와 같이, 제2 변환이 수행되지 않는 영역 내 하단 n개의 행에 포함된 제1 변환 계수들을 0으로 변환할 수 있다. 또는, 도 8의 (c)에 도시된 예에서와 같이, 제2 변환이 수행되지 않는 영역 내 우측 n개의 열에 포함된 제1 변환 계수들을 0으로 변환할 수 있다.
또는, 도 8의 (d)에 도시된 예에서와 같이, 제2 변환이 수행되지 않는 영역 내 모든 제1 변환 계수들을 0으로 변환할 수도 있다.
0으로 변환되는 제1 변환 계수들을 포함하는 영역의 형태는, 현재 블록의 크기, 형태, 인트라 예측 모드 또는 변환 커널 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다. 또는, 복수개의 후보 형태들 중 상기 영역과 일치하는 하나를 특정하는 인덱스를 부호화하여 시그날링할 수도 있다.
제2 변환이 허용되는지 여부는, 현재 블록의 부호화 모드 또는 제1 변환 커널 중 적어도 하나에 기초하여, 결정될 수 있다. 여기서, 부호화 모드는, 인트라 예측 또는 인터 예측을 가리킨다. 일 예로, 현재 블록이 인트라 예측으로 부호화된 경우에는, 제2 변환이 허용되는 반면, 현재 블록이 인터 예측으로 부호화된 경우에는, 제2 변환이 허용되지 않을 수 있다.
제2 변환이 적용되었는지 여부를 나타내는 정보가 부호화되어 시그날링될 수 있다. 상기 정보는 1비트의 플래그일 수 있다. 상기 플래그가 참 또는 거짓인지 여부에 따라, 현재 블록에 제2 변환이 적용되었는지 여부가 결정될 수 있다. 또는, 상기 정보는 인덱스 정보일 수 있다. 인덱스의 값이 0인 것은, 현재 블록에 제2 변환이 적용되지 않음을 나타낸다. 반면, 인덱스의 값이 0보다 큰 것은, 현재 블록에 제2 변환이 적용되었음을 나타낸다. 인덱스의 값이 0보다 큰 경우, 인덱스에 의해, 제2 변환 커널을 특정할 수 있다.
현재 블록에 제2 변환이 수행되었는지 여부를 나타내는 정보는, 컬러 성분별로 개별적으로 부호화될 수 있다. 일 예로, 루마 성분(Y), 제1 색차 성분(Cb) 및 제2 색차 성분(Cr) 각각에 대해, 제2 변환이 수행되었는지 여부를 나타내는 정보가 부호화될 수 있다.
또는, 색차 성분들에 대해, 제2 변환이 수행되었는지 여부를 나타내는 정보가 통합 부호화될 수 있다. 일 예로, 각각의 색차 성분들(Cb, Cr)에 대해서는, 제2 변환의 적용 여부가 공동으로 결정될 수 있다. 즉, 제1 색차 성분(Cb) 및 제2 색차 성분(Cr)은, 제2 변환이 수행되었는지 여부를 나타내는 정보를 공유할 수 있다.
또는, 트리 구조에 기초하여, 컬러 성분별로 상기 정보가 부호화되었는지 여부가 결정될 수 있다. 일 예로, 루마 성분과 크로마 성분이 동일한 트리 구조를 갖는 경우, 세개의 컬러 성분들(즉, Y, Cb, Cr)이 제2 변환의 수행 여부를 나타내는 정보를 공유할 수 있다. 반면, 루마 성분과 크로마 성분이 상이한 트리 구조를 갖는 경우, 루마 성분 및 크로마 성분 각각에 대해 제2 변환의 수행 여부를 나타내는 정보가 시그날링될 수 있다.
복수개의 제2 변환 커널 후보들을 적어도 복수개의 그룹들로 그루핑할 수 있다. 복수개의 그룹들 중 현재 블록의 크기, 형태 또는 인트라 예측 모드들 중 적어도 하나에 기초하여, 하나의 그룹을 특정할 수 있다. 그룹이 특정되면, 상기 인덱스 정보를 이용하여, 특정된 그룹이 포함하는 복수개의 제2 변환 커널 후보들 중 적어도 하나를 특정할 수 있다.
현재 블록 내 마지막 0이 아닌 계수의 위치에 기초하여, 제2 변환의 적용 여부를 나타내는 정보의 부호화 여부가 결정될 수도 있다.
도 9는 마지막 0이 아닌 계수의 위치에 기초하여, 제2 변환의 적용 여부를 나타내는 정보의 부호화 여부가 결정되는 예를 나타낸 것이다.
설명의 편의를 위해, 제2 변환이 수행된 경우, 제2 변환 계수들이 재배열된 영역 이외 잔여 영역들에서는, 변환 계수들의 값이 0으로 설정되는 것으로 가정한다.
제2 변환의 수행 결과, 제2 변환 커널의 행의 개수 R과 동일한 개수의 제2 변환 계수들이 생성된다. 상술한 예에서와 같이, 제2 변환 계수들을 제외한 잔여 변환 계수들의 값은 모두 0으로 설정되는 바, R개의 제2 변환 계수들이 재배열된 영역을 제외한 잔여 영역에는 0이 아닌 계수가 존재하지 않는다. 위 원리에 따라, R개의 제2 변환 계수들이 재배열되는 영역을 제한 영역으로 설정할 수 있다.
도 9의 (a) 내지 (c)에서는, 8x8 크기의 블록 내 좌상단 4x4 크기의 블록이 제한 영역으로 설정되는 것으로 예시되었다.
