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WO2016204374A1 - 영상 코딩 시스템에서 영상 필터링 방법 및 장치 - Google Patents

영상 코딩 시스템에서 영상 필터링 방법 및 장치 Download PDF

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Publication number
WO2016204374A1
WO2016204374A1 PCT/KR2016/001141 KR2016001141W WO2016204374A1 WO 2016204374 A1 WO2016204374 A1 WO 2016204374A1 KR 2016001141 W KR2016001141 W KR 2016001141W WO 2016204374 A1 WO2016204374 A1 WO 2016204374A1
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WO
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alf
region
area
information
coefficients
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/001141
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김철근
남정학
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to US15/737,607 priority Critical patent/US10750170B2/en
Priority to KR1020177035612A priority patent/KR20180019549A/ko
Priority to EP16811787.7A priority patent/EP3313079B1/en
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    • H04N19/503—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
    • H04N19/51—Motion estimation or motion compensation
    • H04N19/513—Processing of motion vectors

Definitions

  • the present invention relates to image coding technology, and more particularly, to an image filtering method and apparatus in an image coding system.
  • video quality of the terminal device can be supported and the network environment is diversified, in general, video of general quality may be used in one environment, but higher quality video may be used in another environment. .
  • a consumer who purchases video content on a mobile terminal can view the same video content on a larger screen and at a higher resolution through a large display in the home.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for improving image coding efficiency.
  • Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for improving subjective / objective image quality of an image.
  • Another technical problem of the present invention is to provide an image filtering method and apparatus.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a method and apparatus for filtering by region of a picture.
  • a picture filtering method performed by an encoding apparatus includes deriving areas for adaptive loop filtering (ALF) from a current picture, determining ALF coefficients in picture units or area units, and ALF units in area units based on the ALF coefficients.
  • ALF adaptive loop filtering
  • Determining availability re-determining ALF coefficients for the first available ALF region; deriving a filter shape for the first region; based on the re-determined ALF coefficients; determining whether ALF is available in units of coding units, performing filtering based on the derived filter shape and the re-determined ALF coefficients for the ALF-enabled CU, and information on the ALF-enabled first region And transmitting at least one of information on an ALF-enabled CU.
  • an encoding apparatus for performing picture filtering.
  • the encoding apparatus derives regions for adaptive loop filtering (ALF) from a current picture, determines ALF coefficients in picture units or region units, and uses ALFs in area units based on the ALF coefficients. Determine whether or not, re-determine ALF coefficients for the first available ALF region, derive a filter shape for the first region, and encode a coding unit (CU) unit within the first region based on the re-determined ALF coefficients.
  • ALF adaptive loop filtering
  • a filter unit configured to determine whether ALF is available, and to perform filtering based on the derived filter shape and the re-determined ALF coefficients for the ALF-enabled CU, and information on the ALF-enabled first region and the ALF available
  • an encoding unit for encoding and outputting at least one of the information about the CU.
  • a picture filtering method performed by a decoding apparatus.
  • the method includes parsing an area ALF available flag indicating that adaptive loop filtering (ALF) is performed on an area basis, and when the area ALF available flag is 1, parsing information about areas for the ALF. Deriving the regions for the ALF from a current picture based on information about regions, parsing information about an ALF available region, and deriving the region based on information about the ALF available region Deriving filter shape and ALF coefficients for the current region when the current region is available for ALF, and performing filtering on the current region based on the filter shape and the ALF coefficients. do.
  • ALF adaptive loop filtering
  • a decoding apparatus for performing picture filtering.
  • the decoding apparatus receives a bitstream and parses an area ALF available flag indicating that adaptive loop filtering (ALF) is performed on an area basis, and when the area ALF available flag is 1, information about areas for the ALF is obtained.
  • a decoding unit for parsing and parsing information about an ALF available area; Derive the regions for the ALF from the current picture based on the information about the regions, and if the current region among the derived regions is ALF available based on the information on the ALF available region, the current And a filter unit for deriving a filter shape and ALF coefficients for a region and performing filtering on the current region based on the filter shape and the ALF coefficients.
  • subjective / objective image quality can be improved and coding efficiency can be improved through filtering of reconstructed pictures.
  • the filtered picture may be stored in a memory and used as a reference picture for another picture. In this case, inter prediction efficiency may be improved.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 shows an embodiment of filter shapes according to the invention.
  • FIG. 4 schematically illustrates an ALF process performed by an encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows an example of ALF On / Off application in area units.
  • FIG. 6 shows an example of additional On / Off application in units of blocks in an area.
  • FIG. 7 schematically illustrates an ALF process performed by an encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows an example of a signaling method of region information for the ALF.
  • FIG. 9 schematically illustrates an example of an area based ALF method according to the present invention.
  • FIG. 10 schematically illustrates an example of an area based ALF method according to the present invention.
  • each of the components in the drawings described in the present invention are shown independently for the convenience of description of the different characteristic functions in the video encoding apparatus / decoding apparatus, each component is a separate hardware or separate software It does not mean that it is implemented.
  • two or more of each configuration may be combined to form one configuration, or one configuration may be divided into a plurality of configurations.
  • Embodiments in which each configuration is integrated and / or separated are also included in the present invention without departing from the spirit of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the encoding apparatus 100 may include a picture divider 105, a predictor 110, a transformer 115, a quantizer 120, a reordering unit 125, an entropy encoding unit 130, An inverse quantization unit 135, an inverse transform unit 140, a filter unit 145, and a memory 150 are provided.
  • the picture dividing unit 105 may divide the input picture into at least one processing unit block.
  • the block as the processing unit may be a prediction unit (PU), a transform unit (CU), or a coding unit (CU).
  • a picture may be composed of a plurality of coding tree units (CTUs), and each CTU may be split into CUs in a quad-tree structure.
  • a CU may be divided into quad tree structures with CUs of a lower depth.
  • PU and TU may be obtained from a CU.
  • a PU may be partitioned from a CU into a symmetrical or asymmetrical square structure.
  • the TU may also be divided into quad tree structures from the CU.
  • the predictor 110 includes an inter predictor for performing inter prediction and an intra predictor for performing intra prediction, as described below.
  • the prediction unit 110 performs prediction on the processing unit of the picture in the picture division unit 105 to generate a prediction block including a prediction sample (or a prediction sample array).
  • the processing unit of the picture in the prediction unit 110 may be a CU, a TU, or a PU.
  • the prediction unit 110 may determine whether the prediction performed on the processing unit is inter prediction or intra prediction, and determine specific contents (eg, prediction mode, etc.) of each prediction method.
  • the processing unit in which the prediction is performed and the processing unit in which the details of the prediction method and the prediction method are determined may be different.
  • the method of prediction and the prediction mode may be determined in units of PUs, and the prediction may be performed in units of TUs.
  • a prediction block may be generated by performing prediction based on information of at least one picture of a previous picture and / or a subsequent picture of the current picture.
  • a prediction block may be generated by performing prediction based on pixel information in a current picture.
  • a skip mode, a merge mode, an advanced motion vector prediction (AMVP), and the like can be used.
  • a reference picture may be selected for a PU and a reference block corresponding to the PU may be selected.
  • the reference block may be selected in units of integer pixels (or samples) or fractional pixels (or samples).
  • a predictive block is generated in which a residual signal with the PU is minimized and the size of the motion vector is also minimized.
  • the prediction block may be generated in integer pixel units, or may be generated in sub-pixel units such as 1/2 pixel unit or 1/4 pixel unit.
  • the motion vector may also be expressed in units of integer pixels or less.
