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KR102383106B1 - 비디오 신호 처리 방법 및 장치 - Google Patents

비디오 신호 처리 방법 및 장치 Download PDF

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KR102383106B1
KR102383106B1 KR1020170083661A KR20170083661A KR102383106B1 KR 102383106 B1 KR102383106 B1 KR 102383106B1 KR 1020170083661 A KR1020170083661 A KR 1020170083661A KR 20170083661 A KR20170083661 A KR 20170083661A KR 102383106 B1 KR102383106 B1 KR 102383106B1
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주식회사 케이티
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Abstract

본 발명에 따른 영상 복호화 방법은, 현재 블록에 대해 조명 보상이 수행되는지 여부를 나타내는 정보를 복호화하는 단계, 상기 정보가 상기 현재 블록에 대해 조명 보상이 수행됨을 지시하는 경우, 현재 블록의 조명 보상 파라미터를 결정하는 단계, 상기 현재 블록에 대해 인터 예측을 수행하여 예측 블록을 획득하는 단계, 및 상기 조명 보상 파라미터를 이용하여, 상기 예측 블록에 조명 보상을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

비디오 신호 처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING A VIDEO SIGNAL}
본 발명은 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 발명은 비디오 신호를 부호화/복호화함에 있어서, 부호화/복호화 대상 블록에 대해 효율적으로 인터 예측을 수행할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 비디오 신호를 부호화/복호화함에 있어서, 영상 간 밝기 변화를 고려하여, 예측 샘플을 보상하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 비디오 신호를 부호화/복호화함에 있어서, 조명 보상 파라미터를 효율적으로 부호화/복호화할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 비디오 신호 복호화 방법 및 장치는, 현재 블록에 대해 조명 보상이 수행되는지 여부를 나타내는 정보를 복호화하고, 상기 정보가 상기 현재 블록에 대해 조명 보상이 수행됨을 지시하는 경우, 현재 블록의 조명 보상 파라미터를 결정하고, 상기 현재 블록에 대해 인터 예측을 수행하여 예측 블록을 획득하고, 상기 조명 보상 파라미터를 이용하여, 상기 예측 블록에 조명 보상을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 부호화 방법 및 장치는, 현재 블록에 대해 인터 예측을 수행하여, 예측 블록을 획득하고, 상기 현재 블록에 대한 조명 보상 파라미터를 결정하고, 상기 조명 보상 파라미터를 이용하여, 상기 예측 블록에 조명 보상을 수행하고, 상기 현재 블록에 대해 조명 보상이 수행되는지 여부를 나타내는 정보를 부호화할 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 부호화/복호화 방법 및 장치에 있어서, 상기 조명 보상 파라미터는, 상기 현재 블록에 인접한 제1 템플릿 영역 및 상기 현재 블록의 참조 픽처에 포함된 참조 블록에 인접한 제2 템플릿 영역을 기초로 유도될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 부호화/복호화 방법 및 장치에 있어서, 상기 제2 템플릿 영역에 비가용 샘플이 포함된 경우, 상기 비가용 샘플은 가용 샘플로 대체될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 부호화/복호화 방법 및 장치에 있어서, 상기 가용 샘플은, 상기 제2 템플릿 영역 또는 상기 참조 블록에 포함된 것일 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 부호화/복호화 방법 및 장치에 있어서, 상기 제2 템플릿 영역에 비가용 샘플이 포함된 경우, 상기 비가용 샘플은, 복수 가용 샘플의 보간값으로 대체될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 부호화/복호화 방법 및 장치에 있어서, 상기 예측 블록을 획득하는 것은, 상기 현재 블록의 제1 참조 픽처에 기초하여 제1 예측 블록을 획득하고, 상기 현재 블록의 제2 참조 픽처에 기초하여 제2 예측 블록을 획득하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 부호화/복호화 방법 및 장치에 있어서, 상기 조명 보상은, 상기 제1 예측 블록 또는 상기 제2 예측 블록 중 적어도 하나를 대상으로 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 부호화/복호화 방법 및 장치에 있어서, 상기 예측 블록은, 상기 제1 예측 블록 및 상기 제2 예측 블록의 가중합에 의해 획득될 수 있다. 이때, 상기 제1 예측 블록 및 상기 제2 예측 블록에 적용되는 가중치는, 상기 현재 블록의 가중 예측 파라미터에 의해 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 부호화/복호화 방법 및 장치에 있어서, 상기 가중 예측 파라미터는, 상기 조명 보상 파라미터를 기초로 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 비디오 신호 부호화/복호화 방법 및 장치에 있어서, 상기 예측 블록은, 상기 제1 예측 블록 및 상기 제2 예측 블록의 가중합에 의해 획득될 수 있다. 이때, 상기 제1 참조 블록 및 상기 제2 참조 블록 중 어느 하나에 적용되는 가중치는 상기 조명 보상 파라미터를 기초로 결정되고, 상기 제1 참조 블록 및 상기 제2 참조 블록 중 다른 하나에 적용되는 가중치는 상기 현재 블록의 가중 예측 파라미터에 기초하여 결정될 수 있다.
본 발명에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 발명의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 발명에 의하면, 부호화/복호화 대상 블록에 대해 효율적으로 인터 예측을 수행할 수 있다.
본 발명에 의하면, 영상 간 밝기 변화를 고려하여, 예측 샘플을 보상할 수 있다.
본 발명에 의하면, 조명 보상 파라미터를 효율적으로 부호화/복호화할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 트리 구조(tree structure)에 기반하여 코딩 블록을 계층적으로 분할하는 일예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되는 파티션 형태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 특정 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만이 허용된 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 바이너리 트리 분할 허용 횟수와 관련된 정보가 부호화/복호화되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 코딩 블록에 적용될 수 있는 파티션 모드를 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 잔차 샘플을 획득하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 9는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 인터 예측 방법을 도시한 순서도이다.
도 10은 현재 블록에 머지 모드가 적용되는 경우, 현재 블록의 움직임 정보를 유도하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 11은 현재 블록에 AMVP 모드가 적용되는 경우, 현재 블록의 움직임 정보를 유도하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 양방향 가중 예측 방법의 흐름도이다.
도 13은 양방향 가중 예측의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 이웃 블록들 간의 스캔 순서를 예시한 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른, 조명 보상 예측 방법의 흐름도이다.
도 16은 조명 보상에 기초한 양방향 가중 예측 방법의 흐름도이다.
도 17은 조명 보상이 적용된 참조 블록을 이용하여 양방향 가중 예측을 수행하는 예를 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 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 발명의 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 발명을 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 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 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 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
또한, 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 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 구조(Quad Tree Structure)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. 즉, 하나의 코딩 유닛에 대하여 정방형 분할만이 가능하다고 가정하는 경우, 하나의 부호화 단위는 최대 4개의 다른 부호화 단위로 분할될 수 있다.
이하, 본 발명의 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.
부호화 단위를 기초로 인트라 예측을 수행하는 예측 단위를 생성시 최소 부호화 단위가 아닌 경우, 복수의 예측 단위 NxN 으로 분할하지 않고 인트라 예측을 수행할 수 있다.
예측부(120, 125)는 인터 예측을 수행하는 인터 예측부(120)와 인트라 예측을 수행하는 인트라 예측부(125)를 포함할 수 있다. 예측 단위에 대해 인터 예측을 사용할 것인지 또는 인트라 예측을 수행할 것인지를 결정하고, 각 예측 방법에 따른 구체적인 정보(예컨대, 인트라 예측 모드, 모션 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 예측 단위로 결정되고, 예측의 수행은 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, 모션 벡터 정보 등은 잔차값과 함께 엔트로피 부호화부(165)에서 부호화되어 복호화기에 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.
인터 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. 인터 예측부(120)는 참조 픽쳐 보간부, 모션 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.
모션 예측부는 참조 픽쳐 보간부에 의해 보간된 참조 픽쳐를 기초로 모션 예측을 수행할 수 있다. 모션 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. 모션 벡터는 보간된 화소를 기초로 1/2 또는 1/4 화소 단위의 모션 벡터값을 가질 수 있다. 모션 예측부에서는 모션 예측 방법을 다르게 하여 현재 예측 단위를 예측할 수 있다. 모션 예측 방법으로 스킵(Skip) 방법, 머지(Merge) 방법, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 방법, 인트라 블록 카피(Intra Block Copy) 방법 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.
인트라 예측부(125)는 현재 픽쳐 내의 화소 정보인 현재 블록 주변의 참조 픽셀 정보를 기초로 예측 단위를 생성할 수 있다. 현재 예측 단위의 주변 블록이 인터 예측을 수행한 블록이어서, 참조 픽셀이 인터 예측을 수행한 픽셀일 경우, 인터 예측을 수행한 블록에 포함되는 참조 픽셀을 주변의 인트라 예측을 수행한 블록의 참조 픽셀 정보로 대체하여 사용할 수 있다. 즉, 참조 픽셀이 가용하지 않는 경우, 가용하지 않은 참조 픽셀 정보를 가용한 참조 픽셀 중 적어도 하나의 참조 픽셀로 대체하여 사용할 수 있다.
인트라 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 인트라 예측 모드 정보 또는 예측된 휘도 신호 정보를 활용할 수 있다.
인트라 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 인트라 예측을 수행할 수 있다. 그러나 인트라 예측을 수행할 때 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 상이할 경우, 변환 단위를 기초로 한 참조 픽셀을 이용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 또한, 최소 부호화 단위에 대해서만 NxN 분할을 사용하는 인트라 예측을 사용할 수 있다.
인트라 예측 방법은 예측 모드에 따라 참조 화소에 AIS(Adaptive Intra Smoothing) 필터를 적용한 후 예측 블록을 생성할 수 있다. 참조 화소에 적용되는 AIS 필터의 종류는 상이할 수 있다. 인트라 예측 방법을 수행하기 위해 현재 예측 단위의 인트라 예측 모드는 현재 예측 단위의 주변에 존재하는 예측 단위의 인트라 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 인트라 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 잔차 블록을 생성하기 위해 사용된 예측 단위의 인트라 예측 모드 정보를 기초로 결정할 수 있다.
양자화부(135)는 변환부(130)에서 주파수 영역으로 변환된 값들을 양자화할 수 있다. 블록에 따라 또는 영상의 중요도에 따라 양자화 계수는 변할 수 있다. 양자화부(135)에서 산출된 값은 역양자화부(140)와 재정렬부(160)에 제공될 수 있다.
재정렬부(160)는 양자화된 잔차값에 대해 계수값의 재정렬을 수행할 수 있다.
재정렬부(160)는 계수 스캐닝(Coefficient Scanning) 방법을 통해 2차원의 블록 형태 계수를 1차원의 벡터 형태로 변경할 수 있다. 예를 들어, 재정렬부(160)에서는 지그-재그 스캔(Zig-Zag Scan)방법을 이용하여 DC 계수부터 고주파수 영역의 계수까지 스캔하여 1차원 벡터 형태로 변경시킬 수 있다. 변환 단위의 크기 및 인트라 예측 모드에 따라 지그-재그 스캔 대신 2차원의 블록 형태 계수를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 단위의 크기 및 인트라 예측 모드에 따라 지그-재그 스캔, 수직 방향 스캔 및 수평 방향 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, 모션 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 인트라 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 인터 예측을 수행 시 예측부(120, 125)에 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 영상 복호화기(200)는 엔트로피 복호화부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230, 235), 필터부(240), 메모리(245)가 포함될 수 있다.
영상 부호화기에서 영상 비트스트림이 입력된 경우, 입력된 비트스트림은 영상 부호화기와 반대의 절차로 복호화될 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)는 영상 부호화기의 엔트로피 부호화부에서 엔트로피 부호화를 수행한 것과 반대의 절차로 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다. 예를 들어, 영상 부호화기에서 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 부호화기에서 수행된 인트라 예측 및 인터 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 부호화기에서 제공된 양자화 파라미터와 재정렬된 블록의 계수값을 기초로 역양자화를 수행할 수 있다.