제한 영역 바깥에 0이 아닌 계수가 존재하는 것은, 현재 블록에 제2 변환이 적용되지 않았음을 나타낸다. 이에 따라, 마지막 0이 아닌 계수가 상기 제한 영역 바깥에 존재하는 경우, 현재 블록에 제2 변환이 적용되었는지 여부를 나타내는 정보의 부호화를 생략할 수 있다. 일 예로, 도 9의 (a)에 도시된 예에서와 같이, 제한 영역 바깥에 마지막 0이 아닌 계수가 존재하는 경우, 상기 제2 변환이 적용되었는지 여부를 나타내는 정보의 부호화가 생략될 수 있다.
복호화기도, 마지막 0이 아닌 계수가 제한 영역 바깥에 존재하는 경우, 상기 정보를 복호화하지 않고, 현재 블록에 제2 역변환이 적용되지 않는 것으로 결정할 수 있다.
도 9의 (b)에 도시된 예에서와 같이, 현재 블록에 제2 변환이 적용된 경우, 제한 영역 내에만 0이 아닌 변환 계수가 존재할 수 있다. 또는, 도 9의 (c)에 도시된 예에서와 같이, 현재 블록에 제2 변환이 적용되지 않은 경우라 하더라도, 제한 영역 내에만 0이 아닌 변환 계수가 존재하는 경우가 발생할 수 있다. 이에 따라, 마지막 0이 아닌 계수가 제한 영역 내 존재하는 경우, 제2 변환이 적용되었는지 여부를 나타내는 정보가 부호화될 수 있다.
복호화기는 상기 정보에 기초하여, 현재 블록에 제2 역변환을 적용할 것인지 여부를 결정할 수 있다.
또는, 마지막 0이 아닌 계수가 제한 영역 안에 존재하는 경우, 상기 정보의 부호화를 생략하고, 제2 변환을 필수적으로 적용할 수도 있다.
제한 영역의 크기는 제2 변환 커널의 크기에 기초하여 결정될 수 있다. 일 예로, 제2 변환 커널이 RxN 크기의 행렬인 경우, 너비 및 높이가 각각 Log2R 인 사각 영역을 제한 영역으로 설정할 수 있다.
또는, 제2 변환이 적용되는 영역을 제한 영역으로 설정할 수도 있다.
또는, 제한 영역의 크기 또는 형태 중 적어도 하나를 나타내는 정보가 부호화되어 시그날링될 수 있다. 상기 정보는, 시퀀스, 픽처 헤더 또는 슬라이스 헤더와 같은 상위 레벨을 통해 시그날링될 수 있다.
또는, 제한 영역의 크기 또는 형태 중 적어도 하나가 부호화기 및 복호화기에 기 정의되어 있을 수 있다. 일 예로, 부호화기 및 복호화기 간에, 현재 블록 내 좌상단 4x4 크기의 블록을 제한 영역으로 설정하는 것이 기 약속되어 있을 수 있다.
또는, 현재 블록의 크기, 형태, 제1 변환 커널 또는 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여, 제한 영역의 크기 또는 형태 중 적어도 하나를 적응적으로 결정할 수도 있다.
또는, 복수개의 제한 영역 후보들을 정의한 뒤, 복수개의 제한 영역 후보들 중 하나를 특정하는 인덱스를 부호화하여 시그날링할 수도 있다.
도 10은 4x4 크기의 블록에 대한 제한 영역 후보들을 예시한 것이다.
현재 블록이 4x4 크기인 경우, 도 12에 도시된 복수개의 제한 영역 후보들 중 하나를 특정하는 인덱스 정보가 부호화될 수 있다.
4x4 크기의 블록 뿐만 아니라, 4x4 보다 큰 크기를 갖는 블록에도, 도 10에 도시된 제한 영역 후보들 중 적어도 하나가 적7용될 수 있다. 일 예로, 너비 또는 높이 중 적어도 하나가 4이고, 다른 하나가 4보다 큰 블록에 대해서도, 도 10에 도시된 제한 영역 후보들 중 적어도 하나가 적용될 수 있다.
또는, 현재 블록의 크기에 따라 제한 영역 후보들의 크기 또는 개수가 상이하게 설정될 수도 있다.
제한 영역 후보들 중 하나를 특정하는 인덱스를 부호화하는 대신, 현재 블록의 크기 또는 형태에 기초하여, 제한 영역 후보들 중 하나를 특정할 수도 있다.
상술한 예에서는, 제2 변환 커널의 크기가 적응적으로 선택될 수 있는 것으로 설명하였다. 다른 예로, 기 정의된 크기의 제2 변환 커널을 모든 블록에 적용할 수도 있다. 일 예로, 모든 블록에 대해, 16x48 크기의 제2 변환 커널을 이용할 수 있다. 이 경우, 48개의 제1 변환 계수들에 대해 제2 변환이 적용될 수 있다.
도 11은 기 정의된 크기의 제2 변환 커널이 적용되는 예를 나타낸 도면이다.
16x48 크기의 제2 변환 커널이 이용되는 경우, 도 11의 (a)에 도시된 예에서와 같이, 8x8 크기의 블록 내 우하단 4x4 크기의 서브 블록이 제외된 영역에 제2 변환이 적용될 수 있다. 일 예로, 도 11의 (a)에 도시된 다각 형태 영역에 포함된 제1 변환 계수들에 대해 제2 변환이 적용될 수 있다.
이때, 현재 블록의 너비 또는 높이 중 적어도 하나가 8보다 작은 경우, 현재 블록에 제2 변환을 적용하지 않을 수 있다.