  • Information such as an index of a reference picture selected through inter prediction, a motion vector difference (MDV), a motion vector predictor (MVP), a residual signal, and the like may be entropy encoded and transmitted to a decoding apparatus.
  • MDV motion vector difference
  • MVP motion vector predictor
  • the residual may be used as the reconstructed block, and thus the residual may not be generated, transformed, quantized, or transmitted.
  • a prediction mode When performing intra prediction, a prediction mode may be determined in units of PUs, and prediction may be performed in units of PUs. In addition, a prediction mode may be determined in units of PUs, and intra prediction may be performed in units of TUs.
  • the prediction mode may have, for example, 33 directional prediction modes and at least two non-directional modes.
  • the non-directional mode may include a DC prediction mode and a planner mode (Planar mode).
  • a prediction block may be generated after applying a filter to a reference sample.
  • whether to apply the filter to the reference sample may be determined according to the intra prediction mode and / or the size of the current block.
  • the residual value (the residual block or the residual signal) between the generated prediction block and the original block is input to the converter 115.
  • the prediction mode information, the motion vector information, etc. used for the prediction are encoded by the entropy encoding unit 130 together with the residual value and transmitted to the decoding apparatus.
  • the transform unit 115 performs transform on the residual block in units of transform blocks and generates transform coefficients.
  • the transform block is a rectangular block of samples to which the same transform is applied.
  • the transform block can be a transform unit (TU) and can have a quad tree structure.
  • the transformer 115 may perform the transformation according to the prediction mode applied to the residual block and the size of the block.
  • the residual block is transformed using a discrete sine transform (DST), otherwise the residual block is transformed into a DCT (Discrete). Can be transformed using Cosine Transform.
  • DST discrete sine transform
  • DCT Discrete
  • the transform unit 115 may generate a transform block of transform coefficients by the transform.
  • the quantization unit 120 may generate quantized transform coefficients by quantizing the residual values transformed by the transform unit 115, that is, the transform coefficients.
  • the value calculated by the quantization unit 120 is provided to the inverse quantization unit 135 and the reordering unit 125.
  • the reordering unit 125 rearranges the quantized transform coefficients provided from the quantization unit 120. By rearranging the quantized transform coefficients, the encoding efficiency of the entropy encoding unit 130 may be increased.
  • the reordering unit 125 may rearrange the quantized transform coefficients in the form of a 2D block into a 1D vector form through a coefficient scanning method.
  • the entropy encoding unit 130 entropy-codes a symbol according to a probability distribution based on the quantized transform values rearranged by the reordering unit 125 or the encoding parameter value calculated in the coding process, thereby performing a bitstream. You can output The entropy encoding method receives a symbol having various values and expresses it as a decodable column while removing statistical redundancy.
  • the symbol means a syntax element, a coding parameter, a value of a residual signal, etc., to be encoded / decoded.
  • An encoding parameter is a parameter necessary for encoding and decoding, and may include information that may be inferred in the encoding or decoding process as well as information encoded by an encoding device and transmitted to the decoding device, such as a syntax element. It means the information you need when you do.
  • the encoding parameter may be, for example, a value such as an intra / inter prediction mode, a moving / motion vector, a reference image index, a coding block pattern, a residual signal presence, a transform coefficient, a quantized transform coefficient, a quantization parameter, a block size, block partitioning information, or the like. May include statistics.
  • the residual signal may mean a difference between the original signal and the prediction signal, and a signal in which the difference between the original signal and the prediction signal is transformed or a signal in which the difference between the original signal and the prediction signal is converted and quantized It may mean.
  • the residual signal may be referred to as a residual block in the block unit, and the residual sample in the sample unit.
  • Encoding methods such as exponential golomb, context-adaptive variable length coding (CAVLC), and context-adaptive binary arithmetic coding (CABAC) may be used for entropy encoding.
  • the entropy encoding unit 130 may store a table for performing entropy encoding, such as a variable length coding (VLC) table, and the entropy encoding unit 130 may store the variable length coding. Entropy encoding can be performed using the (VLC) table.
  • the entropy encoding unit 130 derives the binarization method of the target symbol and the probability model of the target symbol / bin, and then uses the derived binarization method or the probability model to entropy. You can also perform encoding.
  • the entropy encoding unit 130 may apply a constant change to a parameter set or syntax to be transmitted.
  • the inverse quantizer 135 inversely quantizes the quantized values (quantized transform coefficients) in the quantizer 120, and the inverse transformer 140 inversely transforms the inverse quantized values in the inverse quantizer 135.
  • the residual value (or the residual sample or the residual sample array) generated by the inverse quantizer 135 and the inverse transform unit 140 and the prediction block predicted by the predictor 110 are added together to reconstruct the sample (or the reconstructed sample array).
  • a reconstructed block including a may be generated.
  • a reconstructed block is generated by adding a residual block and a prediction block through an adder.
  • the adder may be viewed as a separate unit (restore block generation unit) for generating a reconstruction block.
  • the filter unit 145 may apply a deblocking filter, an adaptive loop filter (ALF), and a sample adaptive offset (SAO) to the reconstructed picture.
  • ALF adaptive loop filter
  • SAO sample adaptive offset
  • the deblocking filter may remove distortion generated at the boundary between blocks in the reconstructed picture.
  • the adaptive loop filter may perform filtering based on a value obtained by comparing the reconstructed image with the original image after the block is filtered through the deblocking filter. ALF may be performed only when high efficiency is applied.
  • the SAO restores the offset difference from the original image on a pixel-by-pixel basis for the residual block to which the deblocking filter is applied, and is applied in the form of a band offset and an edge offset.
  • the filter unit 145 may not apply filtering to the reconstructed block used for inter prediction.
  • the memory 150 may store the reconstructed block or the picture calculated by the filter unit 145.
  • the reconstructed block or picture stored in the memory 150 may be provided to the predictor 110 that performs inter prediction.
  • the video decoding apparatus 200 includes an entropy decoding unit 210, a reordering unit 215, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 225, a prediction unit 230, and a filter unit 235.
  • Memory 240 may be included.
  • the input bitstream may be decoded according to a procedure in which image information is processed in the video encoding apparatus.
  • the entropy decoding unit 210 may entropy decode the input bitstream according to a probability distribution to generate symbols including symbols in the form of quantized coefficients.
  • the entropy decoding method is a method of generating each symbol by receiving a binary string.
  • the entropy decoding method is similar to the entropy encoding method described above.
  • VLC variable length coding
  • 'VLC' variable length coding
  • CABAC CABAC
  • the CABAC entropy decoding method receives a bin corresponding to each syntax element in a bitstream, and decodes syntax element information and decoding information of neighboring and decoding target blocks or information of symbols / bins decoded in a previous step.
  • the context model may be determined using the context model, the probability of occurrence of a bin may be predicted according to the determined context model, and arithmetic decoding of the bin may be performed to generate a symbol corresponding to the value of each syntax element. have.
  • the CABAC entropy decoding method may update the context model by using the information of the decoded symbol / bin for the context model of the next symbol / bean after determining the context model.
  • Information for generating the prediction block among the information decoded by the entropy decoding unit 210 is provided to the predictor 230, and a residual value where entropy decoding is performed by the entropy decoding unit 210, that is, a quantized transform coefficient It may be input to the reordering unit 215.
  • the reordering unit 215 may reorder the information of the bitstream entropy decoded by the entropy decoding unit 210, that is, the quantized transform coefficients, based on the reordering method in the encoding apparatus.
  • the reordering unit 215 may reorder the coefficients expressed in the form of a one-dimensional vector by restoring the coefficients in the form of a two-dimensional block.