역변환부(225)는 영상 부호화기에서 수행한 양자화 결과에 대해 변환부에서 수행한 변환 즉, DCT, DST, 및 KLT에 대해 역변환 즉, 역 DCT, 역 DST 및 역 KLT를 수행할 수 있다. 역변환은 영상 부호화기에서 결정된 전송 단위를 기초로 수행될 수 있다. 영상 복호화기의 역변환부(225)에서는 예측 방법, 현재 블록의 크기 및 예측 방향 등 복수의 정보에 따라 변환 기법(예를 들어, DCT, DST, KLT)이 선택적으로 수행될 수 있다.
예측부(230, 235)는 엔트로피 복호화부(210)에서 제공된 예측 블록 생성 관련 정보와 메모리(245)에서 제공된 이전에 복호화된 블록 또는 픽쳐 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다.
전술한 바와 같이 영상 부호화기에서의 동작과 동일하게 인트라 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 인트라 예측을 수행하지만, 인트라 예측을 수행시 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 상이할 경우, 변환 단위를 기초로 한 참조 픽셀을 이용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 또한, 최소 부호화 단위에 대해서만 NxN 분할을 사용하는 인트라 예측을 사용할 수도 있다.
예측부(230, 235)는 예측 단위 판별부, 인터 예측부 및 인트라 예측부를 포함할 수 있다. 예측 단위 판별부는 엔트로피 복호화부(210)에서 입력되는 예측 단위 정보, 인트라 예측 방법의 예측 모드 정보, 인터 예측 방법의 모션 예측 관련 정보 등 다양한 정보를 입력 받고 현재 부호화 단위에서 예측 단위를 구분하고, 예측 단위가 인터 예측을 수행하는지 아니면 인트라 예측을 수행하는지 여부를 판별할 수 있다. 인터 예측부(230)는 영상 부호화기에서 제공된 현재 예측 단위의 인터 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 인터 예측을 수행할 수 있다. 또는, 현재 예측 단위가 포함된 현재 픽쳐 내에서 기-복원된 일부 영역의 정보를 기초로 인터 예측을 수행할 수도 있다.
인터 예측을 수행하기 위해 부호화 단위를 기준으로 해당 부호화 단위에 포함된 예측 단위의 모션 예측 방법이 스킵 모드(Skip Mode), 머지 모드(Merge 모드), AMVP 모드(AMVP Mode), 인트라 블록 카피 모드 중 어떠한 방법인지 여부를 판단할 수 있다.
인트라 예측부(235)는 현재 픽쳐 내의 화소 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다. 예측 단위가 인트라 예측을 수행한 예측 단위인 경우, 영상 부호화기에서 제공된 예측 단위의 인트라 예측 모드 정보를 기초로 인트라 예측을 수행할 수 있다. 인트라 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 부호화기에서 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 인트라 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 부호화기로부터 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 복호화기의 디블록킹 필터에서는 영상 부호화기에서 제공된 디블록킹 필터 관련 정보를 제공받고 영상 복호화기에서 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 부호화기로부터 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 발명의 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) 또는 예측 블록(또는 예측 유닛) 등을 나타내는 것일 수 있다.
하나의 픽쳐는 정방형 또는 비정방형의 기본 블록으로 분할되어 부호화/복호화될 수 있다. 이때, 기본 블록은, 코딩 트리 유닛(Coding Tree Unit)이라 호칭될 수 있다. 코딩 트리 유닛은, 시퀀스 또는 슬라이스에서 허용하는 가장 큰 크기의 부호화 유닛으로 정의될 수도 있다. 코딩 트리 유닛이 정방형 또는 비정방형인지 여부 또는 코딩 트리 유닛의 크기와 관련한 정보는 시퀀스 파라미터 셋트, 픽처 파라미터 셋트 또는 슬라이스 헤더 등을 통해 시그널링될 수 있다. 코딩 트리 유닛은 더 작은 크기의 파티션으로 분할될 수 있다. 이때, 코딩 트리 유닛을 분할함으로써 생성된 파티션을 뎁스 1이라 할 경우, 뎁스 1인 파티션을 분할함으로써 생성된 파티션은 뎁스 2로 정의될 수 있다. 즉, 코딩 트리 유닛 내 뎁스 k인 파티션을 분할함으로써 생성된 파티션은 뎁스 k+1을 갖는 것으로 정의될 수 있다.
코딩 트리 유닛이 분할됨에 따라 생성된 임의 크기의 파티션을 코딩 유닛이라 정의할 수 있다. 코딩 유닛은 재귀적으로 분할되거나, 예측, 양자화, 변환 또는 인루프 필터링 등을 수행하기 위한 기본 단위로 분할될 수 있다. 일 예로, 코딩 유닛이 분할됨에 따라 생성된 임의 크기의 파티션은 코딩 유닛으로 정의되거나, 예측, 양자화, 변환 또는 인루프 필터링 등을 수행하기 위한 기본 단위인 변환 유닛 또는 예측 유닛으로 정의될 수 있다.
코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛의 파티셔닝은, 수직선(Vertical Line) 또는 수평선(Horizontal Line) 중 적어도 하나에 기초하여 수행될 수 있다. 또한, 코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛을 파티셔닝하는 수직선 또는 수평선의 개수는 적어도 하나 이상일 수 있다. 일 예로, 하나의 수직선 또는 하나의 수평선을 이용하여, 코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛을 2개의 파티션으로 분할하거나, 두개의 수직선 또는 두개의 수평선을 이용하여, 코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛을 3개의 파티션으로 분할할 수 있다. 또는, 하나의 수직선 및 하나의 수평선을 이용하여, 코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛을 길이 및 너비가 1/2 인 4개의 파티션으로 분할할 수 있다.
코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛을 적어도 하나의 수직선 또는 적어도 하나의 수평선을 이용하여 복수의 파티션으로 분할하는 경우, 파티션들은 균일한 크기를 갖거나, 서로 다른 크기를 가질 수 있다. 또는, 어느 하나의 파티션이 나머지 파티션과 다른 크기를 가질 수도 있다.
후술되는 실시예들에서는, 코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛이 쿼드 트리 또는 바이너리 트리 구조로 분할되는 것으로 가정한다. 그러나, 더 많은 수의 수직선 또는 더 많은 수의 수평선을 이용한 코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛의 분할도 가능하다.
*도 3은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 트리 구조(tree structure)에 기반하여 코딩 블록을 계층적으로 분할하는 일예를 도시한 것이다.
입력 영상 신호는 소정의 블록 단위로 복호화되며, 이와 같이 입력 영상 신호를 복호화하기 위한 기본 단위를 코딩 블록이라 한다. 코딩 블록은 인트라/인터 예측, 변환, 양자화를 수행하는 단위가 될 수 있다. 또한, 코딩 블록 단위로 예측 모드(예컨대, 화면 내 예측 모드 또는 화면 간 예측 모드)가 결정되고, 코딩 블록에 포함된 예측 블록들은, 결정된 예측 모드를 공유할 수 있다. 코딩 블록은 8x8 내지 64x64 범위에 속하는 임의의 크기를 가진 정방형 또는 비정방형 블록일 수 있고, 128x128, 256x256 또는 그 이상의 크기를 가진 정방형 또는 비정방형 블록일 수 있다.
구체적으로, 코딩 블록은 쿼드 트리(quad tree)와 바이너리 트리(binary tree) 중 적어도 하나에 기초하여 계층적으로 분할될 수 있다. 여기서, 쿼드 트리 기반의 분할은 2Nx2N 코딩 블록이 4개의 NxN 코딩 블록으로 분할되는 방식을, 바이너리 트리 기반의 분할은 하나의 코딩 블록이 2개의 코딩 블록으로 분할되는 방식을 각각 의미할 수 있다. 바이너리 트리 기반의 분할이 수행되었다 하더라도, 하위 뎁스에서는 정방형인 코딩 블록이 존재할 수 있다.
바이너리 트리 기반의 분할은 대칭적으로 수행될 수도 있고, 비대칭적으로 수행될 수도 있다. 바이너리 트리 기반으로 분할된 코딩 블록은 정방형 블록일 수도 있고, 직사각형과 같은 비정방형 블록일 수도 있다. 일 예로, 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되는 파티션 형태는 도 4에 도시된 예에서와 같이, 대칭형(symmetric)인 2NxN (수평 방향 비 정방 코딩 유닛) 또는 Nx2N (수직 방향 비정방 코딩 유닛), 비대칭형(asymmetric)인 nLx2N, nRx2N, 2NxnU 또는 2NxnD 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
바이너리 트리 기반의 분할은, 대칭형 또는 비대칭 형태의 파티션 중 어느 하나만 제한적으로 허용될 수도 있다. 이 경우, 코딩 트리 유닛을, 정방형 블록으로 구성하는 것은 쿼드 트리 CU 파티셔닝에 해당하고, 코딩 트리 유닛을, 대칭형인 비정방형 블록으로 구성하는 것은 이진 트리 파티셔닝에 해당할 수 있다. 코딩 트리 유닛을 정방형 블록과 대칭형 비정방형 블록으로 구성하는 것은 쿼드 및 바이너리 트리 CU 파티셔닝에 해당할 수 있다.
바이너리 트리 기반의 분할은 쿼드 트리 기반의 분할이 더 이상 수행되지 않는 코딩 블록에 대해서 수행될 수 있다. 바이너리 트리 기반으로 분할된 코딩 블록에 대해서는 쿼드 트리 기반의 분할이 더 이상 수행되지 않을 수 있다.
또한, 하위 뎁스의 분할은 상위 뎁스의 분할 형태에 종속적으로 결정될 수 있다. 일 예로, 2개 이상의 뎁스에서 바이너리 트리 기반의 분할이 허용된 경우, 하위 뎁스에서는 상위 뎁스의 바이너리 트리 분할 형태와 동일한 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만이 허용될 수 있다. 예컨대, 상위 뎁스에서 2NxN 형태로 바이너리 트리 기반의 분할이 수행된 경우, 하위 뎁스에서도 2NxN 형태의 바이너리 트리 기반의 분할이 수행될 수 있다. 또는, 상위 뎁스에서 Nx2N 형태로 바이너리 트리 기반의 분할이 수행된 경우, 하위 뎁스에서도 Nx2N 형태의 바이너리 트리 기반의 분할이 허용될 수 있다.
반대로, 하위 뎁스에서, 상위 뎁스의 바이너리 트리 분할 형태와 상이한 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만을 허용하는 것도 가능하다.
시퀀스, 슬라이스, 코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛에 대해, 특정 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만이 사용되도록 제한할 수도 있다. 일 예로, 코딩 트리 유닛에 대해 2NxN 또는 Nx2N 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만이 허용되도록 제한할 수 있다. 허용되는 파티션 형태는 부호화기 또는 복호화기에 기 정의되어 있을 수도 있고, 허용되는 파티션 형태 또는 허용되지 않는 파티션 형태에 관한 정보를 부호화하여 비트스트림을 통해 시그널링할 수도 있다.
도 5는 특정 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만이 허용된 예를 나타낸 도면이다. 도 5의 (a)는 Nx2N 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만이 허용되도록 제한된 예를 나타내고, 도 5의 (b)는 2NxN 형태의 바이너리 트리 기반의 분할만이 허용되도록 제한된 예를 나타낸다. 상기 쿼드 트리 또는 바이너리 트리 기반의 적응적 분할을 구현하기 위해 쿼드 트리 기반의 분할을 지시하는 정보, 쿼드 트리 기반의 분할이 허용되는 코딩 블록의 크기/깊이에 관한 정보, 바이너리 트리 기반의 분할을 지시하는 정보, 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보, 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되지 않는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보 또는 바이너리 트리 기반의 분할이 세로 방향인지 또는 가로 방향인지에 관한 정보 등이 이용될 수 있다.