또는, 현재 블록의 너비 또는 높이 중 적어도 하나가 8보다 작은 경우, 제2 변환이 적용되는 영역을 4x12 또는 12x4와 같은 직사각형 형태로 변형한 뒤, 제2 변환을 수행할 수 있다.
또는, 현재 블록의 너비 또는 높이 중 적어도 하나가 8보다 작은 경우, 현재 블록의 좌측 상단 위치와 제2 변환이 적용되는 영역의 좌측 상단 영역을 일치시킨 뒤, 현재 블록과 제2 변환이 적용되는 영역 간의 중복 영역에만, 제2 변환을 적용할 수 있다.
도 11의 (b)는 중복 영역에만 제2 변환이 수행되는 예를 나타낸 것이다.
중복 영역에 포함된 제1 변환 계수들을 1차원으로 배열한 뒤, 이를 제2 변환을 위한 입력 행렬로 설정할 수 있다.
현재 블록에 제1 변환 및 제2 변환이 적용된 경우, 복호화기에서는, 제2 변환에 대한 역변환(제2 역변환)을 수행한 뒤, 제2 역변환이 수행된 결과에 제1 변환에 대한 역변환(제1 역변환)을 수행하여, 잔차 샘플을 유도할 수 있다.
제2 역변환은, 제2 변환 커널의 전치 행렬을 기초로 수행될 수 있다. 일 예로, 제2 변환 커널이 8x48 크기인 경우, 제2 역변환은, 48x8 크기의 변환 커널에 의해 수행될 수 있다.
제2 변환에 의해 생성된 제2 변환 계수들이 제2 역변환의 입력 행렬로 설정될 수 있다. 일 예로, 8x48 크기의 제2 변환 커널에 의해 제2 변환이 수행된 경우, 제2 역변환 수행시, 8개의 계수들로 구성된 8x1 크기의 입력 행렬이 이용될 수 있다. 이후, 제2 변환 커널의 전치 행렬과 입력 행렬 사이의 행렬 곱에 의해, 제2 역변환이 수행된 변환 계수들이 출력될 수 있다. 일 예로, 48x8 크기의 변환 커널과, 8x1 크기의 입력 행렬 사이의 행렬 곱을 통해 48개의 변환 계수들이 출력될 수 있다.
현재 블록 내 변환 계수들을 재배열한 뒤, 재배열된 블록에 제1 역변환을 적용할 수 있다.
한편, 현재 블록 내 일부 영역에 대해서만 변환이 수행될 수도 있다. 즉, 현재 블록 내 일부 영역에 대해서만, 변환된 계수들이 출력/존재하고, 나머지 영역에 대해서는, 변환 계수들의 값이 0으로 설정될 수 있다. 현재 블록 내 일부 영역에 대해서만 변환을 수행하는 것을, 부분 변환이라 정의할 수 있다.
도 12는 현재 블록에 부분 변환이 적용되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12에서, W 및 H는, 각각, 현재 블록(구체적으로는, 현재 블록의 잔차 블록)의 너비 및 높이를 나타낸다.
부분 변환이 적용되는 경우, 현재 블록은 2개의 영역들로 분할될 수 있다. 일 예로, 도 12에 도시된 예에서는, 현재 블록이 수직 방향으로 분할되어, (W0xH) 크기의 제1 영역 R0 및 ((W-W0)xH) 크기의 제2 영역 R1이 생성되는 것으로 예시되었다. 이때, 각 영역을, 서브 블록, 변환 블록 또는 서브 파티션이라 호칭할 수도 있다.
현재 블록에 속하는 복수개의 영역들 중 하나의 영역에 대해서만, 변환/역변환이 수행될 수 있다. 또한, 변환이 수행된 영역에 대해서만, 양자화/역양자화 또는 잔차 계수에 대한 엔트로피 부/복호화 중 적어도 하나가 수행될 수 있다.
반면, 잔여 영역에 대해서는, 변환/역변환이 수행을 생략할 수 있다. 또한, 잔여 영역에 대해서는, 양자화/역양자화 및 잔차 계수에 대한 엔트로피 부/복호화가 생략될 수 있다. 변환/역변환이 수행되지 않는 영역 내 잔차 계수들은 0으로 설정될 수 있다.
즉, 현재 블록 내 변환/역변환이 수행되는 영역에 대해서는, 잔차 계수에 대한 정보가 부호화되어 복호화기로 시그날링될 수 있다. 반면, 현재 블록 내 변환/역변환이 수행되지 않는 영역에 대해서는, 잔차 계수의 값이 0으로 설정되고, 잔차 계수에 대한 정보가 부호화/복호화되지 않을 수 있다.
한편, 부분 변환과 관련된 정보가 부호화되어 복호화기로 시그날링될 수 있다. 부분 변환과 관련된 정보는, 현재 블록에 부분 변환이 적용되는지 여부를 지시하는 정보, 현재 블록의 분할 방향을 나타내는 정보, 분할된 영역들의 크기를 나타내는 정보 또는 현재 블록 내 복수의 영역들 중 변환/역변환이 수행되는 영역을 지시하는 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 예로, 현재 블록에 부분 변환이 적용되는지 여부를 지시하는 정보는, 1비트의 플래그일 수 있다.
상기 플래그가, 현재 블록에 부분 변환이 적용됨을 나타내는 경우, 분할 방향을 나타내는 정보, 분할된 영역들의 크기를 나타내는 정보 또는 변환/역변환이 수행되는 영역을 지시하는 정보 중 적어도 하나가 추가 부/복호화될 수 있다.