  • the reordering unit 215 scans the coefficients based on the prediction mode applied to the current block (transform block) and the size of the transform block to generate an array of coefficients (quantized transform coefficients) in the form of a two-dimensional block. Can be.
  • the inverse quantization unit 220 may perform inverse quantization based on the quantization parameter provided by the encoding apparatus and the coefficient values of the rearranged block.
  • the inverse transform unit 225 may perform inverse DCT and / or inverse DST on the DCT and the DST performed by the transform unit of the encoding apparatus with respect to the quantization result performed by the video encoding apparatus.
  • the inverse transformation may be performed based on a transmission unit determined by the encoding apparatus or a division unit of an image.
  • the DCT and / or DST in the encoding unit of the encoding apparatus may be selectively performed according to a plurality of pieces of information, such as a prediction method, a size and a prediction direction of the current block, and the inverse transformer 225 of the decoding apparatus may be Inverse transformation may be performed based on the performed transformation information.
  • the prediction unit 230 may include prediction samples (or prediction sample arrays) based on prediction block generation related information provided by the entropy decoding unit 210 and previously decoded block and / or picture information provided by the memory 240.
  • a prediction block can be generated.
  • intra prediction When the prediction mode for the current PU is an intra prediction mode, intra prediction that generates a prediction block based on pixel information in the current picture may be performed.
  • inter prediction on the current PU may be performed based on information included in at least one of a previous picture or a subsequent picture of the current picture.
  • motion information required for inter prediction of the current PU provided by the video encoding apparatus for example, a motion vector, a reference picture index, and the like, may be derived by checking a skip flag, a merge flag, and the like received from the encoding apparatus.
  • a prediction block may be generated such that a residual signal with a current block is minimized and a motion vector size is also minimized.
  • the motion information derivation scheme may vary depending on the prediction mode of the current block.
  • Prediction modes applied for inter prediction may include an advanced motion vector prediction (AMVP) mode, a merge mode, and the like.
  • AMVP advanced motion vector prediction
  • the encoding apparatus and the decoding apparatus may generate a merge candidate list by using the motion vector of the reconstructed spatial neighboring block and / or the motion vector corresponding to the Col block, which is a temporal neighboring block.
  • the motion vector of the candidate block selected from the merge candidate list is used as the motion vector of the current block.
  • the encoding apparatus may transmit, to the decoding apparatus, a merge index indicating a candidate block having an optimal motion vector selected from candidate blocks included in the merge candidate list. In this case, the decoding apparatus may derive the motion vector of the current block by using the merge index.
  • the encoding device and the decoding device use a motion vector corresponding to a motion vector of a reconstructed spatial neighboring block and / or a Col block, which is a temporal neighboring block, and a motion vector.
  • a predictor candidate list may be generated. That is, the motion vector of the reconstructed spatial neighboring block and / or the Col vector, which is a temporal neighboring block, may be used as a motion vector candidate.
  • the encoding apparatus may transmit the predicted motion vector index indicating the optimal motion vector selected from the motion vector candidates included in the list to the decoding apparatus. In this case, the decoding apparatus may select the predicted motion vector of the current block from the motion vector candidates included in the motion vector candidate list using the motion vector index.
  • the encoding apparatus may obtain a motion vector difference MVD between the motion vector MV of the current block and the motion vector predictor MVP, and may encode the same and transmit the encoded motion vector to the decoding device. That is, MVD may be obtained by subtracting MVP from MV of the current block.
  • the decoding apparatus may decode the received motion vector difference and derive the motion vector of the current block through the addition of the decoded motion vector difference and the motion vector predictor.
  • the encoding apparatus may also transmit a reference picture index or the like indicating the reference picture to the decoding apparatus.
  • the decoding apparatus may predict the motion vector of the current block using the motion information of the neighboring block, and may derive the motion vector for the current block using the residual received from the encoding apparatus.
  • the decoding apparatus may generate a prediction block for the current block based on the derived motion vector and the reference picture index information received from the encoding apparatus.
  • the encoding apparatus and the decoding apparatus may generate the merge candidate list using the motion information of the reconstructed neighboring block and / or the motion information of the call block. That is, the encoding apparatus and the decoding apparatus may use this as a merge candidate for the current block when there is motion information of the reconstructed neighboring block and / or the call block.
  • the encoding apparatus may select a merge candidate capable of providing an optimal encoding efficiency among the merge candidates included in the merge candidate list as motion information for the current block.
  • a merge index indicating the selected merge candidate may be included in the bitstream and transmitted to the decoding apparatus.
  • the decoding apparatus may select one of the merge candidates included in the merge candidate list by using the transmitted merge index, and determine the selected merge candidate as motion information of the current block. Therefore, when the merge mode is applied, motion information corresponding to the reconstructed neighboring block and / or the call block may be used as the motion information of the current block.
  • the decoding apparatus may reconstruct the current block by adding the prediction block and the residual transmitted from the encoding apparatus.
  • the motion information of the reconstructed neighboring block and / or the motion information of the call block may be used to derive the motion information of the current block.
  • the encoding apparatus does not transmit syntax information such as residual to the decoding apparatus other than information indicating which block motion information to use as the motion information of the current block.
  • the encoding apparatus and the decoding apparatus may generate the prediction block of the current block by performing motion compensation on the current block based on the derived motion information.
  • the prediction block may mean a motion compensated block generated as a result of performing motion compensation on the current block.
  • the plurality of motion compensated blocks may constitute one motion compensated image.
  • the reconstruction block may be generated using the prediction block generated by the predictor 230 and the residual block provided by the inverse transform unit 225.
  • the reconstructed block is generated by combining the prediction block and the residual block in the adder.
  • the adder may be viewed as a separate unit (restore block generation unit) for generating a reconstruction block.
  • the reconstruction block includes a reconstruction sample (or reconstruction sample array) as described above
  • the prediction block includes a prediction sample (or a prediction sample array)
  • the residual block is a residual sample (or a residual sample). Array).
  • a reconstructed sample (or reconstructed sample array) may be expressed as the sum of the corresponding predictive sample (or predictive sample array) and the residual sample (residual sample array).
  • the residual is not transmitted for the block to which the skip mode is applied, and the prediction block may be a reconstruction block.
  • the reconstructed block and / or picture may be provided to the filter unit 235.
  • the filter unit 235 may apply deblocking filtering, sample adaptive offset (SAO), and / or ALF to the reconstructed block and / or picture.
  • SAO sample adaptive offset
  • the memory 240 may store the reconstructed picture or block to use as a reference picture or reference block and provide the reconstructed picture to the output unit.
  • Components directly related to the decoding of an image for example, an entropy decoding unit 210, a reordering unit 215, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 225, a prediction unit 230, and a filter unit ( 235) and the like may be distinguished from other components by a decoder or a decoder.
  • the decoding apparatus 200 may further include a parsing unit (not shown) for parsing information related to the encoded image included in the bitstream.
  • the parsing unit may include the entropy decoding unit 210 or may be included in the entropy decoding unit 210. Such a parser may also be implemented as one component of the decoder.
  • An in-loop filter may be applied to the reconstructed picture to compensate for a difference between an original picture and a reconstructed picture due to an error occurring in a compression coding process such as quantization.
  • in-loop filtering may be performed in the filter unit of the encoder and the decoder, and the filter unit may apply a deblocking filter, a sample adaptive offset (SAO), and / or an adaptive loop filter (ALF) to the reconstructed picture.
  • the ALF may perform filtering based on a value obtained by comparing the reconstructed picture with the original picture after the deblocking filtering and / or SAO process is performed.