또한, 코딩 트리 유닛 또는 소정의 코딩 유닛에 대해, 바이너리 트리 분할이 허용되는 횟수, 바이너리 트리 분할이 허용되는 깊이 또는 바이너리 트리 분할이 허용된 뎁스의 개수 등이 획득될 수 있다. 상기 정보는 코딩 트리 유닛 또는 코딩 유닛 단위로 부호화되어, 비트스트림을 통해 복호화기로 전송될 수 있다.
일 예로, 비트스트림을 통해, 바이너리 트리 분할이 허용되는 최대 뎁스를 나타내는 신택스 'max_binary_depth_idx_minus1'가 비트스트림을 통해 부호화/복호화될 수 있다. 이 경우, max_binary_depth_idx_minus1+1이 바이너리 트리 분할이 허용되는 최대 뎁스를 가리킬 수 있다.
도 6에 도시된 예를 살펴보면, 도 6에서는, 뎁스 2인 코딩 유닛 및 뎁스 3인 코딩 유닛에 대해 바이너리 트리 분할이 수행된 것으로 도시되었다. 이에 따라, 코딩 트리 유닛 내 바이너리 트리 분할이 수행된 횟수(2회)를 나타내는 정보, 코딩 트리 유닛 내 바이너리 트리 분할이 허용된 최대 뎁스(뎁스 3)를 나타내는 정보 또는 코딩 트리 유닛 내 바이너리 트리 분할이 허용된 뎁스의 개수(2개, 뎁스 2 및 뎁스 3)를 나타내는 정보 중 적어도 하나가 비트스트림을 통해 부호화/복호화될 수 있다.
다른 예로, 바이너리 트리 분할이 허용되는 횟수, 바이너리 트리 분할이 허용되는 깊이 또는 바이너리 트리 분할이 허용된 뎁스의 개수 중 적어도 하나는 시퀀스, 슬라이스별로 획득될 수 있다. 일 예로, 상기 정보는, 시퀀스, 픽처 또는 슬라이스 단위로 부호화되어 비트스트림을 통해 전송될 수 있다. 이에 따라, 제1 슬라이스 및 제2 슬라이스의, 바이너리 트리 분할 횟수, 바이너리 트리 분할이 허용되는 최대 뎁스 또는 바이너리 트리 분할이 허용되는 뎁스의 개수 중 적어도 하나가 상이할 수 있다. 일 예로, 제1 슬라이스에서는, 하나의 뎁스에서만 바이너리 트리 분할이 허용되는 반면, 제2 슬라이스에서는, 두개의 뎁스에서 바이너리 트리 분할이 허용될 수 있다.
또 다른 일 예로, 슬라이스 또는 픽쳐의 시간레벨 식별자(TemporalID)에 따라 바이너리 트리 분할이 허용되는 횟수, 바이너리 트리 분할이 허용되는 깊이 또는 바이너리 트리 분할이 허용되는 뎁스의 개수 중 적어도 하나를 상이하게 설정할 수도 있다. 여기서, 시간레벨 식별자(TemporalID)는, 시점(view), 공간(spatial), 시간(temporal) 또는 화질(quality) 중 적어도 하나 이상의 스케일러빌리티(Scalability)를 갖는 영상의 복수개의 레이어 각각을 식별하기 위한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 분할 깊이(split depth)가 k인 제1 코딩 블록 300은 쿼드 트리(quad tree)에 기반하여 복수의 제2 코딩 블록으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 제2 코딩 블록 310 내지 340은 제1 코딩 블록의 너비와 높이의 절반 크기를 가진 정방형 블록이며, 제2 코딩 블록의 분할 깊이는 k+1로 증가될 수 있다.
분할 깊이가 k+1인 제2 코딩 블록 310은 분할 깊이가 k+2인 복수의 제3 코딩 블록으로 분할될 수 있다. 제2 코딩 블록 310의 분할은 분할 방식에 따라 쿼트 트리 또는 바이너리 트리 중 어느 하나를 선택적으로 이용하여 수행될 수 있다. 여기서, 분할 방식은 쿼드 트리 기반으로의 분할을 지시하는 정보 또는 바이너리 트리 기반의 분할을 지시하는 정보 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.
제2 코딩 블록 310이 쿼트 트리 기반으로 분할되는 경우, 제2 코딩 블록 310은 제2 코딩 블록의 너비와 높이의 절반 크기를 가진 4개의 제3 코딩 블록 310a으로 분할되며, 제3 코딩 블록 310a의 분할 깊이는 k+2로 증가될 수 있다. 반면, 제2 코딩 블록 310이 바이너리 트리 기반으로 분할되는 경우, 제2 코딩 블록 310은 2개의 제3 코딩 블록으로 분할될 수 있다. 이때, 2개의 제3 코딩 블록 각각은 제2 코딩 블록의 너비와 높이 중 어느 하나가 절반 크기인 비정방형 블록이며, 분할 깊이는 k+2로 증가될 수 있다. 제2 코딩 블록은 분할 방향에 따라 가로 방향 또는 세로 방향의 비정방형 블록으로 결정될 수 있고, 분할 방향은 바이너리 트리 기반의 분할이 세로 방향인지 또는 가로 방향인지에 관한 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
한편, 제2 코딩 블록 310은 쿼드 트리 또는 바이너리 트리에 기반하여 더 이상 분할되지 않는 말단 코딩 블록으로 결정될 수도 있고, 이 경우 해당 코딩 블록은 예측 블록 또는 변환 블록으로 이용될 수 있다.
제3 코딩 블록 310a은 제2 코딩 블록 310의 분할과 마찬가지로 말단 코딩 블록으로 결정되거나, 쿼드 트리 또는 바이너리 트리에 기반하여 추가적으로 분할될 수 있다.
한편, 바이너리 트리 기반으로 분할된 제3 코딩 블록 310b은 추가적으로 바이너리 트리에 기반하여 세로 방향의 코딩 블록(310b-2) 또는 가로 방향의 코딩 블록(310b-3)으로 더 분할될 수도 있고, 해당 코딩 블록의 분할 깊이는 k+3으로 증가될 수 있다. 또는, 제3 코딩 블록 310b는 바이너리 트리에 기반하여 더 이상 분할되지 않는 말단 코딩 블록(310b-1)으로 결정될 수 있고, 이 경우 해당 코딩 블록(310b-1)은 예측 블록 또는 변환 블록으로 이용될 수 있다. 다만, 상술한 분할 과정은 쿼드 트리 기반의 분할이 허용되는 코딩 블록의 크기/깊이에 관한 정보, 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보 또는 바이너리 트리 기반의 분할이 허용되지 않는 코딩 블록의 크기/깊이에 대한 정보 중 적어도 하나에 기초하여 제한적으로 수행될 수 있다.
코딩 블록이 가질 수 있는 크기는 소정 개수로 제한되거나, 소정 단위 내 코딩 블록의 크기는 고정된 값을 가질 수도 있다. 일 예로, 시퀀스 내 코딩 블록의 크기 또는 픽처 내 코딩 블록의 크기는, 256x256, 128x128 또는 32x32로 제한될 수 있다. 시퀀스 또는 픽처 내 코딩 블록의 크기를 나타내는 정보가 시퀀스 헤더 또는 픽처 헤더를 통해 시그널링 될 수 있다.
쿼드 트리 및 바이터리 트리에 기반한 분할 결과, 코딩 유닛은, 정방형 또는 임의 크기의 직사각형을 띨 수 있다.
코딩 블록은, 스킵 모드, 화면 내 예측, 화면 간 예측 또는 스킵 방법 중 적어도 하나를 이용하여 부호화된다. 코딩 블록이 결정되면, 코딩 블록의 예측 분할을 통해 예측 블록(Prediction Block)을 결정할 수 있다. 코딩 블록의 예측 분할은 코딩 블록의 분할 형태를 나타내는 파티션 모드(Part_mode)에 의해 수행될 수 있다. 예측 블록의 크기 또는 형태는 코딩 블록의 파티션 모드에 따라 결정될 수 있다. 일 예로, 파티션 모드에 따라 결정되는 예측 블록의 크기는 코딩 블록의 크기와 동일하거나 작은 값을 가질 수 있다.
도 7은 코딩 블록이 화면 간 예측으로 부호화되었을 때, 코딩 블록에 적용될 수 있는 파티션 모드를 예시한 도면이다.
코딩 블록이 화면 간 예측으로 부호화된 경우, 코딩 블록에는 도 7에 도시된 예에서와 같이, 8개의 파티션 모드 중 어느 하나가 적용될 수 있다.
코딩 블록이 화면 내 예측으로 부호화된 경우, 코딩 블록에는 파티션 모드 PART_2Nx2N 또는 PART_NxN 이 적용될 수 있다.
PART_NxN은 코딩 블록이 최소 크기를 갖는 경우 적용될 수 있다. 여기서, 코딩 블록의 최소 크기는 부호화기 및 복호화기에서 기 정의된 것일 수 있다. 또는, 코딩 블록의 최소 크기에 관한 정보는 비트스트림을 통해 시그널링될 수도 있다. 일 예로, 코딩 블록의 최소 크기는 슬라이스 헤더를 통해 시그널링되고, 이에 따라, 슬라이스별로 코딩 블록의 최소 크기가 정의될 수 있다.
일반적으로, 예측 블록의 크기는 64x64 부터 4x4의 크기를 가질 수 있다. 단, 코딩 블록이 화면 간 예측으로 부호화된 경우, 움직임 보상을 수행할 때, 메모리 대역폭(memory bandwidth)을 줄이기 위해, 예측 블록이 4x4 크기를 갖지 않도록 할 수 있다.
*도 8은 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 잔차 샘플을 획득하는 과정을 도시한 흐름도이다.
먼저, 현재 블록의 잔차 계수를 획득할 수 있다(S810). 복호화기는 계수 스캐닝 방법을 통해, 잔차 계수를 획득할 수 있다. 예를 들어, 복호화기는, 지그-재그 스캔, 수직 스캔 또는 수평 스캔을 이용하여, 계수 스캐닝을 수행하고, 그 결과 2차원 블록 형태의 잔차 계수를 획득할 수 있다.
현재 블록의 잔차 계수에 대해 역양자화를 수행할 수 있다(S820).
현재 블록의 역양자화된 잔차 계수에 역변환을 스킵할 것인지 여부에 따라 선택적으로 역변환을 수행할 수 있다(S830). 구체적으로, 복호화기는 현재 블록의 수평 방향 또는 수직 방향 중 적어도 하나 이상에 역변환을 스킵(skip)할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 현재 블록의 수직 또는 수평 방향 중 적어도 하나에 역변환을 적용하기로 결정된 경우, 현재 블록의 역양자화된 잔차 계수를 역변환함으로써, 현재 블록의 잔차 샘플을 획득할 수 있다. 여기서, 역변환은, DCT, DST 또는 KLT 중 적어도 하나를 이용하여 수행될 수 있다.
현재 블록의 수평 방향 및 수직 방향 모두에 역변환이 스킵된 경우, 현재 블록의 수평 방향 및 수직 방향으로 역변환이 수행되지 않는다. 이 경우, 역양자화된 잔차 계수를 기 설정된 값으로 스케일링하여, 현재 블록의 잔차 샘플을 획득할 수 있다.
수평 방향으로의 역변환을 생략하는 것은, 수평 방향으로는 역변환을 수행하지 않고, 수직 방향으로는 역변환을 수행하는 것을 의미한다. 이때, 수평 방향으로는 스케일링이 수행될 수 있다.
수직 방향의 역변환을 생략하는 것은, 수직 방향으로는 역변환을 수행하지 않고, 수평 방향으로는 역변환을 수행하는 것을 의미한다. 이때, 수직 방향으로는 스케일링이 수행될 수 있다.