반면, 상기 플래그가, 현재 블록에 부분 변환이 적용되지 않음을 나타내는 경우, 분할 방향을 나타내는 정보, 분할된 영역들의 크기를 나타내는 정보 및 변환/역변환이 수행되는 영역을 지시하는 정보의 부/복호화가 생략될 수 있다.
분할 방향을 나타내는 정보는, 현재 블록의 분할 방향이 수직 방향인지 또는 수평 방향인지 여부를 지시하는 플래그일 수 있다. 일 예로, 플래그의 값이 0(또는, 1)인 것은, 현재 블록이 수직 방향으로 분할됨을 나타내고, 플래그의 값이 1(또는, 0)인 것은, 현재 블록이 수평 방향으로 분할됨을 나타낸다.
분할된 영역들의 크기를 나타내는 정보는, 현재 블록이, 현재 블록이 대칭 형태로 분할되는지 여부를 지시하는 플래그일 수 있다. 일 예로, 상기 플래그의 값이 0(또는, 1)인 것은, 현재 블록이, 현재 블록의 1/2 크기인 2개의 영역들로 분할됨을 나타낸다(즉, 대칭 형태). 반면, 상기 플래그의 값이 1(또는, 0)인 것은, 현재 블록이, 현재 블록의 1/4 크기인 영역과 3/4 크기인 영역으로 분할됨을 나타낸다(즉, 비대칭 형태). 상기 분할된 영역들의 크기를 나타내는 정보에 의해, 변환/역변환이 수행되는 잔차 샘플들/변환 계수들의 개수가 결정될 수 있다.
다른 예로, 분할된 영역들의 크기를 나타내는 정보는, 복수의 크기 후보들 중 하나를 지시하는 인덱스일 수도 있다. 여기서, 복수개의 크기 후보들은, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 또는 1/32 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 현재 블록 내 2개의 영역들 중 하나는, 현재 블록 대비, 복수개의 크기 후보들 중 하나가 지시하는 크기를 가질 수 있다. 일 예로, 1/N 크기 후보가 선택된 경우, 2개의 영역들 중 하나는, 현재 블록의 1/N 크기를 가질 수 있다. 2개의 영역들 중 다른 하나는, 현재 블록 내 잔여 크기로 설정될 수 있다.
다른 예로, 현재 블록이 비대칭 형태로 분할되는 것으로 결정되는 경우, 현재 블록의 크기 및/또는 형태 중 적어도 하나에 기반하여, 각 영역들의 크기가 결정될 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 크기가 문턱값보다 작은 경우, 현재 블록은 현재 블록의 1/4 크기인 영역과 3/4 크기인 영역으로 분할되는 반면, 현재 블록의 크기가 문턱값과 같거나 큰 경우, 현재 블록은, 현재 블록의 1/8 크기인 영역과 7/8 크기인 영역으로 분할될 수 있다.
변환/역변환이 수행되는 영역을 지시하는 정보는, 2개의 영역들 중 첫번째 영역에 변환/역변환이 수행되는지 여부를 지시하는 플래그일 수 있다. 일 예로, 상기 플래그의 값이 0(또는, 1)인 것은, 현재 블록 내 첫번째 영역에 대해 변환/역변환이 적용되고, 두번째 영역에 대해서는, 변환/역변환이 적용되지 않음을 나타낸다. 반면, 상기 플래그의 값이 1(또는, 0)인 것은, 현재 블록 내 두번째 영역에 대해 변환/역변환이 적용되고, 첫번째 영역에 대해서는, 변환/역변환이 적용되지 않음을 나타낸다.
여기서, 첫번째 영역은, 현재 블록 내 좌측 또는 상단에 배치된 영역을 나타내고, 두번째 영역은, 현재 블록 내 우측 또는 하단에 배치된 영역을 나타낸다.
도 13 및 도 14는 현재 블록의 분할 타입들을 도시한 것이다.
도 13은, 크기 후보가 1/2인 경우, 현재 블록의 분할 타입들을 예시한 것이고, 도 14는, 크기 후보가 1/4 인 경우, 현재 블록의 분할 타입들을 나타낸 것이다.
한편, 현재 블록이 비대칭 형태로 분할되는 경우, 현재 블록 내 2개의 영역들 중 크기가 작은 영역 및 크기가 큰 영역의 위치를 지시하는 정보가 추가로 요구될 수 있다. 이에 따라, 현재 블록이 비대칭 형태로 분할된 경우, 좌측 영역 또는 상단 영역이 우측 영역 또는 하단 영역보다 큰지 여부를 지시하는 정보가 추가 부/복호화될 수 있다.
또는, 영역들 간의 크기를 결정하기 위한 정보의 부/복호화를 생략한 대, 현재 블록이 비대칭 형태로 분할되는 경우, 2개의 영역들 중 작은 크기의 영역(예컨대, 1/4 크기의 영역)에 변환/역변환이 적용되고, 큰 크기의 영역(예컨대, 3/4 크기의 영역)에는 변환/역변환이 적용되지 않도록 설정할 수도 있다. 이 경우, 변환/역변환이 수행되는 영역을 지시하는 정보에 기반하여, 각 영역의 크기 및 위치가 모두 결정될 수 있다.
이와 반대로, 현재 블록이 비대칭 형태로 분할되는 경우, 2개의 영역들 중 큰 크기의 영역(예컨대, 3/4 크기의 영역)에 변환/역변환이 적용되고, 작은 크기의 영역(예컨대, 1/4 크기의 영역)에는, 변환/역변환이 적용되지 않도록 설정될 수도 있다.