  • the ALF may adaptively apply a Wiener filter to the reconstructed picture after the deblocking filtering and / or the SAO process is performed. That is, the ALF may compensate for encoding error by using a Wiener filter.
  • the filter used in the ALF may be determined based on a filter shape and a filter coefficient. That is, the encoding apparatus and the decoding apparatus may perform filtering based on the filter shape and the filter coefficients.
  • the filter shape indicates the shape / size of the filter used. That is, one filter shape may be selected for each target area among a plurality of predetermined filter shapes.
  • the filter shape may include various filter shapes and sizes, such as an n ⁇ n star shape and an m ⁇ n cross shape. Where n and m are positive integers and n and m may be the same or different.
  • the filter shape may be represented by various expressions such as filter size, filter type, and filter mode.
  • FIG 3 shows an embodiment of filter shapes according to the invention.
  • the encoding apparatus and the decoding apparatus may select and use one filter among filters having a predetermined filter shape. That is, the encoding apparatus and the decoding apparatus may perform filtering based on a filter selected from among filters having a predetermined filter shape.
  • the filters may have a filter shape as shown in FIG. 11.
  • filter coefficients may be allocated according to the filter shape.
  • the position and / or unit to which each filter coefficient is assigned may be referred to as a filter tap.
  • one filter coefficient may be allocated to each filter tab, and the form in which the filter tabs are arranged may correspond to a filter shape.
  • the filter tab located at the center of the filter shape may be referred to as a center filter tab.
  • the filter tabs are symmetric about a center filter tab located at the center of the filter shape.
  • the filter tabs may be numbered in a raster scan order, in ascending order from the beginning to the center tap and in descending order from the center tap to the end. Except for the filter coefficients assigned to the center filter taps, the remaining filter coefficients may be equally allocated to two filter taps existing at positions corresponding to each other based on the center filter taps.
  • C6 represents a center tap for a 5 ⁇ 5 filter
  • C12 represents a center tap for a 7 ⁇ 7 filter
  • C19 represents a center tap for a 9 ⁇ 7 filter.
  • filters of various shapes and sizes may be used.
  • the use of filters of various shapes and sizes is because the shape and size of a suitable filter vary depending on the image characteristics.
  • a filter having the best rate-distortion cost may be selected and used. Since the size of the image used varies and especially high resolution images are used, filters of various shapes (and sizes) need to be used for optimal filtering.
  • the encoding apparatus and / or the decoding apparatus may determine whether to perform filtering and filter shape and / or filter coefficient through a predetermined process. Filtering may be applied to minimize an error occurring in the compression encoding process, and a filter shape and / or a filter coefficient may be determined to minimize the error. Information about the determined filter may be transmitted to the decoding apparatus, and the decoding apparatus may determine the filter shape and / or filter coefficients based on the transmitted information.
  • FIG. 4 schematically illustrates an ALF process performed by an encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • whether to apply the ALF may be determined at the frame (or picture) level and the CU level.
  • the filter shape may be determined at the frame level.
  • the encoding apparatus calculates ALF coefficients at the frame (or picture) level (S400). In this case, the encoding apparatus may assume a 5 ⁇ 5 filter as the default filter.
  • the encoding apparatus determines ALF On / Off at the CU level based on the calculated ALF coefficients, and determines (or sets) an ALF On / Off flag at the CU level (S410).
  • the encoding apparatus may calculate an RD cost according to whether the filter is applied or not based on the 5 ⁇ 5 filter and the calculated ALF coefficients for each of the CUs in the current picture, and determine ALF On / Off based on this.
  • the encoding apparatus re-determines (or recalculates) ALF coefficients for each of the ALF On CUs among the CUs (S420). In this case, the encoding apparatus calculates image characteristics (eg, activity and / or direction) on a sample and / or block basis for CUs that are ALF On (that is, CUs having an ALF On flag set). Through the appropriate ALF coefficients can be determined again.
  • image characteristics eg, activity and / or direction
  • the encoding apparatus again determines ALF On / Off at the CU level and re-determines the ALF On / Off flag at the CU level (S430).
  • the encoding apparatus may re-determine ALF On / Off for CUs in the current picture based on the re-determined (or recalculated) ALF coefficients.
  • the encoding apparatus may re-determine ALF On / Off and re-determine not only CUs that are ALF On but also CUs that are ALF Off in S410.
  • CUs that are ALF On may re-determine ALF On / Off based on the corresponding ALF coefficients calculated in S430, and CUs that are ALF Off may be re-determined for other CUs that are ALF On according to a predetermined criterion. Can be used.
  • the ALF On / Off can be re-determined and the flag can be re-determined by using ALF coefficients for a CU having a location similar to that CU and having the same or similar image characteristics. have.
  • the encoding apparatus may re-determine ALF On / Off and re-determine a flag only for CUs that are ALF Off in S410. This is because ALF On will generally come out even if ALF On / Off is determined again based on the ALF coefficients recalculated for CUs that are ALF On in S410, so that ALF On / Off is determined again only for CUs that are ALF Off. The complexity of the calculation can be reduced.
  • the encoding device determines the filter tap (S440).
  • the filter tab may be a filter tab for a filter shape such as 5 ⁇ 5, 7 ⁇ 7, 9 ⁇ 7, and the like.
  • determining the filter tab may include determining a filter shape (or filter type).
  • the filter tap may be determined in units of frames. That is, one filter shape and a filter tap may be determined and used for the current picture.
  • the encoding apparatus determines ALF On / Off at the frame level (S450).
  • the encoding apparatus determines ALF On / Off at the frame level based on the determined filter tap and ALF coefficients corresponding to the ALF On CUs and the ALF On CUs. That is, although it is better in terms of efficiency to apply ALF in each CU unit, the encoding apparatus may ALF Off at the frame level when it is more inefficient in terms of RD cost in the entire frame unit.
  • the ALF On / Off flag at the CU level re-determined in S430 may be encoded and signaled to the decoding apparatus through the bitstream.
  • the ALF On / Off flag at the CU level re-determined in S430 may not be signaled to the decoding device, in which case a flag indicating ALF Off at the frame level is explicitly transmitted or related. By not transmitting information, it may imply that ALF is not applied.
  • the image when the image is divided by region, there may be a region that can obtain a high effect due to the application of ALF, while there may be a region that does not. Also, depending on the region, a region suitable for a large filter and a region suitable for a small filter may exist differently. Therefore, when the application of ALF is determined at the frame level and the CU level as described above, and the filter tap and the filter shape are determined at the frame level, the regional characteristics of the image may not be properly reflected.
  • an image may be divided into a plurality of regions, a filter may be determined for each region, and / or a filter shape (and a filter tap) may be determined for each region.
  • FIG. 5 shows an example of ALF On / Off application in area units
  • FIG. 6 shows an example of additional On / Off application in block units in an area.
  • the current picture may be divided into four regions, for example, and ALF On / Off determination may be performed for each region.
  • area A and area D are areas that are ALF-off
  • area B and area C are areas where ALF is on.
  • ALF On / Off determination may be performed at a CU level with respect to an ALF On region.
  • blocks in each region correspond to CUs
  • blocks with shades in regions B and C represent ALF-on CUs
  • blocks without shades represent CUs in ALF-off.
  • the ALF process may be performed as follows.
  • FIG. 7 schematically illustrates an ALF process performed by an encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • whether to apply the ALF may be determined at the frame (or picture) level and the CU level.
  • the filter shape may be determined at the frame level.
  • the encoding apparatus defines an area (S710). That is, the decoding apparatus defines how many regions the (current) picture is divided into.