현재 블록의 분할 형태에 따라, 현재 블록에 대해 역변환 스킵 기법을 이용할 수 있는지 여부가 결정될 수 있다. 일 예로, 현재 블록이 바이너리 트리 기반의 분할을 통해 생성된 것일 경우, 현재 블록에 대해 역변환 스킵 기법을 이용하지 못하도록 제한할 수 있다. 이에 따라, 현재 블록이 바이너리 트리 기반의 분할을 통해 생성된 것일 경우, 현재 블록을 역변환 함으로써, 현재 블록의 잔차 샘플을 획득할 수 있다. 아울러, 현재 블록이 바이너리 트리 기반의 분할을 통해 생성된 것일 경우, 역변환이 스킵되는지 여부를 나타내는 정보(예컨대, transform_skip_flag)의 부호화/복호화가 생략될 수 있다.
또는, 현재 블록이 바이너리 트리 기반의 분할을 통해 생성된 경우, 수평 방향 또는 수직 방향 중 적어도 하나에서만 역변환 스킵 기법이 허용되도록 제한할 수 있다. 여기서, 역변환 스킵 기법이 제한되는 방향은, 비트스트림으로부터 복호화되는 정보에 기초하여 결정되거나, 현재 블록의 크기, 현재 블록의 형태 또는 현재 블록의 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여 적응적으로 결정될 수 있다.
일 예로, 현재 블록이 너비가 높이보다 큰 비정방형 블록일 경우, 수직 방향에 대해서만 역변환 스킵 기법을 허용하고, 수평 방향에 대해서는 역변환 스킵 기법 사용을 제한할 수 있다. 즉, 현재 블록이 2NxN인 경우, 현재 블록의 수평 방향으로는 역변환이 수행되고, 수직 방향으로는 선택적으로 역변환이 수행될 수 있다.
반면, 현재 블록의 높이가 너비보다 큰 비정방형 블록일 경우, 수평 방향에 대해서만 역변환 스킵 기법을 허용하고, 수직 방향에 대해서는 역변환 스킵 기법 사용을 제한할 수 있다. 즉, 현재 블록이 Nx2N인 경우, 현재 블록의 수직 방향으로는 역변환이 수행되고, 수평 방향으로는 선택적으로 역변환이 수행될 수 있다.
상기의 예와 반대로, 현재 블록이 너비가 높이보다 큰 비정방형 블록일 경우, 수평 방향에 대해서만 역변환 스킵 기법을 허용하고, 현재 블록이 높이가 너비보다 큰 비정방형 블록일 경우, 수직 방향에 대해서만 역변환 스킵 기법을 허용할 수도 있다.
수평 방향에 대한 역변환을 스킵할 것인지 여부에 대한 정보 또는 수직 방향에 대한 역변환을 스킵할 것인지 여부를 나타내는 정보는 비트스트림을 통해 시그널링될 수 있다. 일 예로, 수평 방향에 대한 역변환을 스킵할 것인지 여부를 나타내는 정보는 1비트의 플래그로, 'hor_transform_skip_flag'이고, 수직 방향에 대한 역변환을 스킵할 것인지 여부를 나타내는 정보는 1비트의 플래그로, 'ver_transform_skip_flag'일 수 있다. 부호화기는, 현재 블록의 형태에 따라, 'hor_transform_skip_flag' 또는 'ver_transform_skip_flag' 중 적어도 하나를 부호화할 수 있다. 또한, 복호화기는 'hor_transform_skip_flag' 또는 'ver_transform_skip_flag' 중 적어도 이용하여, 수평 방향 또는 수직 방향으로의 역변환이 스킵되는지 여부를 판단할 수 있다.
현재 블록의 분할 형태에 따라, 어느 하나의 방향에 대해서는, 역변환이 생략되도록 설정될 수도 있다. 일 예로, 현재 블록이 바이너리 트리 기반의 분할을 통해 생성된 경우, 수평 방향 또는 수직 방향으로의 역변환을 생략할 수 있다. 즉, 현재 블록이 바이너리 트리 기반의 분할로 생성된 것이라면, 현재 블록의 역변환이 스킵되는지 여부를 나타내는 정보(예컨대, transform_skip_flag, hor_transform_skip_flag, ver_transform_skip_flag)의 부호화/복호화 없이도, 현재 블록에 대해 수평 방향 또는 수직 방향 중 적어도 하나에 대해 역변환을 스킵할 것을 결정할 수 있다.
도 9는 본 발명이 적용되는 일실시예로서, 인터 예측 방법을 도시한 순서도이다.
도 9를 참조하면, 현재 블록의 움직임 정보를 결정할 수 있다(S910). 현재 블록의 움직임 정보는, 현재 블록에 관한 움직임 벡터, 현재 블록의 참조 픽처 인덱스 또는 현재 블록의 인터 예측 방향 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
현재 블록의 움직임 정보는 비트스트림을 통해 시그널링되는 정보 또는 현재 블록에 이웃한 이웃 블록의 움직임 정보 중 적어도 하나를 기초로 획득될 수 있다.
도 10은 현재 블록에 머지 모드가 적용되는 경우, 현재 블록의 움직임 정보를 유도하는 과정을 나타낸 도면이다.
현재 블록에 머지 모드가 적용되는 경우, 현재 블록의 공간적 이웃 블록으로부터 공간적 머지 후보를 유도할 수 있다(S1010). 공간적 이웃 블록은, 현재 블록의 상단, 좌측 또는 현재 블록의 코너(예컨대, 상단 좌측 코너, 우측 상단 코너 또는 좌측 하단 코너 중 적어도 하나)에 인접한 블록 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
공간적 머지 후보의 움직임 정보는, 공간적 이웃 블록의 움직임 정보와 동일하게 설정될 수 있다.
현재 블록의 시간적 이웃 블록으로부터 시간적 머지 후보를 유도할 수 있다(S1020). 시간적 이웃 블록은, 콜로케이티드 픽처에 포함된 블록을 의미할 수 있다. 콜로케이티드 픽처는, 현재 블록을 포함하는 현재 픽처와 상이한 시간적 순서(Picture Order Count, POC)를 갖는다. 콜로케이트 픽처는 참조 픽처 리스트 내 기 정의된 인덱스를 갖는 픽처로 결정되거나, 비트스트림으로부터 시그널링되는 인덱스에 의해 결정될 수 있다. 시간적 이웃 블록은, 콜로케이티드 픽처 내 현재 블록과 동일한 위치인 콜로케이티드 블록 내의 좌표를 포함하는 블록 또는, 콜로케이티드 블록에 인접한 블록으로 결정될 수 있다. 일 예로, 콜로케이티드 블록의 중심 좌표를 포함하는 블록, 또는, 콜로케이티드 블록의 좌측 하단 경계에 인접한 블록 중 적어도 하나가 시간적 이웃 블록으로 결정될 수 있다.
시간적 머지 후보의 움직임 정보는, 시간적 이웃 블록의 움직임 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 일 예로, 시간적 머지 후보의 움직임 벡터는, 시간적 이웃 블록의 움직임 벡터에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, 시간적 머지 후보의 인터 예측 방향은 시간적 이웃 블록의 인터 예측 방향과 동일하게 설정될 수 있다. 단, 시간적 머지 후보의 참조 픽처 인덱스는, 고정된 값을 가질 수 있다. 일 예로, 시간적 머지 후보의 참조 픽처 인덱스는 '0'으로 설정될 수 있다.
이후, 공간적 머지 후보 및 시간적 머지 후보를 포함하는 머지 후보 리스트를 생성할 수 있다(S1030). 만약, 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보의 개수가 최대 머지 후보 개수보다 작은 경우, 둘 이상의 머지 후보를 조합한 조합된 머지 후보가 머지 후보 리스트에 포함될 수 있다.
머지 후보 리스트가 생성되면, 머지 후보 인덱스에 기초하여, 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보 중 적어도 하나를 특정할 수 있다(S1040).
현재 블록의 움직임 정보는, 머지 후보 인덱스에 의해 특정된 머지 후보의 움직임 정보와 동일하게 설정될 수 있다(S1050). 일 예로, 머지 후보 인덱스에 의해, 공간적 머지 후보가 선택된 경우, 현재 블록의 움직임 정보는, 공간적 이웃 블록의 움직임 정보와 동일하게 설정될 수 있다. 또는, 머지 후보 인덱스에 의해, 시간적 머지 후보가 선택된 경우, 현재 블록의 움직임 정보는, 시간적 이웃 블록의 움직임 정보와 동일하게 설정될 수 있다.
도 11은 현재 블록에 AMVP 모드가 적용되는 경우, 현재 블록의 움직임 정보를 유도하는 과정을 나타낸 도면이다.
현재 블록에 AMVP 모드가 적용되는 경우, 비트스트림으로부터, 현재 블록의 인터 예측 방향 또는 참조 픽처 인덱스 중 적어도 하나를 복호화할 수 있다(S1110). 즉, AMVP 모드가 적용되는 경우, 현재 블록의 인터 예측 방향 또는 참조 픽처 인덱스 중 적어도 하나는 비트스트림을 통해 부호화된 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
현재 블록의 공간적 이웃 블록의 움직임 벡터를 기초로, 공간적 움직임 벡터 후보를 결정할 수 있다(S1120). 공간적 움직임 벡터 후보는, 현재 블록의 상단 이웃 블록으로부터 유도된 제1 공간적 움직임 벡터 후보 및 현재 블록의 좌측 이웃 블록으로부터 유도된 제2 공간적 움직임 벡터 후보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 상단 이웃 블록은, 현재 블록의 상단 또는 상단 우측 코너에 인접한 블록 중 적어도 하나를 포함하고, 현재 블록의 좌측 이웃 블록은, 현재 블록의 좌측 또는 좌측 하단 코너에 인접한 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 현재 블록의 좌측 상단 코너에 인접한 블록은, 상단 이웃 블록으로 취급될 수도 있고, 또는 좌측 이웃 블록으로 취급될 수도 있다.
현재 블록과 공간적 이웃 블록 사이의 참조 픽처가 상이한 경우, 공간적 움직임 벡터는 공간적 이웃 블록의 움직임 벡터를 스케일링함으로써 획득될 수도 있다.
현재 블록의 시간적 이웃 블록의 움직임 벡터를 기초로, 시간적 움직임 벡터 후보를 결정할 수 있다(S1130). 현재 블록과 시간적 이웃 블록 사이의 참조 픽처가 상이한 경우, 시간적 움직임 벡터는 시간적 이웃 블록의 움직임 벡터를 스케일링함으로써 획득될 수도 있다.
공간적 움직임 벡터 후보 및 시간적 움직임 벡터 후보를 포함하는 움직임 벡터 후보 리스트를 생성할 수 있다(S1140).
움직임 벡터 후보 리스트가 생성되면, 움직임 벡터 후보 리스트 중 적어도 하나를 특정하는 정보에 기초하여, 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터 후보 중 적어도 하나를 특정할 수 있다(S1150).
상기 정보에 의해 특정된 움직임 벡터 후보를, 현재 블록의 움직임 벡터 예측값으로 설정하고, 움직임 벡터 예측값에 움직임 벡터 차분값을 합하여, 현재 블록의 움직임 벡터를 획득할 수 있다(S1160). 이때, 움직임 벡터 차분값은, 비트스트림을 통해 파싱될 수 있다.
현재 블록의 움직임 정보가 획득되면, 획득된 움직임 정보에 기초하여, 현재 블록에 대한 움직임 보상을 수행할 수 있다(S920). 구체적으로, 현재 블록의 인터 예측 방향, 참조 픽처 인덱스 및 움직임 벡터에 기초하여, 현재 블록에 대한 움직임 보상이 수행될 수 있다.