복호화기에서는, 부호화기로부터 부분 변환과 관련된 정보를 수신한 뒤, 현재 블록 내 일부 영역에 대해서만, 엔트로피 복호화, 역양자화 또는 역변환 중 적어도 하나를 수행함으로써, 잔차 샘플들을 유도할 수 있다. 반면, 현재 블록 내 잔여 영역에 대해서는, 엔트로피 복호화, 역양자화 및 역변환의 수행을 생략하고, 잔차 샘플들의 값을 0으로 설정할 수 있다.
즉, 복원된 잔차 블록 내 일부 영역에 속한 잔차 샘플들은, 엔트로피 복호화, 역양자화 또는 역변환 중 적어도 하나를 수행함으로써 획득된 것임에 반해, 잔여 영역에 속하는 잔차 샘플들은, 모두 엔트로피 복호화, 역양자화 및 역변환 없이, 0으로 설정될 수 있다.
현재 블록에 대한 예측 블록이 획득되면, 복원된 잔차 블록과 예측 블록을 합하여, 현재 블록에 대한 복원 블록을 유도할 수 있다.
한편, 상술한 실시예들에서는, 현재 블록이, 직사각형 형태인 2개 영역들로 분할되는 것으로 예시되었다. 도시된 예에 크기지 않고, 현재 블록을 대각 방향 (Diagonal direction)으로 분할할 수도 있다.
도 15는 현재 블록이 대각 방향으로 분할되는 예를 나타낸 것이다.
도 15에 도시된 예에서와 같이, 현재 블록은, 우상단 대각 방향 또는 좌상단 대각 방향을 따라, 2개의 영역들로 구분될 수 있다.
현재 블록이 대각 방향으로 분할되는 경우, 현재 블록의 분할 방향을 나타내는 정보가 부/복호화될 수 있다. 일 예로, 분할 방향을 나타내는 정보가 취할 수 있는 값의 범위를 확장하여, 분할 방향을 나타내는 정보가, 수직 방향, 수평 방향, 우상단 대각 방향 또는 좌상단 대각 방향 중 하나를 지시하도록 설정할 수 있다.
또는, 현재 블록이 대각 방향으로 분할되는지 여부를 지시하는 정보, 예컨대, 1비트의 플래그를 부호하할 수 있다. 일 예로, 상기 플래그가 0(또는, 1)인 것은, 현재 블록이 수직 방향 또는 수평 방향으로 분할됨을 나타낸다. 이 경우, 현재 블록의 분할 방향을 나타내는 정보에 의해, 수직 방향 및 수평 방향 중 하나가 선택될 수 있다. 반면, 상기 플래그가 1(또는, 0)인 것은, 현재 블록이 우상단 대각 방향 또는 좌상단 대각 방향으로 분할됨을 나타낸다. 이 경우, 현재 블록의 분할 방향을 나타내는 정보에 의해, 우상단 대각 방향 및 좌상단 대각 방향 중 하나가 선택될 수 있다.
한편, 변환/역변환을 위한 변환 커널을 구성하는 성분들의 개수는, 2의 지수승으로 표현되고, 이에 따라, 변환/역변환이 수행되는 잔차 샘플들/변환 계수들의 개수 역시 2의 지수승으로 표현될 수 있다. 현재 블록이 삼각 형태 영역들로 분할된 경우, 변환/역변환이 수행되는 잔차 샘플들/변환 계수들을 결정하기 위해, 소정 스캔 순서를 적용할 수 있다.
도 16은 현재 블록 내 변환을 위한 잔차 샘플들을 선택하는 예를 나타낸 것이다.
도 16에 도시된 예에서, r0 내지 r63은, 현재 블록 내 잔차 샘플들을 나타낸다.
현재 블록이 우상단 대각 방향에 의해 분할되고, 현재 블록의 좌상단 영역이 변환이 적용되는 것으로 가정하였을 때, 변환이 수행되는 영역 내 좌상단 위치의 잔차 샘플로부터 지그재그 스캔을 적용하여, 변환/역변환이 적용되는 잔차 샘플들을 선택할 수 있다. 일 예로, 도시된 예에서와 같이, 현재 블록이 8x8인 경우, 현재 블록 내 1/2 개의 잔차 샘플들을 변환 적용 대상으로 결정할 수 있다.
한편, 스캔 시작 위치는, 변환이 적용되는 영역의 좌상단 위치의 샘플일 수 있다.
또는, 스캔 시작 위치는, 변환이 적용되는 영역 내 직각인 꼭지점에 위치하는 잔차 샘플일 수 있다. 일 예로, 도 15의 (a)에 도시된 예에서, 첫번째 영역(즉, R0)에 변환이 수행되는 것으로 결정되는 경우, 해당 영역 내 좌상단 위치의 잔차 샘플(도 16의 r0)을 시작점으로 하는 스캔을 통해, 변환 대상인 잔차 샘플들을 결정할 수 있다. 반면, 두번째 영역(즉, R1) 영역에 변환이 수행되는 것으로 결정되는 경우, 해당 영역 내 우하단 위치의 잔차 샘플(도 16의 r63)을 시작점으로 하는 스캔을 통해, 변환 대상인 잔차 샘플들을 결정할 수 있다.
일 예로, 도 15의 (b)에 도시된 예에서, 첫번째 영역(즉, R0)에 변환이 수행되는 것으로 결정되는 경우, 해당 영역 내 좌하단 위치의 잔차 샘플(도 16의 r56)을 시작점으로 하는 스캔을 통해, 변환 대상인 잔차 샘플들을 결정할 수 있다. 반면, 두번째 영역(즉, R1)에 변환이 수행되는 것으로 결정되는 경우, 해당 영역 내 우상단 위치의 잔차 샘플(도 16의 r7)을 시작점으로 하는 스캔을 통해, 변환 대상인 잔차 샘플들을 결정할 수 있다.