  • the decoding apparatus may define an area of a picture at a picture level or a sequence level.
  • a predefined area may be used, in which case step S710 may be omitted.
  • the predefined area may include, for example, a CTU, a tile, a slice, and the like.
  • the tile is a rectangular area including CTUs, and may be divided based on a specific tile row and a specific tile column.
  • a slice is a sequence of CTUs, and the CTUs within the slice can be included in an independent slice segment and subsequent dependent slice segments.
  • the encoding apparatus calculates ALF coefficients (S710).
  • the encoding apparatus may assume a 5 ⁇ 5 filter as the default filter, calculate ALF coefficients at the region level according to a predefined criterion, or calculate ALF coefficients at the frame (or picture) level.
  • the encoding apparatus determines the ALF On / Off at the region level based on the calculated ALF coefficients, and determines the ALF On / Off flag at the region level (S720).
  • the encoding apparatus may calculate an RD cost according to whether the filter is applied or not based on the calculated ALF coefficients for each of the regions within the current picture, and determine ALF On / Off based on the calculated ALF coefficients.
  • the encoding apparatus re-determines ALF coefficients for the ALF On regions (S730). For example, the encoding apparatus may re-determine suitable ALF coefficients for regions that are ALF On (regions in which the Alf On flag is set) through image characteristic calculation in units of samples and / or blocks.
  • the encoding apparatus may judge whether ALF On / Off of the area that is ALF Off using ALF coefficients determined again for the surrounding area that is ALF On.
  • the areas that are ALF Off may use the re-determined ALF coefficients for the other ALF On area according to a predetermined criterion. For example, for an area that is ALF Off, ALF On / Off may be re-determined and flag may be re-determined by using ALF coefficients for a location having a location and / or neighboring area of the area and / or having an identical or similar image characteristic. have.
  • the encoding apparatus determines a CU level ALF On / Off flag for an area that is ALF On (S740). The encoding apparatus determines whether the ALF is On / Off for CUs in the current region based on the ALF coefficients for the current region, and determines the ALF On / Off flag.
  • the ALF coefficient at the CU level may be determined and used again.
  • the encoding device determines the filter tap (S750). That is, the encoding device determines the filter shape. In this case, the encoding apparatus may determine the filter shape for each region or the filter shape for each frame (or picture).
  • the encoding apparatus determines whether to ALF On / Off at the region level or the frame level (S760).
  • the encoding apparatus determines ALF On / Off at an area level or frame level based on the determined filter shape and the ALF On CUs and the ALF coefficients. That is, although it is better in terms of efficiency to apply ALF in each CU unit, the encoding apparatus may ALF Off at an area or frame level when it is more inefficient in terms of RD cost or the like in an entire area unit or a frame unit.
  • an ALF On flag for the region level and / or the CU level may be encoded and signaled to the decoding apparatus through a bitstream.
  • the region may be defined as follows to apply a filter for each region. Regions may be divided evenly according to the size (or resolution) of the picture, or may have a different size for each region. In case of having different sizes for each region, portions having similar image characteristics may be defined as one region.
  • the area for the ALF may be defined as follows, for example.
  • Tables 1 and 2 show the syntax and semantics for the area for the ALF.
  • Syntax elements in the syntax of Table 1 may be signaled through a bitstream from an encoding device to a decoding device according to a condition defined in the syntax.
  • the region_alf_enabled_flag is flag information indicating whether a region for ALF is used or available.
  • the num_region_column_minus1, the num_region_rows_minus1, and the uniform_region_flag may be signaled and checked by the decoding apparatus.
  • the num_region_column_minus1 represents the number of region columns in a picture. In more detail, +1 of the value of the num_region_column_minus1 syntax element may indicate the number of region columns.
  • the num_region_rows_minus1 represents the number of region rows in a picture. In more detail, +1 of the value of the num_region_rows_minus1 syntax element may indicate the number of region rows.
  • the uniform_region_flag indicates that region row boundaries and region column boundaries within a picture are uniformly distributed. That is, when the value of the uniform_region_flag syntax element is 1, each region in the picture may have a uniform size.
  • the region_width_minus1 [i] and the region_height_minus1 [i] may be signaled and checked by the decoding apparatus.
  • Region_width_minus1 [i] represents the width of the i-th region column.
  • the width may correspond to the number of CTUs.
  • +1 of the value of the region_width_minus1 [i] syntax element may indicate the width of the column.
  • the region_height_minus1 [i] represents the height of the i-th region row.
  • the height may correspond to the number of CTUs.
  • +1 of the value of the region_height_minus1 [i] syntax element may indicate the height of the row.
  • u (1) represents an unsigned integer using 1 bit
  • ue (v) represents an o-th order exponential Golem-coded syntax element. Indicates. Syntax elements with ue (v) may be encoded / decoded based on exponential gollum coding.
  • FIG. 8 shows an example of a signaling method of region information for the ALF.
  • the method disclosed in FIG. 8 may be performed by a decoding apparatus.
  • the decoding apparatus receives and parses region_alf_enabled_flag and checks whether the region_alf_enabled_flag has a value of 1 (S800).
  • the decoding apparatus parses and acquires num_region_column_minus1, num_region_rows_minus1, and uniform_region_flag in order to derive a region by dividing a picture (S810). Based on the num_region_column_minus1 and num_region_rows_minus1, the number of region columns and region rows in the current picture may be known, and the total number of regions may be known. For example, when the value of num_region_column_minus1 is N and the value of num_region_rows_minus1 is M, the current picture may be divided into (N + 1) ⁇ (M_1) regions. N and M may be any integer.
  • the decoding apparatus checks whether the value of the uniform_region_flag is 1 (S820).
  • the decoding apparatus divides the picture into regions of equal size (S830). That is, when the value of the uniform_region_flag is 1, the decoding apparatus knows the number of region columns and region rows in the current picture based on the num_region_column_minus1 and num_region_rows_minus1, and thus deduces regions of equal size based on the overall size of the picture. Can be. That is, when the value of the uniform_region_flag is 1, the current picture may be divided into (N + 1) ⁇ (M + 1) regions having a uniform size.
  • the decoding apparatus parses and obtains region_width_minus1 [i] and region_height_minus1 [i] (S840).
  • the decoding apparatus may determine the width and the height of the i-th region based on region_width_minus1 [i] and region_height_minus1 [i], and may segment each region based on this (S850). For example, when the value of region_width_minus1 [0] is A and the value of region_height_minus1 [0] is B, the first region may have a size of (A + 1) ⁇ (B + 1).
  • (A + 1) may indicate the number of CTUs in the horizontal direction
  • (B + 1) may indicate the number of CTUs in the vertical direction.
  • a and B may be any integer.
  • FIG. 9 schematically illustrates an example of an area based ALF method according to the present invention.
  • the method disclosed in FIG. 9 may be performed by an encoding device.
  • the encoding apparatus derives regions for ALF (S900). Regions for the ALF may be predefined or actively determined based on an RD cost or the like by the encoding apparatus.
  • the encoder device determines the ALF coefficients (S910).
  • the encoding apparatus may determine the ALF coefficients in picture units or region units.
  • the encoding apparatus determines whether ALF is available on a region basis based on the determined ALF coefficients (S920).
  • the encoding apparatus re-determines ALF coefficients for the ALF available area (S930). For example, if it is determined that the first of the areas is an ALF-enabled area, the encoding apparatus re-determines ALF coefficients for the first area. In this case, the encoding apparatus may re-determine the ALF coefficients according to a predetermined criterion based on the image characteristic of the first region.
  • the encoding apparatus determines whether the ALF is available for the second area based on the ALF coefficients determined for the first area. You can also judge.