인터 예측 방향은, N개의 방향을 지시할 수 있다. 여기서, N은 자연수로, 1, 2 또는 3 이상일 수 있다. 인터 예측 방향이 N개의 방향인 것은, N개의 참조 픽처 또는 N개의 참조 블록에 기초하여, 현재 블록의 인터 예측이 수행되는 것을 의미할 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 인터 예측 방향이 단방향을 지시하는 경우, 현재 블록의 인터 예측은, 하나의 참조 픽처에 기초하여 수행되는 반면, 현재 블록의 인터 예측이 양방향을 지시하는 경우, 현재 블록의 인터 예측은, 두개의 참조 픽처 또는 두개의 참조 블록을 이용하여 수행될 수 있다.
현재 블록에 복수 방향 예측이 허용되는지 여부는, 현재 블록의 크기 또는 형태 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수도 있다. 일 예로, 코딩 유닛이 정방 형태인 경우에는, 복수 방향 예측을 이용한 부호화/복호화를 허용하는 반면, 코딩 유닛이 비정방 형태인 경우에는, 단방향 예측을 이용한 부호화/복호화 만이 허용되도록 설정될 수 있다. 이와 반대로, 코딩 유닛이 비정방 형태인 경우에는, 복수 방향 예측을 이용한 부호화/복호화를 허용하는 반면, 코딩 유닛이 정방형 형태인 경우에는, 단방향 예측을 이용한 부호화/복호화 만이 허용되도록 설정될 수도 있다. 또는, 예측 유닛이 4x8 또는 8x4 등의 크기의 비정방 파티션인 경우, 복수 방향 예측을 이용한 부호화/복호화가 허용되지 않도록 설정될 수도 있다.
참조 픽처 인덱스는, 현재 블록의 인터 예측에 사용될 참조 픽처를 특정할 수 있다. 구체적으로, 참조 픽처 인덱스는, 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처 중 어느 하나를 특정할 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 인터 예측 방향이 양방향인 경우, 참조 픽처 리스트 L0에 포함된 참조 픽처(참조 픽처 L0)가 참조 픽처 인덱스 L0에 의해 특정되고, 참조 픽처 리스트 L1에 포함된 참조 픽처(참조 픽처 L1)이 참조 픽처 인덱스 L1에 의해 특정될 수 있다.
하나의 참조 픽처가 둘 이상의 참조 픽처 리스트에 포함될 수도 있다. 이에 따라, 참조 픽처 리스트 L0에 속한 참조 픽처 및 참조 픽처 리스트 L1에 속한 참조 픽처들의 참조 픽처 인덱스가 상이하다 하더라도, 양 참조 픽처의 시간적 순서(Picture Order Count, POC)는 동일할 수 있다.
움직임 벡터는, 참조 픽처 내 현재 블록의 예측 블록에 대응하는 참조 블록의 위치를 특정하는데 이용될 수 있다. 참조 픽처 내 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록에 기초하여, 현재 블록에 대한 화면 간 예측이 수행될 수 있다. 일 예로, 참조 블록에 포함된 정수 화소 또는, 정수 화소를 보간하여 생성된 비 정수 화소가 현재 블록의 예측 샘플로 생성될 수 있다. 각기 다른 움직임 벡터에 의해 특정된 참조 블록들이 동일한 참조 픽처에 속할 수도 있다. 일 예로, 참조 픽처 리스트 L0 및 참조 픽처 리스트 L1으로부터 선택된 참조 픽처가 동일한 경우, 움직임 벡터 L0 및 움직임 벡터 L1에 의해 특정된 참조 블록은 동일한 참조 픽처에 속할 수 있다.
상술한 바와 같이, 현재 블록의 인터 예측 방향이 2개 이상의 방향을 지시하는 경우, 현재 블록에 대한 움직임 보상은, 2개 이상의 참조 픽처 또는 2개 이상의 참조 블록을 기초로 수행될 수 있다.
일 예로, 현재 블록이 양방향 예측으로 부호화된 경우, 현재 블록의 예측 블록은, 2개의 참조 픽처로부터 획득되는 2개의 참조 블록에 기초하여 획득될 수 있다. 또한, 현재 블록이 양방향 예측으로 부호화되었을 때, 원영상과 2개의 참조 블록에 기초하여 획득된 예측 블록 사이의 차분을 나타내는 잔차 블록이 부호화/복호화될 수 있다.
2개 이상의 참조 픽처를 이용하는 경우, 각 참조 픽처별 동일 또는 상이한 가중치를 적용하여, 현재 블록에 대한 움직임 보상을 수행할 수 있다. 이하, 후술되는 실시예에서는, 인터 예측 방향이 2개 이상을 지시하는 경우, 현재 블록에 대해 가중 예측을 수행하는 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. 다만, 설명의 편의를 위해, 현재 블록의 인터 예측 방향은 양방향인 것으로 가정한다. 그러나, 현재 블록의 인터 예측 방향이 3개 이상인 경우에도, 후술되는 실시예가 응용되어 적용될 수 있다 할 것이다. 아울러, 2개의 예측 영상을 이용하여 현재 블록에 대한 움직임 보상을 수행하는 것을, 양방향 예측 방법 또는 양방향 예측 부호화/복호화 방법이라 호칭하기로 한다.
현재 블록에 대해 양방향 예측이 적용되는 경우, 현재 블록의 양방향 예측에 이용되는 참조 픽처는, 현재 픽처보다 시간적 순서(Picture Order Count, POC)가 과거인 픽처, 현재 픽처보다 시간적 순서가 미래인 픽처 또는 현재 픽처일 수 있다. 일 예로, 2개의 참조 픽처 중 어느 하나는 현재 픽처보다 시간적 순서가 과거인 픽처이고, 다른 하나는, 현재 픽처보다 시간적 순서가 미래인 픽처일 수 있다. 또는, 2개의 참조 픽처 중 어느 하나는 현재 픽처이고, 다른 하나는 현재 픽처보다 시간적 순서가 과거인 픽처 또는 현재 픽처보다 시간적 순서가 미래인 픽처일 수 있다. 또는, 2개의 참조 픽처 모두 현재 픽처보다 시간적 순서가 과거인 픽처이거나, 현재 픽처보다 시간적 순서가 미래인 픽처일 수 있다. 또는, 2개의 참조 픽처 모두 현재 픽처일 수도 있다.
2개의 참조 픽처 리스트 각각로부터, 2개의 예측 블록이 생성될 수 있다. 일 예로, 움직임 벡터 L0에 기초하여, 참조 픽처 L0에 기초한 예측 블록이생성되고, 움직임 벡터 L1에 기초하여, 참조 픽처 L1에 기초한 예측 블록이 생성될 수 있다. 움직임 벡터 L0에 의해 생성된 예측 블록 및 움직임 벡터 L1에 의해 생성된 예측 블록 은 동일한 참조 픽처에 기초하여 생성될 수도 있다.
현재 블록의 예측 블록은, 양 참조 픽처를 기초로 생성된 예측 블록들의 평균값을 기초로 획득될 수 있다. 일 예로, 수학식 1은, 복수 예측 블록들의 평균값을 기초로, 현재 블록의 예측 블록을 획득하는 예를 나타낸다.
Figure 112017063153718-pat00001
상기 수학식 1에서, P(x)는 현재 블록의 최종 예측 샘플 또는 양방향 예측된 예측 샘플을 의미하고, PN(x)는, 참조 픽처 LN에 기초하여 생성된 예측 블록 LN의 샘플값을 의미한다. 일 예로, P0(x)는, 참조 픽처 L0를 기초로 생성된 예측 블록의 예측 샘플을 의미하고, P1(x)는, 참조 픽처 L1를 기초로 생성된 예측 블록의 예측 샘플을 의미할 수 있다. 즉, 상기 수학식 1에 따르면, 현재 블록의 최종 예측 블록은, 복수 참조 픽처에 기초하여 생성된 복수 예측 블록의 가중합을 기초로 획득될 수 있다. 이때, 각 예측 블록에는, 부호화기/복호화기에서 기 정의된 고정된 값의 가중치가 부여될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 현재 블록의 최종 예측 블록은, 복수 예측 블록의 가중합을 기초로 획득되고, 이때, 각 예측 블록에 부여되는 가중치는 가변적/적응적으로 결정될 수도 있다. 일 예로, 양 참조 픽처 또는 양 예측 블록들이 서로 다른 밝기를 갖는 경우, 양 예측 블록들을 평균하여 양방향 예측을 수행하는 것 보다는, 양 예측 블록들 각각에 상이한 가중치를 부여하여 현재 블록에 대한 양방향 예측을 수행하는 것이 효과적일 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, 예측 블록들 각각에 부여되는 가중치가 가변적/적응적으로 결정될 때의 양방향 예측 방법을 '양방향 가중 예측'이라 호칭하기로 한다.
현재 블록에 양방향 가중 예측이 허용되는지 여부는, 현재 블록의 크기 또는 형태 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수도 있다. 일 예로, 코딩 유닛이 정방 형태인 경우에는, 양방향 가중 예측을 이용한 부호화/복호화를 허용하는 반면, 코딩 유닛이 비정방 형태인 경우에는, 양방향 가중 예측이 허용되지 않도록 설정될 수 있다. 이와 반대로, 코딩 유닛이 비정방 형태인 경우에는, 양방향 가중 예측을 이용한 부호화/복호화를 허용하는 반면, 코딩 유닛이 정방형 형태인 경우에는, 양방향 가중 예측이 허용되지 않도록 설정될 수도 있다. 또는, 예측 유닛이 4x8 또는 8x4 등의 크기의 비정방 파티션인 경우, 양방향 가중 예측을 이용한 부호화/복호화가 허용되지 않도록 설정될 수도 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 양방향 가중 예측 방법의 흐름도이다.
양방향 가중 예측을 수행하기 위해, 현재 블록에 대한 가중 예측 파라미터를 결정할 수 있다(S1210). 가중 예측 파라미터는, 양 참조 픽처에 적용될 가중치를 결정하는데 이용될 수 있다. 일 예로, 도 13에 도시된 예에서와 같이, 참조 픽처 L0를 기초로 생성된 예측 블록에는 1-w의 가중치가 적용되고, 참조 픽처 L1를 기초로 생성된 예측 블록에는 w의 가중치가 적용될 수 있다. 가중 예측 파라미터를 기초로, 각 예측 블록에 적용될 가중치를 결정하고(S1220), 결정된 가중치를 기초로, 복수 예측 블록들의 가중합 연산을 수행하여, 현재 블록의 최종 예측 블록을 생성할 수 있다(S1230). 예컨대, 현재 블록의 최종 예측 블록은, 하기 수학식 2에 기초하여 생성될 수 있다.
Figure 112017063153718-pat00002
상기 수학식 2에서, w는 가중 예측 파라미터를 나타낸다.
수학식 2에 나타난 바와 같이, 예측 블록 P0에는 1-w의 가중치를 부여하고, 예측 블록 P1에는 w의 가중치를 부여함으로써, 현재 블록의 최종 예측 블록 P(x)가 획득될 수 있다. 수학식 2에 나타난 것과 반대로, 예측 블록 P0에 w의 가중치를 부여하고, 예측 블록 P1에 1-w의 가중치를 부여하는 것도 가능하다.
가중 예측 파라미터는 참조 픽처들 사이의 밝기 차이에 기초하여 결정될 수도 있고, 현재 픽처와 참조 픽처들 사이의 거리(즉, POC 차이)에 기초하여 결정될 수도 있다. 또는, 현재 블록의 크기 또는 형태에 기초하여, 가중 예측 파라미터가 결정될 수도 있다.
가중 예측 파라미터는, 블록 단위(예컨대, 코딩 트리 유닛, 부호화 유닛, 예측 유닛 또는 변환 유닛 단위)로 결정되거나, 슬라이스 또는 픽처 단위로 결정될 수 있다.