한편, 현재 블록이 대각 방향으로 분할되는 경우에도, 현재 블록 내 1/4, 1/8, 1/16 또는 1/32개의 잔차 샘플들 만을 변환 대상으로 선택할 수도 있다. 구체적으로, 현재 블록의 양 꼭지점을 지나지 않는 사선을 기반으로 현재 블록을 두개의 영역들로 분할함으로써, 현재 블록 내 1/4, 1/8, 1/16 또는 1/32 개의 잔차 샘플들 만을 변환 대상으로 결정할 수 있다.
도 17은 대각 방향으로 분할되는 현재 블록의 분할 형태가 비대칭 형태인 경우의 예를 나타낸 것이다.
도시된 예에서와 같이, 현재 블록의 두 대각선을 지나지 않는 사선을 기반으로 현재 블록을 분할함으로써, 비대칭 형태인 두개의 영역들이 생성될 수 있다.
위와 같은 분할을 지원하기 위해, 분할선의 위치 정보가 추가로 부/복호화될 수 있다. 일 예로, 현재 블록이 우상단 대각 방향으로 분할되는 경우, 현재 블록을 분할하는 분할선의 위치를 지시하는 정보 중 하나가 부호화될 수 있다. 일 예로, 상기 정보는, 복수개의 후보 위치들 중 하나를 지시하는 인덱스일 수 있고, 복수개의 후보 위치들은, 대칭 분할 위치(도 16의 (a)), 대칭 분할 위치로부터 좌상단 방향으로 이동된 위치(도 17의 (a)) 및 대칭 분할 위치로부터 우하단 방향으로 이동된 위치(도 17의 (b))를 포함할 수 있다.
또는, 대각 방향 분할이 대칭 형태로 수행되는지 여부를 지시하는 정보를 부호화/복호화한 뒤, 상기 정보가 대각 방향 분할이 비대칭 형태로 수행됨을 지시하는 경우, 분할선의 위치를 지시하는 정보를 추가 부/복호화할 수도 있다. 일 예로, 상기 분할선의 위치를 지시하는 정보에 의해, 현재 블록 내 변환이 수행되는 잔차 샘플들의 개수가 결정될 수 있다.
또는, 현재 블록의 크기 또는 형태 중 적어도 하나에 기반하여, 현재 블록을 분할하는 분할선의 위치가 적응적으로 결정될 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 크기가 문턱값보다 작은 경우, 현재 블록 내 1/4개의 샘플들이 변환 대상으로 선택되도록 현재 블록이 분할될 수 있다. 반면, 현재 블록의 크기가 문턱값과 같거나 큰 경우, 현재 블록 내 1/8개의 샘플들이 변환 대상으로 선택될 수 있다.
또는, 인트라 예측 또는 인터 예측 수행을 위해, 현재 블록이 복수개의 파티션들로 분할된 경우, 현재 블록에 적용된 분할 타입에 다라, 현재 블록을 분할하는 분할선의 위치를 결정할 수 있다.
일 예로, 인트라 예측 또는 인터 예측시, 현재 블록이 수평 방향으로 분할되었다면, 부분 변환 적용을 위해, 현재 블록을 수평 방향으로 분할할 수 있다. 반대로, 인트라 예측 또는 인터 예측시, 현재 블록이 수직 방향으로 분할되었다면, 부분 변환 적용을 위해, 현재 블록을 수직 방향으로 분할할 수 있다. 즉, 부분 변환 적용을 위한 현재 블록의 분할 방향은, 예측을 위한 현재 블록의 분할 방향과 동일할 수 있다.
또는, 현재 블록에 기하 분할(Geometric Partitioning)에 기반한 예측(예컨대, 기하 변환에 기반한 인터 예측, 기하 변환에 기반한 인트라 예측 또는 기하 변환에 기반한 조합 예측(즉, 인트라 예측과 인터 예측이 조합된 예측))이 적용된 경우, 기하 분할과 동일한 형태로, 현재 블록을 2개의 영역들로 분할할 수 있다.
위와 같은 경우, 현재 블록의 분할 방향을 나타내는 정보의 부/복호화가 생략될 수 있다.
도 18은 현재 블록 내 변환을 위한 잔차 샘플들을 선택하는 예를 나타낸 것이다.
도 18에 도시된 예에서, r0 내지 r63은, 현재 블록 내 잔차 샘플들을 나타낸다.
도 16을 통해 설명한 바와 같이, 변환이 수행되는 영역 내 직각인 꼭지점에 위치하는 잔차 샘플로부터 기 정의된 스캔 방법을 적용하여, 변환 적용 대상이 결정될 수 있다.
일 예로, 현재 블록의 크기가 8x8이고, 현재 블록 내 1/4개의 잔차 샘플들을 변환 대상으로 선택하고자 하는 경우, 도 18에 도시된 예에서와 같이, 현재 블록 내 좌상단 위치의 잔차 샘플 r0로부터 지그재그 스캔 순서에 따른 16개의 잔차 샘플들을 선택할 수 있다.
도 16 및 도 18에 도시된 예에서와 같이, 변환이 적용되는 잔차 샘플들은, 소정의 스캔 순서에 따라 결정될 수 있다. 여기서, 소정의 스캔 순서는, 지그재그 스캔일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 대각 스캔, 역대각 스캔, 수평 스캔 또는 수직 스캔 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
잔차 샘플들을 결정하기 위한 스캔 순서는, 부호화기 및 복호화기에서 기 정의되어 있을 수 있다.