  • the first region may be a spatial peripheral region or a temporal peripheral region of the second region.
  • the first region may be a region located on the left side or the upper side of the second region in the current picture.
  • the first region may have an image characteristic that is the same as or similar to that of the second region.
  • the first region may have the same image complexity and / or image orientation as the second region.
  • the encoding apparatus determines whether ALF is available on a CU basis within a region based on the re-determined ALF coefficients (S940). In this case, the encoding apparatus may determine whether ALF is available on a CU basis for the areas where ALF is available.
  • the second region when the second region is available for ALF, it may be determined whether ALF is available based on the re-determined ALF coefficients in units of CUs within the second region.
  • the encoding apparatus derives a filter shape for the ALF available area according to a predetermined criterion (950), and performs filtering based on the re-determined ALF coefficients for the ALF available CU (S960).
  • the encoding apparatus encodes the information on the ALF available region and / or the information on the ALF available CU and transmits the encoded information to the decoding apparatus through the bitstream (S970).
  • the encoding apparatus may finally determine whether ALF is available on a picture basis. That is, the encoding apparatus may compare the RD cost between applying the ALF to the current picture based on the re-determined ALF coefficients and not applying the ALF, and may not apply the ALF to the current picture when the efficiency is low. In this case, the encoding apparatus may transmit a flag indicating that the ALF is not available for the current picture to the decoding apparatus.
  • the encoding apparatus may generate and transmit an area ALF available flag indicating that the ALF is performed on an area basis as in the present invention.
  • the area ALF available flag is 1
  • information about areas for the ALF may be further transmitted to a decoding apparatus.
  • the information about the regions may include information about the regions, including region column number information indicating the number of region columns, region row number information indicating the number of region rows, and uniform region indicating whether the regions have a uniform size. It may include a flag.
  • the information about the areas may include area width information indicating a width of each area and area height information indicating a height of each area.
  • the information includes the contents described above in Tables 1 and 2 above.
  • FIG. 10 schematically illustrates an example of an area based ALF method according to the present invention.
  • the method disclosed in FIG. 10 may be performed by an encoding device.
  • the decoding apparatus receives and parses an ALF available flag (S1000).
  • the decoding device may receive and parse the ALF available flag via a bitstream received from the encoding device.
  • the bitstream may be received over a network or storage medium.
  • the decoding apparatus receives and parses information about areas for the ALF (S1010).
  • the information about the areas for the ALF may include area column number information indicating the number of area columns, area row number information indicating the number of area rows, and a uniform area flag indicating whether the areas have a uniform size. have.
  • +1 of the value of the syntax element corresponding to the area column number information indicates the number of the area columns
  • +1 of the value of the syntax element corresponding to the area row number information indicates the number of the area rows. have.
  • the information about the areas may include area width information indicating a width of each area and area height information indicating a height of each area.
  • +1 of the value of the syntax element corresponding to the area width information on the current area indicates the width of the current area
  • +1 of the value of the syntax element corresponding to the area height information about the current area is It can represent the height of the current area.
  • the height of the current area and the width of the current area may be expressed by the number of CTUs.
  • the decoding apparatus derives the regions for the ALF from the current picture (S1020).
  • the decoding apparatus may derive the regions based on the region column number information, region row number information, and uniform region flag information.
  • the regions may be derived based on the region column number information, region row number information, uniform region flag information, the region width information, and the region height information.
  • the decoding apparatus receives and parses information on the ALF available area (S1030).
  • the decoding apparatus may determine whether the current area is the ALF available area based on the information on the ALF available area.
  • the decoding apparatus derives a filter shape and ALF coefficients for the current region (ALF available region) (S1040).
  • the decoding apparatus may explicitly or implicitly derive the filter shape and the ALF coefficients for the current region.
  • the filter shape and ALF coefficients for the current region may be indicated from the encoding apparatus, in which case the filter shape and ALF coefficients may be indicated through any index value according to a predefined criterion.
  • the filter shape and the ALF coefficients for the current region may be determined according to a predefined criterion based on image characteristics in the corresponding region.
  • the decoding apparatus performs filtering on the current region based on the filter shape and the ALF coefficients (S1050).
  • the decoding apparatus may further receive and parse information on the ALF-enabled CU in the current region, and derive the ALF-enabled CU based on the information on the ALF-enabled CU.
  • the filtering of the current region may include filtering the ALF-enabled CU based on the filter shape and the ALF coefficients. In this case, filtering may be skipped for a CU that is not ALF-enabled.
  • subjective / objective image quality can be improved and coding efficiency can be improved through filtering of reconstructed pictures.
  • the filtered picture may be stored in a memory and used as a reference picture for another picture. In this case, inter prediction efficiency may be improved.
  • the above-described method may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in memory and executed by a processor.
  • the memory may be internal or external to the processor and may be coupled to the processor by various well known means.
  • the processor may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium and / or other storage device.

Landscapes

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

Abstract

본 발명에 따른 인코딩 장치에 의하여 수행되는 픽처 필터링 방법은 현재 픽처로부터 ALF(adaptive loop filtering)을 위한 영역들을 도출(derive)하는 단계, 픽처 단위 또는 영역 단위로 ALF 계수들(coefficients)을 결정하는 단계, 상기 ALF 계수들을 기반으로 영역 단위로 ALF 가용 여부를 판단하는 단계, ALF 가용한 제1 영역에 대하여 ALF 계수들을 재결정하는 단계, 상기 제1 영역에 대한 필터 모양을 도출하는 단계, 상기 재결정된 ALF 계수들을 기반으로 상기 제1 영역 내의 CU(coding unit) 단위로 ALF 가용 여부를 판단하는 단계, ALF 가용한 CU에 대하여 상기 도출된 필터 모양 및 상기 재결정된 ALF 계수들을 기반으로 필터링을 수행하는 단계, 및 상기 ALF 가용한 제1 영역에 대한 정보 및 ALF 가용한 CU에 대한 정보 중 적어도 하나를 전송하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 영역별 영상 특성에 적합한 효율적인 필터링을 적용할 수 있다.

Description

영상 코딩 시스템에서 영상 필터링 방법 및 장치
본 발명은 영상 코딩 기술에 관한 것으로서 보다 상세하게는 영상 코딩 시스템에서 영상 필터링 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 고해상도, 고품질의 영상에 대한 요구가 다양한 응용 분야에서 증가하고 있다. 영상이 고해상도를 가지고 고품질이 될수록 해당 영상에 관한 정보량도 함께 증가하고 있다.
정보량의 증가로 인해 다양한 성능의 장치와 다양한 환경의 네트워크가 등장하고 있다. 다양한 성능의 장치와 다양한 환경의 네트워크가 등장함에 따라서, 동일한 컨텐츠를 다양한 품질로 이용할 수 있게 되었다.
구체적으로, 단말 장치가 지원할 수 있는 품질의 영상이 다양해지고, 구축된 네트워크 환경이 다양해짐으로써, 어떤 환경에서는 일반적인 품질의 영상을 이용하지만, 또 다른 환경에서는 더 높은 품질의 영상을 이용할 수 있게 된다.
예를 들어, 휴대 단말에서 비디오 컨텐츠를 구매한 소비자가 가정 내 대화면의 디스플레이를 통해 동일한 비디오 컨텐츠를 더 큰 화면과 더 높은 해상도로 감상할 수 있게 되는 것이다.
최근에는 FHD(Full High Definition) 해상도를 가지는 방송이 서비스되면서 많은 사용자들은 이미 고해상도, 고화질의 영상에 익숙해지고 있고, 서비스 제공자와 사용자들은 FHD와 더불어 UHD(Ultra High Definition) 이상의 서비스에도 관심을 기울이고 있다.