이때, 가중 예측 파라미터는 기 정의된 후보 가중 예측 파라미터를 기초로 결정될 수 있다. 일 예로, 가중 예측 파라미터는, -1/4, 1/4, 3/8, 1/2, 5/8, 3/4 또는 5/4 등 기 정의된 값들 중 어느 하나로 결정될 수 있다.
또는, 현재 블록에 대한 가중 예측 파라미터 세트를 결정한 뒤, 결정된 가중 예측 파라미터 세트에 포함된 적어도 하나의 후보 가중 예측 파라미터로부터, 가중 예측 파라미터를 결정할 수도 있다. 가중 예측 파라미터 세트는, 블록 단위(예컨대, 코딩 트리 유닛, 부호화 유닛, 예측 유닛 또는 변환 유닛 단위)로 결정되거나, 슬라이스 또는 픽처 단위로 결정될 수 있다.
일 예로, 가중 예측 파라미터 세트 w0 및 w1 중 어느 하나가 선택되었다면, 선택된 가중 예측 파라미터 세트에 포함된 후보 가중 예측 파라미터 중 적어도 하나를 현재 블록에 대한 가중 예측 파라미터로 결정할 수 있다. 예컨대, w0 = {-1/4, 1/4, 3/8, 1/2, 5/8, 3/4, 5/4} 이고 w1 = {-3/8, -1/4, 1/4, 3/8, 1/2, 5/8, 3/4} 인 것으로 가정한다. 가중 예측 파라미터 세트 w0가 선택된 경우, 현재 블록의 가중 예측 파라미터 w는 w0에 포함된 후보 가중 예측 파라미터, -1/4, 1/4, 3/8, 1/2, 5/8, 3/4, 5/4 중 어느 하나로 결정될 수 있다.
현재 블록이 이용할 수 있는 가중 예측 파라미터 세트는, 양방향 예측에 사용되는 참조 픽처의 시간적 순서 또는 시간적 방향에 따라 결정될 수 있다. 시간적 순서는, 픽처간 부호화/복호화 순서를 나타낼 수도 있고, 픽쳐들의 출력 순서(예컨대, POC)를 나타낼 수 있다. 또한, 시간적 방향은, 참조 픽처의 시간적 순서가 현재 픽처보다 과거 또는 미래인지 여부를 나타낼 수 있다.
일 예로, 양방향 예측에 사용되는 2개의 참조 픽처가 동일한 시간적 순서를 갖는지 여부에 따라, 현재 픽처가 이용할 수 있는 가중 예측 파라미터 세트가 결정될 수 있다. 예컨대, 참조 픽처 L0 및 참조 픽처 L1가 동일한 픽처(즉, 시간적 순서가 동일한 픽처)인지, 혹은 참조 픽처 L0 및 참조 픽처 L1가 상이한 픽처(즉, 시간적 순서가 상이한 픽처)인지 여부에 따라, 현재 블록이 이용할 수 있는 가중 예측 파라미터 세트가 상이하게 결정될 수 있다.
상이한 가중 예측 파라미터 세트는, 가중 예측 파라미터 세트에 포함된 가중 예측 파라미터의 절대값, 부호(sign), 개수 중 적어도 하나가 상이한 것을 의미한다. 일 예로, 참조 픽처 L0 및 참조 픽처 L1의 시간적 방향이 동일한 경우에는, 가중 예측 파라미터 세트 w0 = {-1/4, 1/4, 3/8, 1/2, 5/8, 3/4, 5/4}가 사용되고, 참조 픽처 L0 및 참조 픽처 L1의 시간적 방향이 상이한 경우에는 가중 예측 파라미터 w1 = {-3/8, -1/4, 1/4, 3/8, 1/2, 5/8, 3/4}가 사용될 수 있다.
일 예로, 양방향 예측에 사용되는 2개의 참조 픽처 각각의 시간적 방향이 동일한지 여부에 따라, 현재 픽처가 이용할 수 있는 가중 예측 파라미터 세트가 결정될 수 있다. 예컨대, 2개의 참조 픽처의 시간적 방향이 동일한 경우와 2개의 참조 픽처 각각의 시간적 방향이 상이한 경우에 있어서, 현재 블록이 이용할 수 있는 가중 예측 파라미터 세트가 상이하게 결정될 수 있다. 구체적 예로, 참조 픽처 L0 및 참조 픽처 L1가 모두 현재 픽처의 이전 픽처인지 여부, 참조 픽처 L0 및 참조 픽처 L1가 모두 현재 픽처의 다음 픽처인지 여부 및 참조 픽처 L0 및 참조 픽처 L1의 시간적 방향이 상이한지 여부 등에 따라, 현재 블록의 가중 예측 파라미터가 상이하게 설정될 수 있다.
이용 가능한 후보 가중 예측 파라미터의 개수 또는 이용 가능한 가중 예측 파라미터 세트의 개수는 블록, 슬라이스 또는 픽처별로 상이하게 설정될 수 있다. 일 예로, 슬라이스 단위로, 이용 가능한 후보 가중 예측 파라미터의 개수 또는 이용 가능한 가중 예측 파라미터 세트의 개수가 시그널링될 수 있다. 이에 따라, 슬라이스 별로 사용 가능한 후보 가중 예측 파라미터의 개수 또는 이용 가능한 가중 예측 파라미터 세트의 개수가 상이할 수 있다.
가중 예측 파라미터는 현재 블록에 인접한 주변 블록으로부터 유도될 수 있다. 여기서, 현재 블록에 인접한 주변 블록이란, 현재 블록의 공간적 이웃 블록 또는 시간적 이웃 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 예로, 현재 블록의 가중 예측 파라미터는, 현재 블록에 인접한 주변 이웃 블록들의 가중 예측 파라미터들 중 최소값 또는 최대값으로 설정되거나, 주변 이웃 블록들의 가중 예측 파라미터들의 평균값으로 설정될 수 있다.
일 예로, 현재 블록의 가중 예측 파라미터는, 현재 블록에 인접한 이웃 블록들 중 소정 위치에 존재하는 이웃 블록으로부터 유도될 수 있다. 여기서, 소정 위치는 가변적 또는 고정적으로 결정될 수 있다. 구체적으로, 이웃 블록의 위치는 현재 블록(예컨대, 부호화 유닛, 예측 유닛 또는 변환 유닛 등)의 크기, 코딩 트리 유닛 내 현재 블록의 위치, 현재 블록의 형태(예컨대, 현재 블록의 파티션 형태) 또는 현재 블록의 파티션 인덱스 등에 기초하여 가변적으로 결정될 수 있다. 또는, 이웃 블록의 위치는, 부호화기/복호화기에서 기-정의되어 고정적으로 결정될 수도 있다.
일 예로, 현재 블록의 가중 예측 파라미터는, 현재 블록에 인접한 이웃 블록들 중 양방향 가중 예측이 적용된 이웃 블록으로부터 유도될 수 있다. 구체적으로, 현재 블록에 인접한 이웃 블록들을 소정 순서로 스캔하였을 때, 가장 처음 탐색된 양방향 가중 예측이 적용된 이웃 블록의 가중 예측 파라미터로부터, 현재 블록의 가중 예측 파라미터를 유도할 수 있다. 도 14는 이웃 블록들 간의 스캔 순서를 예시한 도면이다. 도 14에서는, 스캔 순서가 좌측 이웃 블록, 상단 이웃 블록, 상단 우측 이웃 블록, 좌측 하단 이웃 블록 및 좌측 상단 이웃 블록 순인 것으로 도시되었으나, 본 발명이 도시된 예에 한정되는 것은 아니다. 기-정의된 스캔 순서에 따라 스캔을 수행하였을 때, 가장 처음 발견된 양방향 가중 예측이 적용된 이웃 블록의 가중 예측 파라미터가 현재 블록의 가중 예측 파라미터로 사용될 수 있다.
또는, 기-정의된 스캔 순서에 따라 스캔을 수행하였을 때, 가중 처음 발견된 양방향 가중 예측이 적용된 이웃 블록의 가중 예측 파라미터를 현재 블록의 가중 예측 파라미터 예측값으로 설정할 수도 있다. 이 경우, 가중 예측 파라미터 예측값 및 가중 예측 파라미터 차분값을 이용하여, 현재 블록의 가중 예측 파라미터가 획득될 수 있다.
일 예로, 현재 블록의 가중 예측 파라미터는, 현재 블록의 움직임 정보와 병합되는 공간적 또는 시간적 이웃 블록으로부터 유도되거나, 현재 블록의 움직임 벡터 예측값을 유도하는데 이용된 공간적 또는 시간적 이웃 블록으로부터 유도될 수도 있다.
가중 예측 파라미터를 결정하기 위한 정보는, 비트스트림을 통해 시그널링될 수도 있다. 일 예로, 가중 예측 파라미터의 값을 나타내는 정보, 후보 가중 예측 파라미터 중 어느 하나를 특정하는 인덱스 정보 또는 가중 예측 파라미터 세트 중 어느 하나를 특정하는 세트 인덱스 정보 중 적어도 하나에 기초하여, 현재 블록의 가중 예측 파라미터가 결정될 수 있다.
가중 예측 파라미터를 파라미터를 이진화하고 부호화하는 것에, 통계적으로 가장 사용 빈도수가 높은 가중 예측 파라미터에 가장 작은 바이너리 코드워드를 매핑할 수 있다. 예를 들어, 다음의 표 1에서와 같이, 가중 예측 파라미터에 대해 절삭형 단항 이진화(Truncated Unary Binarization)를 수행할 수 있다. 표 1은, cMax가 6인 경우의 예시이다.
인덱스 가중 예측 파라미터 이진 코드워드
0 -1/4 111111
1 1/4 11110
2 3/8 110
3 1/2 0
4 5/8 10
5 3/4 1110
6 5/4 111110
표 1에 나타난 절삭형 단항 이진화 방법은, 기본적으로는 단항 이진화 방법과 동일하나, 입력의 최대값(cMax)을 미리 수신한 후 변환을 수행하는 차이점이 있다. 표 2는 cMax가 13인 절삭형 단항 이진화를 예시한 것이다.
Value Binarization
0 0
1 1 0
2 1 1 0
3 1 1 1 0
...
12 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
13 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
양방향 예측에 이용되는 참조 픽처들의 시간적 방향이 동일한지 여부에 따라, 가중 예측 파라미터 이진화시 상이한 바이너리 코드워드를 사용할 수도 있다. 일 예로, 표 3은, 참조 픽처 L0 및 참조 픽처 L1의 시간적 방향이 동일한지 여부에 따른, 바이너리 코드워드를 예시한 것이다.
인덱스 가중 예측 파라미터 서로 다른 방향에서 양방향 예측시 이진 코드 워드 서로 같은 방향에서 양방향 예측 시 이진 코드 워드
0 -1/4 111111 111110
1 1/4 11110 1110
2 3/8 110 10
3 1/2 0 0
4 5/8 10 110
5 3/4 1110 11110
6 5/4 111110 111110
현재 픽처와 참조 픽처 간 시간적 순서 차이에 따라, 현재 블록의 가중치 예측 파라미터가 결정될 수도 있다. 여기서, 시간적 순서 차이는, 픽처 간 부호화/복호화 순서 차이 또는 픽처 간 출력 순서 차이(예컨대, POC 차이값)를 나타낼 수 있다. 일 예로, 현재 픽처와 참조 픽처 L0 사이의 POC 차이값(이하, 제1 참조 거리라 함) 및 현재 픽처와 참조 픽처 L1 사이의 POC 차이값(이하, 제2 참조 거리라 함) 중 적어도 하나에 기초하여, 현재 픽처의 가중 예측 파라미터를 결정할 수 있다.