또는, 복수의 스캔 타입들 중 하나를 지시하는 정보를 부호화하여 시그날링할 수도 있다.
또는, 변환이 적용되는 영역의 위치, 크기 또는 형태에 따라, 변환이 적용되는 잔차 샘플들을 선택하기 위한 스캔 순서가 적응적으로 결정될 수도 있다.
한편, 복호화기에서도, 동일한 방법으로, 역변환 수행을 위한 변환 계수들을 선택할 수 있다. 일 예로, 도 16에 도시된 예에 따라 변환이 수행된 경우, r0에서부터 지그 재그 스캔에 따라 선택된 r28 까지의 위치의 변환 계수들이 역변환 수행을 위한 변환 계수들로 선택될 수 있다.
변환이 적용되지 않는 영역 내 잔차 계수들/변환 계수들은 모두 0의 값으로 부/복호화될 수 있다.
변환을 수행할 잔차 샘플들이 선택되면, 선택된 잔차 샘플들을 1차원으로 배열한 뒤, 변환을 수행할 수 있다. 일 예로, 도 16에 도시된 예에서, r0에서부터 지그 재그 스캔에 따라 선택된 r28 까지의 잔차 샘플들을 1차원으로 배열한 뒤, 변환을 수행할 수 있다.
다른 예로, 선택된 잔차 샘플들을 2차원으로 배열한 뒤, 변환을 수행할 수도 있다.
도 19는 선택된 잔차 샘플들이 2차원 형태로 배열되는 예를 나타낸 것이다.
설명의 편의를 위해, 변환을 위해 선택된 잔차 샘플들의 개수는 32개인 것으로 가정한다.
32개의 잔차 샘플들이 선택된 경우, 변환을 수행하기 위해, 32개의 잔차 샘플들을 8x4 또는 4x8 형태로 배열하고, 변환을 수행할 수 있다.
또는, 32개의 잔차 샘플들을 16x2 또는 2x16 크기로 배열하고, 변환을 수행하는 것도 가능하다.
잔차 샘플들이 배열된 크기와 관한 정보가 부호화되어 시그날링될 수 있다. 복호화기에서는, 상기 정보가 지시하는 바에 따라, 변환 계수들을 재배열할 수 있다.
또는, 부호화기에서, 잔차 샘플들의 배열 크기가 기 정의되어 있을 수 있다. 복호화기에서는, 부호화기에서 정의된 것과 동일한 크기로, 변환 계수들을 재배열할 수 있다.
또는, 변환이 수행되는 영역의 크기, 위치 또는 형태 중 적어도 하나에 기반하여, 잔차 샘플들의 배열 크기가 적응적으로 결정될 수 있다.
잔차 샘플들을 2차원으로 배열하는 경우, 너비 및 높이가 최소값 이상이 되도록 설정할 수 있다. 일 예로, 너비 및 높이는 4 이상의 값으로 설정될 수 있다.
최소값은, 부호화기 및 복호화기에서 기 정의된 값일 수 있다. 또는, 최소값을 나타내는 정보가 부호화되어 시그날링될 수 있다. 상기 정보는, 상위 헤더를 통해 부호화되어 시그날링될 수 있다.
한편, 잔차 샘플들의 배열 형태 또는 배열 크기는, 제1 변환 및 제2 변환 간에 있어서 상이할 수도 있다. 일 예로, 제1 변환을 위해서는, 잔차 샘플들이 2차원으로 배열되는 반면, 제2 변환을 위해서는, 제1 변환 계수들이 1차원으로 배열될 수 있다.
또는, 변환이 수행되지 않는 영역에 위치하는 잔차 샘플들의 값을 모두 0으로 변환한 뒤, 현재 블록의 크기에 맞춰진 변환 커널을 사용하여, 변환을 수행할 수도 있다. 일 예로, 현재 블록의 크기가 8x8인 경우, 8x8 크기의 변환 커널을 사용하되, 현재 블록 내 변환이 적용되지 않는 영역 내 잔차 샘플들의 값을 0으로 설정할 수 있다.
도 20 및 도 21은 부분 변환이 적용되는 경우, 부호화기 및 복호화기의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 20 및 도 21에 도시된 예에서는, 현재 블록을 분할하여 생성된 2개의 영역들 중 제1 영역이 변환/역변환이 적용되는 영역이고, 제2 영역이 변환/역변한이 적용되지 않는 영역인 것으로 가정하였다.
도 20을 참조하면, 부호화기에서는, 현재 블록을 제1 영역 및 제2 영역으로 분할하고, 제1 영역에 속하는 잔차 샘플들에 대해서만 변환을 수행하여 변환 계수들을 생성할 수 있다(S2010, S2020).
변환 계수들을 양자화 하여 잔차 계수들을 생성하고, 생성된 잔차 계수들 및 부분 변환과 관련된 정보를 부호화할 수 있다(S2030, S2040).
한편, 제2 영역 내 잔차 계수들의 값은 모두 0으로 설정될 수 있고, 이에 따라, 제2 영역 내 잔차 계수들에 대한 엔트로피 부호화는 생략될 수 있다.
도 21울을 참조하면, 복호화기에서는, 부분 변환과 관련된 정보를 복호화하고, 현재 블록에 부분 변환이 적용되는 것으로 결정되는 경우, 현재 블록을 제1 영역 및 제2 영역으로 구분할 수 있다(S2110, S2120).
그리고 나서, 제1 영역에 속하는 잔차 계수들을 복호화하고, 복호화된 잔차 계수들을 역양자화할 수 있다(S2130).