이에 따라 주관적/객관적 화질을 보다 향상시키기 위한 영상 필터링 방법이 요구되고 있다.
본 발명의 기술적 과제는 영상 코딩 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 영상의 주관적/객관적 화질을 향상시키기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 영상 필터링 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 픽처의 영역별 필터링 방법 및 장치를 제공에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인코딩 장치에 의하여 수행되는 픽처 필터링 방법이 제공된다. 상기 방법은 현재 픽처로부터 ALF(adaptive loop filtering)을 위한 영역들을 도출(derive)하는 단계, 픽처 단위 또는 영역 단위로 ALF 계수들(coefficients)을 결정하는 단계, 상기 ALF 계수들을 기반으로 영역 단위로 ALF 가용 여부를 판단하는 단계, ALF 가용한 제1 영역에 대하여 ALF 계수들을 재결정하는 단계, 상기 제1 영역에 대한 필터 모양을 도출하는 단계, 상기 재결정된 ALF 계수들을 기반으로 상기 제1 영역 내의 CU(coding unit) 단위로 ALF 가용 여부를 판단하는 단계, ALF 가용한 CU에 대하여 상기 도출된 필터 모양 및 상기 재결정된 ALF 계수들을 기반으로 필터링을 수행하는 단계, 및 상기 ALF 가용한 제1 영역에 대한 정보 및 ALF 가용한 CU에 대한 정보 중 적어도 하나를 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 픽처 필터링을 수행하는 인코딩 장치가 제공된다. 상기 인코딩 장치는 현재 픽처로부터 ALF(adaptive loop filtering)을 위한 영역들을 도출(derive)하고, 픽처 단위 또는 영역 단위로 ALF 계수들(coefficients)을 결정하고, 상기 ALF 계수들을 기반으로 영역 단위로 ALF 가용 여부를 판단하고, ALF 가용한 제1 영역에 대하여 ALF 계수들을 재결정하고, 상기 제1 영역에 대한 필터 모양을 도출하고, 상기 재결정된 ALF 계수들을 기반으로 상기 제1 영역 내의 CU(coding unit) 단위로 ALF 가용 여부를 판단하고, ALF 가용한 CU에 대하여 상기 도출된 필터 모양 및 상기 재결정된 ALF 계수들을 기반으로 필터링을 수행하는 필터부, 및 상기 ALF 가용한 제1 영역에 대한 정보 및 ALF 가용한 CU에 대한 정보 중 적어도 하나를 인코딩하여 출력하는 인코딩부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 디코딩 장치에 의하여 수행되는 픽처 필터링 방법을 제공한다. 상기 방법은 ALF(adaptive loop filtering)가 영역 기반으로 수행됨을 나타내는 영역 ALF 가용 플래그를 파싱하는 단계, 상기 영역 ALF 가용 플래그가 1인 경우, 상기 ALF를 위한 영역들에 관한 정보를 파싱하는 단계, 상기 영역들에 관한 정보를 기반으로 현재 픽처로부터 상기 ALF를 위한 상기 영역들을 도출(derive)하는 단계, ALF 가용 영역에 대한 정보를 파싱하는 단계, 상기 ALF 가용 영역에 대한 정보를 기반으로 상기 도출된 영역들 중 현재 영역이 ALF 가용한 경우 상기 현재 영역에 대한 필터 모양 및 ALF 계수들을 도출하는 단계, 상기 필터 모양 및 상기 ALF 계수들을 기반으로 상기 현재 영역에 대한 필터링을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 픽처 필터링을 수행하는 디코딩 장치를 제공한다. 상기 디코딩 장치는 비트스트림을 수신하여 ALF(adaptive loop filtering)가 영역 기반으로 수행됨을 나타내는 영역 ALF 가용 플래그를 파싱하고, 상기 영역 ALF 가용 플래그가 1인 경우, 상기 ALF를 위한 영역들에 관한 정보를 파싱하고, ALF 가용 영역에 대한 정보를 파싱하는 디코딩부; 상기 영역들에 관한 정보를 기반으로 현재 픽처로부터 상기 ALF를 위한 상기 영역들을 도출(derive)하고, 상기 ALF 가용 영역에 대한 정보를 기반으로 상기 도출된 영역들 중 현재 영역이 ALF 가용한 경우 상기 현재 영역에 대한 필터 모양 및 ALF 계수들을 도출하고, 상기 필터 모양 및 상기 ALF 계수들을 기반으로 상기 현재 영역에 대한 필터링을 수행하는 필터부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 복원 픽처의 필터링을 통하여 주관적/객관적 화질을 향상시키고, 코딩 효율을 높일 수 있다. 또한, 영역 기반으로 필터의 적용 여부, 필터 모양 및 필터 계수를 적응적으로 결정할 수 있는바 영역별 영상 특성에 적합한 효율적인 필터링을 적용할 수 있다. 또한, 이렇게 필터링된 픽처는 메모리에 저장되어 다른 픽처를 위한 참조 픽처로 활용될 수 있으며, 이 경우 인터 예측 효율이 향상될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 디코딩 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 필터 모양들의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 인코딩 장치에 의하여 수행되는 ALF 과정을 개략적으로 도시한다.
도 5는 영역 단위의 ALF On/Off 적용의 예를 나타낸다.
도 6은 영역 내에서의 블록 단위로 추가적인 On/Off 적용의 예를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 따른 일 예에 따른 인코딩 장치에 의하여 수행되는 ALF 과정을 개략적으로 도시한다.
도 8은 상기 ALF를 위한 영역 정보의 시그널링 방법의 일 예를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 영역 기반 ALF 방법의 일 예를 개략적으로 나타낸다.
도 10은 본 발명에 따른 영역 기반 ALF 방법의 일 예를 개략적으로 나타낸다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 한정하려는 의도로 사용되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 설명되는 도면상의 각 구성들은 비디오 인코딩 장치/디코딩 장치에서 서로 다른 특징적인 기능들에 관한 설명의 편의를 위해 독립적으로 도시된 것으로서, 각 구성들이 서로 별개의 하드웨어나 별개의 소프트웨어로 구현된다는 것을 의미하지는 않는다. 예컨대, 각 구성 중 두 개 이상의 구성이 합쳐져 하나의 구성을 이룰 수도 있고, 하나의 구성이 복수의 구성으로 나뉘어질 수도 있다. 각 구성이 통합 및/또는 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명에 포함된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 인코딩 장치(100)는 픽처 분할부(105), 예측부(110), 변환부(115), 양자화부(120), 재정렬부(125), 엔트로피 인코딩부(130), 역양자화부(135), 역변환부(140), 필터부(145) 및 메모리(150)를 구비한다.
픽처 분할부(105)는 입력된 픽처를 적어도 하나의 처리 단위 블록으로 분할할 수 있다. 이때, 처리 단위로서의 블록은 예측 유닛(Prediction Unit, PU)일 수도 있고, 변환 유닛(Transform Unit, CU)일 수도 있으며, 코딩 유닛(Coding Unit, CU)일 수도 있다. 픽처는 복수의 코딩 트리 유닛(Coding Tree Unit, CTU)들로 구성될 수 있으며, 각각의 CTU는 쿼드 트리(quad-tree) 구조로 CU들로 분할(split)될 수 있다. CU는 보다 하위(deeper) 뎁스의 CU들로 쿼드 트리 구조로 분할될 수도 있다. PU 및 TU는 CU로부터 획득될 수 있다. 예를 들어, PU는 CU로부터 대칭 또는 비대칭 사각형 구조로 파티셔닝(partitioning)될 수 있다. 또한 TU는 CU로부터 쿼드 트리 구조로 분할될 수도 있다.