구체적으로, 제1 참조 거리 및 제2 참조 거리의 비율에 기초하여, 현재 블록의 가중 예측 파라미터가 결정될 수 있다. 제1 참조 거리가 w 이고, 제2 참조 거리가 h인 경우, w/(w+h)를 현재 블록의 가중 예측 파라미터로 사용할 수 있다. 예컨대, 제1 참조 거리 및 제2 참조 거리가 동일한 경우, 현재 블록의 가중 예측 파라미터는 1/2로 결정될 수 있다. 또한, 제1 참조 거리가 1이고, 제2 참조 거리는 3인 경우, 현재 블록의 가중 예측 파라미터는 1/4로 결정될 수 있다.
또는, 제1 참조 거리가 w 이고, 제2 참조 거리가 h인 경우, 후보 가중 예측 파라미터 중 w/(w+h)와 가장 유사한 값을 갖는 것을 현재 블록의 가중 예측 파라미터로 사용할 수도 있다.
또는, 제1 참조 거리 및 제2 참조 거리를 고려하여, 현재 블록의 가중 예측 파라미터를 이진화할 수도 있다. 표 4는 제1 참조 거리 및 제2 참조 거리에 기초한, 바이너리 코드워드를 나타낸 것이다.
인덱스 가중 예측 파라미터 제1 참조 거리와 제2 참조 거리가 같을 때 제1 참조 거리와 제2 참조 거리가 다를 때 (제1 참조 거리 =2, 제2 참조 거리 = 1) 제1 참조 거리와 제2 참조 거리가 다를 때 (제1 참조 거리 =1, 제2 참조 거리 = 2)
0 -1/4 111111 111110 111111
1 1/4 11110 11110 0
2 3/8 110 1110 110
3 1/2 0 10 10
4 5/8 10 0 1110
5 3/4 1110 110 11110
6 5/4 111110 111110 111110
표 4에 도시된 예에서, 제1 참조 거리 및 제2 참조 거리가 동일한 경우에는 가중 예측 파라미터가 1/2로 설정될 확률이 높으므로, 제1 참조 거리 및 제2 참조 거리가 동일한 경우, 1/2에 가장 작은 코드워드를 할당할 수 있다.
제1 참조 거리 및 제2 참조 거리가 상이한 경우, 통계적으로 가장 사용 빈도수가 높은 가중 예측 파라미터에 가장 작은 바이너리 코드워드를 매핑할 수 있다. 일 예로, 제1 참조 거리가 제2 참조거리보다 큰 경우에는, 참조 픽처 L1에 보다 큰 가중치가 부여될 확률이 높으므로, 1/2보다 큰 값의 가중 예측 파라미터에 가장 작은 바이너리 코드워드를 매핑할 수 있다. 반면, 제1 참조거리가 제2 참조거리보다 작은 경우에는, 참조 픽처 L0에 보다 큰 가중치가 부여될 확률이 높으므로, 1/2보다 작은 값의 가중 예측 파라미터에 가장 작은 바이너리 코드워드를 매핑할 수 있다.
표 4에 예시된 것과 반대로, 제1 참조거리가 제2 참조거리보다 큰 경우, 1/2보다 작은 값의 가중 예측 파라미터에 가장 작은 바이너리 코드워드를 매핑하고, 제1 참조거리가 제2 참조 거리보다 작은 경우에는, 1/2보다 큰 값의 가중 예측 파라미터에 가장 작은 바이너리 코드워드를 매핑하는 것도 가능하다.
현재 블록과 참조 픽처 내 참조 블록이 유사함에도 불구하고, 현재 픽처와 이전 픽처 사이 밝기 변화가 존재하는 경우, 인트라 예측 또는 인터 예측의 예측 효율이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 이에 따라, 인트라 예측 또는 인터 예측을 통해 생성된 예측 샘플 또는, 상기 예측 샘플을 기초로 복원된 복원 샘플에, 현재 픽처와 참조 픽처 사이의 밝기 변화를 보상하는 조명 보상을 고려할 수 있다. 조명 보상은, 인트라 예측 또는 인터 예측으로 부호화/복호화된 영상에, 조명 보상 가중치와 오프셋을 적용함으로써 수행될 수 있다. 일 예로, 조명 보상 예측은 하기 수학식 3에 기초하여 수행될 수 있다.
Figure 112017063153718-pat00003
상기 수학식 3에서, p는 인트라 예측 또는 인터 예측으로 부호화/복호화된 예측 샘플을 의미할 수 있다. l은 조명 보상 가중치를 나타내고, f는 오프셋을 나타낸다. p'은 조명 보상이 적용된 가중 예측 샘플을 의미할 수 있다.
조명 보상은, 인트라 예측 또는 인터 예측으로 부호화/복호화된 예측 샘플을 기초로 획득된 복원 샘플에 적용될 수도 있다. 구체적으로, 조명 보상은, 인루프 필터가 적용되기 전의 복원 샘플에 적용되거나, 인루프 필터가 적용된 이후의 복원 샘플에 적용될 수 있다. 이 경우, 상기 수학식 3에서, p는 복원 샘플을 나타내고, p'은 조명 보상이 적용된 가중 복원 샘플을 의미할 수 있다.
*이전 픽처 또는 이전 슬라이스 대비, 현재 픽처 또는 현재 슬라이스 전체 영역에 걸쳐 조명 변화가 발생할 수 있다. 이에 따라, 시퀀스, 픽처 또는 슬라이스 단위로, 조명 보상이 수행될 수 있다.
또는, 이전 슬라이스 또는 이전 시퀀스 대비 슬라이스 또는 시퀀스 내 일부 영역에서만 조명 변화가 발생할 수도 있다. 이에 따라, 픽처 또는 슬라이스 내 소정 영역 단위로 조명 보상을 수행할 수도 있다. 즉, 소정 영역 단위로, 조명 보상을 수행할 것인지 여부를 결정함으로써, 픽처 또는 슬라이스 내 조명 변화가 발생한 일부 영역에서만 조명 보상을 수행할 수 있다.
픽처 또는 슬라이스 내 소정 영역에 대해서만, 조명 보상이 수행되는 경우, 조명 보상이 수행되는 영역을 결정하기 위한 정보가 부호화/복호화될 수 있다. 일 예로, 조명 보상이 수행되는 영역의 위치, 조명 보상이 수행되는 영역의 크기 또는 조명 보상이 수행되는 영역의 형태 등을 나타내는 정보가 부호화/복호화될 수 있다.
또는, 블록 단위로, 조명 보상이 수행되는지 여부를 나타내는 정보를 부호화/복호화할 수도 있다. 상기 정보는 1비트의 플래그일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 일 예로, 조명 보상을 수행할 것인지 여부는, 코딩 트리 유닛, 코딩 유닛, 예측 유닛 또는 변환 유닛 단위로 결정될 수 있다. 이에 따라, 코딩 트리 유닛, 코딩 유닛, 예측 유닛 또는 변환 유닛 단위로, 조명 보상을 수행할 것인지 여부를 나타내는 정보가 결정될 수 있다.
픽처 또는 슬라이스 내 조명 보상이 수행될 영역을 결정하고, 해당 영역에 포함된 블록들 각각에 대해 조명 보상을 수행할 것인지 여부를 결정할 수도 있다. 예컨대, 소정 영역에 복수의 코딩 트리 유닛, 복수의 코딩 유닛, 복수의 예측 유닛 또는 복수의 변환 유닛이 포함된 경우, 소정 영역에 포함된 각 블록에 대해 조명 보상을 수행할 것인지 여부를 나타내는 정보를 시그널링할 수 있다. 이에 따라, 조명 보상 수행 단위에 포함된 블록들 각각에 대해 선택적으로 조명 보상이 수행될 수 있다.
상술한 설명을 바탕으로, 본 발명에 따른, 조명 보상 예측 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 15는 본 발명에 따른, 조명 보상 예측 방법의 흐름도이다.
먼저, 현재 블록에 대한, 조명 보상 파라미터를 결정할 수 있다(S1510). 조명 보상 파라미터는, 조명 보상 가중치 또는 오프셋 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
조명 보상 파라미터는, 시퀀스 단위, 픽처 단위, 슬라이스 단위 또는 부호화/복호화 블록 단위로 비트스트림을 통해 시그널링될 수 있다. 여기서, 여기서, 부호화/복호화 블록 단위는, 코딩 트리 유닛, 부호화 유닛, 예측 유닛 또는 변환 유닛 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
또는, 조명 보상 파라미터는 조명 보상이 수행되는 소정 영역별로 시그널링될 수도 있다. 예컨대, 조명 보상 파라미터는, 복수의 블록을 포함하는 소정 영역에 대해, 조명 보상 파라미터가 시그널링될 수 있다. 소정 영역에 포함된 복수의 블록은, 동일한 조명 보상 파라미터를 사용할 수 있다.
현재 블록의 부호화 모드와 관계없이, 조명 보상 파라미터가 시그널링될 수 있다. 또는, 조명 보상 파라미터를 시그널링할 것인지 여부는, 현재 블록의 부호화 모드에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 조명 보상 파라미터는, 현재 블록의 부호화 모드가 기 정의된 모드인 경우에 한하여 시그널링될 수 있다. 여기서, 부호화 모드는, 현재 블록이 인트라 예측으로 부호화되었는지 여부(즉, 인트라 예측 모드) 또는 현재 블록이 인터 예측으로 부호화되었는지 여부(즉, 인터 예측 모드)를 나타낼 수 있다. 일 예로, 조명 보상 파라미터는, 현재 블록이 인터 예측으로 부호화된 경우에 한하여 시그널링될 수 있다. 또는, 부호화 모드는, 현재 블록이 인터 예측 부호화 방법인, 스킵 모드, 머지 모드, AMVP 모드 또는 현재 픽처 참조 모드 중 어느 하나를 나타낼 수도 있다. 여기서, 현재 픽처 참조 모드는, 현재 블록을 포함하는 현재 픽처를 참조 픽처로 이용하는 인터 예측 방법을 나타낸다. 현재 픽처 참조 모드를 이용할 경우, 현재 블록 보다 앞서 복원된 영역으로부터, 현재 블록의 예측 블록을 유도할 수 있다. 현재 픽처 참조 모드는, 인터 예측 모드로 분류되지 않고, 인트라 예측 모드의 하나로 분류될 수도 있다. 또는, 현재 픽처 참조 모드는, 스킵 모드, 머지 모드 또는 AMVP 모드의 일 실시예인 것으로 이해될 수도 있다.
일 예로, 현재 블록이 스킵 모드 또는 현재 픽처 참조 모드를 통해 부호화된 경우, 조명 보상 파라미터는 시그널링되지 않을 수 있다. 반면, 현재 블록이 머지 모드 또는 AMVP 모드를 통해 부호화된 경우, 비트스트림을 통해 조명 보상 파라미터가 시그널링될 수 있다. 조명 보상 파라미터가 시그널링되지 않는 경우, 현재 블록에 대한 조명 보상은 수행되지 않을 수 있다. 또는, 조명 보상 파라미터가 시그널링되지 않는 경우, 현재 블록의 조명 보상은, 부호화기/복호화기에서 기 정의된 조명 보상 파라미터를 이용하여 수행될 수 있다.
조명 보상 파라미터는, 현재 픽처의 제1 템플릿 영역 및 참조 픽처의 제2 템플릿 영역 사이의 조명 변화를 기초로 유도될 수 있다. 제1 템플릿 영역은 현재 블록에 인접하고, 제2 템플릿 영역은 참조 블록에 인접할 수 있다. 여기서, 참조 블록은, 현재 블록의 예측 블록을 생성하는데 이용되는 것으로, 현재 블록의 움직임 벡터에 의해 특정될 수 있다. 또는, 제2 템플릿 영역은, 참조 픽처 내 제1 템플릿 영역에 대응하는(co-located) 위치를 가질 수도 있다. 제2 템플릿 영역의 위치는, 현재 블록의 참조 픽처 또는 부호화 모드 등에 따라 가변적으로 결정될 수 있다.