이후, 역양자화된 잔차 계수들(즉, 변환 계수들)에 대해 역변환을 수행하여, 잔차 샘플들을 획득할 수 있다(S2140).
한편, 제2 영역 내 잔차 계수들 또는 잔ㅊ 샘플들의 값은 모두 0으로 설정될 수 있고, 제2 영역에 대해서는, 잔차 계수들의 엔트로피 복호화는 생략될 수 있다.
복호화 과정 또는 부호화 과정을 중심으로 설명된 실시예들을, 부호화 과정 또는 복호화 과정에 적용하는 것은, 본 개시의 범주에 포함되는 것이다. 소정의 순서로 설명된 실시예들을, 설명된 것과 상이한 순서로 변경하는 것 역시, 본 개시의 범주에 포함되는 것이다.
상술한 개시는 일련의 단계 또는 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 이는 발명의 시계열적 순서를 한정한 것은 아니며, 필요에 따라 동시에 수행되거나 다른 순서로 수행될 수 있다. 또한, 상술한 개시에서 블록도를 구성하는 구성요소(예를 들어, 유닛, 모듈 등) 각각은 하드웨어 장치 또는 소프트웨어로 구현될 수도 있고, 복수의 구성요소가 결합하여 하나의 하드웨어 장치 또는 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 일 예로, 상기 하드웨어 장치는, 연산을 수행하기 위한 프로세서, 데이터를 저장하는 메모리, 데이터를 전송하는 송신기 및 데이터를 수신하는 수신기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상술한 개시는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 상술한 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체가 제공될 수 있다. 상기 비트스트림은, 부호화 장치에 의해 전송될 수 있고, 복호화 장치는, 상기 비트스트림을 수신하여, 영상을 복호화할 수 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 개시에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 개시는 비디오 신호를 인코딩/디코딩할 수 있는 컴퓨팅 또는 전자 장치 에 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 현재 블록에 부분 변환이 적용되는지 여부를 결정하는 단계;
    상기 현재 블록에 부분 변환이 적용되는 경우, 상기 현재 블록 내 제1 영역에 속하는 잔차 계수들을 복호화하는 단계;
    상기 제1 영역 내 상기 잔차 계수들을 역양자화하는 단계; 및
    상기 제1 영역 내 역양자화된 잔차 계수들을 역변환하여, 잔차 샘플들을 획득하는 단계를 포함하되,
    상기 현재 블록에 상기 부분 변환이 적용되는 경우, 상기 현재 블록의 분할 방향은, 수평 방향, 수직 방향, 우상단 대각 방향 및 좌상단 대각 방향 중 하나인 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 현재 블록 내 제2 영역에 속하는 잔차 계수들의 값은 0으로 설정되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 현재 블록이 상기 수평 방향 또는 상기 수직 방향으로 분할되는 경우, 상기 제1 영역은 사각 형태이고,
    상기 현재 블록이 상기 우상단 대각 방향 또는 상기 좌상단 대각 방향으로 분할되는 경우, 상기 제1 영역은 삼각 형태인 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 삼각 형태인 상기 제1 영역 내 역양자화된 잔차 계수들은, 기 결정된 스캔 순서에 따라 재배열되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    스캔의 시작점은, 상기 제1 영역 내 직각인 꼭지점에 위치하는 역양자화된 잔차 계수인 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 스캔 순서는, 복수의 스캔 타입 후보들 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 영역의 크기, 형태 또는 위치 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 상기 복수의 스캔 타입 후보들 중 하나가 선택되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 역양자화된 잔차 계수들은, 2차원 사각 형태로 재배열되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 2차원 사각 형태의 너비 및 높이 각각은, 최소값 이상의 값을 갖는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 2차원 사각 형태의 크기는, 상기 제1 영역의 크기, 형태 또는 위치 중 적어도 하나에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  11. 현재 블록 내 제1 영역의 잔차 샘플들에 대해 변환을 적용하는 단계;
    상기 변환에 의해 획득된 변환 계수들을 양자화하는 단계; 및
    상기 양자화에 의해 획득된 잔차 계수들을 부호화하는 단계를 포함하되,
    상기 현재 블록에 대한 부분 변환 정보가 부호화되고,
    상기 현재 블록에 상기 부분 변환이 적용되는 경우, 상기 현재 블록의 분할 방향은, 수평 방향, 수직 방향, 우상단 대각 방향 및 좌상단 대각 방향 중 하나인 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 현재 블록 내 제2 영역에 속하는 잔차 계수들의 값은 0으로 설정되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 현재 블록이 상기 수평 방향 또는 상기 수직 방향으로 분할되는 경우, 상기 제1 영역은 사각 형태이고,
    상기 현재 블록이 상기 우상단 대각 방향 또는 상기 좌상단 대각 방향으로 분할되는 경우, 상기 제1 영역은 삼각 형태인 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 삼각 형태인 상기 제1 영역 내 잔차 샘플들은, 기 결정된 스캔 순서에 따라 재배열되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  15. 현재 블록 내 제1 영역의 잔차 샘플들에 대해 변환을 적용하는 단계;
    상기 변환에 의해 획득된 변환 계수들을 양자화하는 단계; 및
    상기 양자화에 의해 획득된 잔차 계수들을 부호화하는 단계를 포함하되,
    상기 현재 블록에 대한 부분 변환 정보가 부호화되고,
    상기 현재 블록에 상기 부분 변환이 적용되는 경우, 상기 현재 블록의 분할 방향은, 수평 방향, 수직 방향, 우상단 대각 방향 및 좌상단 대각 방향 중 하나인 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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