제2 템플릿 영역에 비가용 샘플이 포함된 경우, 가용 샘플을 이용하여, 비가용 샘플에 대체값을 할당할 수 있다. 일 예로, 비가용 샘플 위치에 가용 샘플을 복사하여 사용할 수도 있고, 복수 가용 샘플을 이용하여 계산된 보간값을 비가용 샘플 위치에 할당할 수도 있다. 가용 샘플은 제2 템플릿 영역에 포함된 것일 수도 있고, 제2 템플릿 영역의 바깥에 존재하는 것일 수도 있다. 일 예로, 제2 템플릿 영역에 포함된 비가용 샘플의 대체값은, 참조 블록에 포함된 가용 샘플을 기초로 계산될 수 있다. 보간에 이용되는 필터의 계수, 형태 또는 필터 탭 수 중 적어도 하나는, 템플릿 영역의 크기 또는 형태 중 적어도 하나에 기초하여 가변적으로 결정될 수 있다.
조명 보상 파라미터는, 제1 템플릿 영역에 포함된 샘플들 및 제2 템플릿 영역에 포함된 샘플들의 차분값에 기초하여 계산될 수 있다. 일 예로, 현재 블록의 이웃 샘플을 yi(i는 0부터 N-1), 참조 블록의 이웃 샘플을 xi(i는 0부터 N-1)라고 했을 때, 조명 보상 가중치 l 및 오프셋 f는 하기 수학식 4의 E(w,f)의 최소값을 구하여 유도될 수 있다.
Figure 112017063153718-pat00004
수학식 4는 다음의 수학식 5와 같이 변형될 수 있다.
Figure 112017063153718-pat00005
수학식 5로부터, 조명 보상 가중치 l을 유도하기 위한 수학식 6 및 오프셋 f를 유도하기 위한 수학식 7을 유도할 수 있다.
Figure 112017063153718-pat00006
Figure 112017063153718-pat00007
조명 보상 파라미터가 결정되면, 결정된 조명 보상 파라미터를 이용하여, 현재 블록에 대한 조명 보상을 수행할 수 있다(S1520). 조명 보상은 인트라 예측 또는 인터 예측으로 부호화/복호화된 블록(예컨대, 예측 블록 또는 복원 블록)에 조명 보상 가중치와 오프셋을 적용함으로써 수행될 수 있다.
현재 블록의 인터 예측 방향이 복수 방향인 경우, 복수의 예측 블록 중 적어도 하나에 보상을 수행하고, 조명 보상된 예측 블록을 기초로, 현재 블록에 대해 복수 방향 예측을 수행할 수 있다. 예컨대, 현재 블록에 양방향 가중 예측이 적용된 경우, 제1 예측 블록 및 제2 예측 블록 중 적어도 하나에 조명 보상을 수행한 뒤, 제1 예측 블록 및 제2 예측 블록 간의 가중합 연산에 기초하여, 현재 블록의 최종 예측 블록 또는 양방향 예측된 블록을 생성할 수 있다.
도 16은 조명 보상에 기초한 양방향 가중 예측 방법의 흐름도이다.
도 16을 참조하면, 먼저, 참조 픽처에 조명 보상이 수행되는지 여부를 결정할 수 있다(S1610). 참조 픽처에 조명 보상이 수행되는지 여부는, 비트스트림을 통해 시그널링되는 정보에 기초하여 판단될 수 있다. 상기 정보는 1비트의 플래그일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, pred_ic_comp_flag는 참조 픽처에 조명 보상이 수행되는지 여부를 나타낼 수 있다.
참조 블록에 조명 보상이 수행되는 것으로 판단되면, 조명 보상이 수행될 참조 픽처를 결정할 수 있다(S1620). 구체적으로, 참조 블록에 조명 보상이 수행되는 것으로 판단되는 경우, 참조 픽처 L0에 조명 보상을 수행할 것인지 또는 참조 픽처 L1에 조명 보상을 수행할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 상기 결정은 비트스트림을 통해 시그널링되는 정보에 기초하여 수행될 수 있다. 상기 정보는, 양 참조 픽처 중 어느 하나를 특정하는 정보일 수 있다. 또는, 상기 정보는 각 참조 픽처에 조명 보상이 수행되는지 여부를 나타내는 복수의 1비트 플래그일 수도 있다. 예컨대, 참조 픽처 L0에 대해 조명 보상이 수행되는지 여부를 나타내는 pred_ic_comp_l0_enalbed_falg 또는 참조 픽처 L1에 대해 조명 보상이 수행되는지 여부를 나타내는 pred_ic_comp_l1_enalged flag 중 적어도 하나가 비트스트림을 통해 시그널링될 수 있다.
조명 보상이 수행될 참조 픽처가 결정되면, 해당 참조 픽처에 적용될 조명 보상 파라미터를 결정할 수 있다(S1630). 조명 보상 파라미터를 결정하는 것은 도 15를 통해 상세히 설명한 바 있으므로, 본 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.
결정된 조명 보상 파라미터를 기초로, 조명 보상이 수행될 참조 픽처를 기초로 생성된 예측 블록에 조명 보상을 수행할 수 있다(S1640). 그리고, 조명 보상된 예측 블록을 이용하여, 현재 블록에 대한 양방향 가중 예측을 수행할 수 있다(S1650).
도 17은 조명 보상이 적용된 예측 블록을 이용하여 양방향 가중 예측을 수행하는 예를 나타낸 도면이다. 도 17에서는, 참조 픽처 L1를 기초로 생성된 예측 블록에 조명 보상이 수행된 것으로 도시되었다. 이에 따라, 현재 블록에 대한 양방향 가중 예측은, 참조 픽처 L0에 기초하여 생성된 예측 블록(P0)과 참조 픽처 L1을 기초로 생성되고, 조명 보상이 적용된 예측 블록(l*P1+f)의 가중합에 기초하여 수행될 수 있다.
조명 보상에 이용되는 조명 보상 가중치에 기초하여, 현재 블록에 대한 양방향 가중 예측을 수행할 수도 있다.
일 예로, 조명 보상 가중치를 기초로, 현재 블록의 가중 예측 파라미터를 유도하여, 현재 블록에 대한 양방향 가중 예측을 수행할 수 있다. 이때, 현재 블록의 가중 예측 파라미터 w는, 조명 보상 가중치 l과 동일한 값으로 설정되거나, (1-l)로 설정될 수 있다. 예컨대, 참조 픽처 L0를 기초로 생성된 예측 블록에 조명 보상 가중치 l에 기초한 조명 보상이 적용되는 경우, 현재 블록에 대한 양방향 가중 예측은, 하기 수학식 8에 기초하여 계산될 수 있다.
Figure 112017063153718-pat00008
일 예로, 복수의 예측 블록 중 어느 하나에는 가중 예측 파라미터에 의해 결정된 가중치를 적용하고, 다른 하나에는 조명 보상 가중치를 적용하여, 현재 블록의 양방향 가중 예측을 수행할 수도 있다. 일 예로, 현재 블록에 대한 양방향 가중 예측은, 하기 수학식 9에 기초하여 계산될 수 있다.
Figure 112017063153718-pat00009
상술한 실시예는 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 실시예에서 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. 상술한 실시예는 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. 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 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
110 : 픽처 분할부
120 : 인터 예측부
125 : 인트라 예측부
130 : 벼환부
135 : 양자화부
140 : 역양자화부
145 : 역양자화부
150 : 필터부
155 : 메모리
160 : 재정렬부
165 : 엔트로피 부호화부
210 : 엔트로피 복호화부
215 : 재정렬부
220 : 역양자화부
225 : 역변환부
230 : 인터예측부
235 : 인트라 예측부
240 : 필터부
245 : 메모리

Claims (15)

  1. 현재 블록의 L0 참조 픽처를 이용하여, 상기 현재 블록의 제1 예측 블록을 획득하는 단계;
    상기 현재 블록의 L1 참조 픽처를 이용하여, 상기 현재 블록의 제2 예측 블록을 획득하는 단계; 및
    상기 제1 예측 블록 및 상기 제2 예측 블록의 가중합 연산에 기초하여, 상기 현재 블록의 양방향 예측 블록을 획득하는 단계를 포함하되,
    상기 현재 블록의 크기가 기 설정된 조건을 만족하는 경우, 상기 제1 예측 블록에 적용되는 제1 가중치 및 상기 제2 예측 블록에 적용되는 제2 가중치는 동일한 값으로 설정되고,
    상기 현재 블록의 크기가 기 설정된 조건을 만족하지 않는 경우, 복수의 가중치 후보들 중 하나를 가리키는 인덱스 정보를 기초로, 상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치가 결정되고,
    상기 가중치 후보들의 개수는 상기 L0 참조 픽처 및 상기 L1 참조 픽처의 시간적 방향에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 가중치는, 상기 인덱스 정보가 가리키는 가중치 후보로 결정되고, 상기 제1 가중치는, 상수값에서 상기 제2 가중치를 차분하여 유도되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 L0 참조 픽처 및 상기 L1 참조 픽처 양자의 시간적 방향이 모두 현재 픽처 이전 또는 이후인 경우와, 상기 L0 참조 픽처 및 상기 L1 참조 픽처 중 하나의 시간적 방향이 상기 현재 픽처의 이전인 한편 다른 하나의 시간적 방향이 상기 현재 픽처의 이후인 경우 사이에 있어서, 상기 가중치 후보들의 개수가 상이한 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  4. 현재 블록의 L0 참조 픽처를 이용하여, 상기 현재 블록의 제1 예측 블록을 획득하는 단계;
    상기 현재 블록의 L1 참조 픽처를 이용하여, 상기 현재 블록의 제2 예측 블록을 획득하는 단계; 및
    상기 제1 예측 블록 및 상기 제2 예측 블록의 가중합 연산에 기초하여, 상기 현재 블록의 양방향 예측 블록을 획득하는 단계를 포함하되,
    상기 현재 블록의 크기가 기 설정된 조건을 만족하는 경우, 상기 제1 예측 블록에 적용되는 제1 가중치 및 상기 제2 예측 블록에 적용되는 제2 가중치는 동일한 값을 갖고,
    상기 현재 블록의 크기가 기 설정된 조건을 만족하지 않는 경우, 상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치는 복수의 가중치 후보들 중 하나를 기초로 결정되고,
    상기 가중치 후보들 중 하나를 가리키는 인덱스 정보가 비트스트림에 부호화되고,
    상기 가중치 후보들의 개수는 상기 L0 참조 픽처 및 상기 L1 참조 픽처의 시간적 방향에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  5. 현재 블록의 L0 참조 픽처를 이용하여, 상기 현재 블록의 제1 예측 블록을 획득하는 단계;
    상기 현재 블록의 L1 참조 픽처를 이용하여, 상기 현재 블록의 제2 예측 블록을 획득하는 단계; 및
    상기 제1 예측 블록 및 상기 제2 예측 블록의 가중합 연산에 기초하여, 상기 현재 블록의 양방향 예측 블록을 획득하는 단계를 포함하되,
    상기 현재 블록의 크기가 기 설정된 조건을 만족하는 경우, 상기 제1 예측 블록에 적용되는 제1 가중치 및 상기 제2 예측 블록에 적용되는 제2 가중치는 동일한 값을 갖고,
    상기 현재 블록의 크기가 기 설정된 조건을 만족하지 않는 경우, 상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치는 복수의 가중치 후보들 중 하나를 기초로 결정되고,
    상기 가중치 후보들 중 하나를 가리키는 인덱스 정보가 비트스트림에 부호화되고,
    상기 가중치 후보들의 개수는 상기 L0 참조 픽처 및 상기 L1 참조 픽처의 시간적 방향에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법에 의해 부호화되는 데이터 스트림을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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