예측부(110)는 후술하는 바와 같이, 인터 예측을 수행하는 인터 예측부와 인트라 예측을 수행하는 인트라 예측부를 포함한다. 예측부(110)는, 픽처 분할부(105)에서 픽처의 처리 단위에 대하여 예측을 수행하여 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)을 포함하는 예측 블록을 생성한다. 예측부(110)에서 픽처의 처리 단위는 CU일 수도 있고, TU일 수도 있고, PU일 수도 있다. 또한, 예측부(110)는 해당 처리 단위에 대하여 실시되는 예측이 인터 예측인지 인트라 예측인지를 결정하고, 각 예측 방법의 구체적인 내용(예컨대, 예측 모드 등)을 정할 수 있다. 이때, 예측이 수행되는 처리 단위와 예측 방법 및 예측 방법의 구체적인 내용이 정해지는 처리 단위는 다를 수 있다. 예컨대, 예측의 방법과 예측 모드 등은 PU 단위로 결정되고, 예측의 수행은 TU 단위로 수행될 수도 있다.
인터 예측을 통해서는 현재 픽처의 이전 픽처 및/또는 이후 픽처 중 적어도 하나의 픽처의 정보를 기초로 예측을 수행하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 또한, 인트라 예측을 통해서는 현재 픽처 내의 픽셀 정보를 기초로 예측을 수행하여 예측 블록을 생성할 수 있다.
인터 예측의 방법으로서, 스킵(skip) 모드, 머지(merge) 모드, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 등을 이용할 수 있다. 인터 예측에서는 PU에 대하여, 참조 픽처를 선택하고 PU에 대응하는 참조 블록을 선택할 수 있다. 참조 블록은 정수 픽셀(또는 샘플) 또는 분수 픽셀(또는 샘플) 단위로 선택될 수 있다. 이어서, PU와의 레지듀얼(residual) 신호가 최소화되며 움직임 벡터 크기 역시 최소가 되는 예측 블록이 생성된다.
예측 블록은 정수 픽셀 단위로 생성될 수도 있고, 1/2 픽셀 단위 또는 1/4 픽셀 단위와 같이 정수 이하 픽셀 단위로 생성될 수도 있다. 이때, 움직임 벡터 역시 정수 픽셀 이하의 단위로 표현될 수 있다.
인터 예측을 통해 선택된 참조 픽처의 인덱스, 움직임 벡터 차분(motion vector difference, MDV), 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP), 레지듀얼 신호 등의 정보는 엔트로피 인코딩되어 디코딩 장치에 전달될 수 있다. 스킵 모드가 적용되는 경우에는 레지듀얼을 예측 블록을 복원 블록으로 할 수 있으므로, 레지듀얼을 생성, 변환, 양자화, 전송하지 않을 수 있다.
인트라 예측을 수행하는 경우에는, PU 단위로 예측 모드가 정해져서 PU 단위로 예측이 수행될 수 있다. 또한, PU 단위로 예측 모드가 정해지고 TU 단위로 인트라 예측이 수행될 수도 있다.
인트라 예측에서 예측 모드는 예를 들어 33개의 방향성 예측 모드와 적어도 2개 이상의 비방향성 모드를 가질 수 있다. 비방향성 모드는 DC 예측 모드 및 플래너 모드(Planar 모드)을 포함할 수 있다.
인트라 예측에서는 참조 샘플에 필터를 적용한 후 예측 블록을 생성할 수 있다. 이때, 참조 샘플에 필터를 적용할 것인지는 현재 블록의 인트라 예측 모드 및/또는 사이즈에 따라 결정될 수 있다.
생성된 예측 블록과 원본 블록 사이의 레지듀얼 값(레지듀얼 블록 또는 레지듀얼 신호)은 변환부(115)로 입력된다. 또한, 예측을 위해 사용한 예측 모드 정보, 움직임 벡터 정보 등은 레지듀얼 값과 함께 엔트로피 인코딩부(130)에서 인코딩되어 디코딩 장치에 전달된다.
변환부(115)는 변환 블록 단위로 레지듀얼 블록에 대한 변환을 수행하고 변환 계수를 생성한다.
변환 블록은 샘플들의 직사각형 블록으로서 동일한 변환이 적용되는 블록이다. 변환 블록은 변환 유닛(TU)일 수 있으며, 쿼드 트리(quad tree) 구조를 가질 수 있다.
변환부(115)는 레지듀얼 블록에 적용된 예측 모드와 블록의 크기에 따라서 변환을 수행할 수 있다.
예컨대, 레지듀얼 블록에 인트라 예측이 적용되었고 블록이 4x4의 레지듀얼 배열(array)이라면, 레지듀얼 블록을 DST(Discrete Sine Transform)를 이용하여 변환하고, 그 외의 경우라면 레지듀얼 블록을 DCT(Discrete Cosine Transform)를 이용하여 변환할 수 있다.
변환부(115)는 변환에 의해 변환 계수들의 변환 블록을 생성할 수 있다.
양자화부(120)는 변환부(115)에서 변환된 레지듀얼 값들, 즉 변환 계수들을 양자화하여 양자화된 변환 계수를 생성할 수 있다. 양자화부(120)에서 산출된 값은 역양자화부(135)와 재정렬부(125)에 제공된다.
재정렬부(125)는 양자화부(120)로부터 제공된 양자화된 변환 계수를 재정렬한다. 양자화된 변환 계수를 재정렬함으로써 엔트로피 인코딩부(130)에서의 인코딩 효율을 높일 수 있다.
재정렬부(125)는 계수 스캐닝(Coefficient Scanning) 방법을 통해 2차원 블록 형태의 양자화된 변환 계수들을 1차원의 벡터 형태로 재정렬할 수 있다.
엔트로피 인코딩부(130)는 재정렬부(125)에 의해 재정렬된 양자화된 변환 값들 또는 코딩 과정에서 산출된 인코딩 파라미터 값 등을 기초로 심볼(symbol)을 확률 분포에 따라 엔트로피 코딩하여 비트스트림(bitstream)을 출력할 수 있다. 엔트로피 인코딩 방법은 다양한 값을 갖는 심볼을 입력 받아, 통계적 중복성을 제거하면서, 디코딩 가능한 2진수의 열로 표현하는 방법이다.
여기서, 심볼이란 인코딩/디코딩 대상 구문 요소(syntax element) 및 코딩 파라미터(coding parameter), 레지듀얼 신호(residual signal)의 값 등을 의미한다. 인코딩 파라미터는 인코딩 및 디코딩에 필요한 매개변수로서, 구문 요소와 같이 인코딩 장치에서 인코딩되어 디코딩 장치로 전달되는 정보뿐만 아니라, 인코딩 혹은 디코딩 과정에서 유추될 수 있는 정보를 포함할 수 있으며 영상을 인코딩하거나 디코딩할 때 필요한 정보를 의미한다. 인코딩 파라미터는 예를 들어 인트라/인터 예측모드, 이동/움직임 벡터, 참조 영상 색인, 코딩 블록 패턴, 잔여 신호 유무, 변환 계수, 양자화된 변환 계수, 양자화 파라미터, 블록 크기, 블록 분할 정보 등의 값 또는 통계를 포함할 수 있다. 또한 잔여 신호는 원신호와 예측 신호의 차이를 의미할 수 있고, 또한 원신호와 예측 신호의 차이가 변환(transform)된 형태의 신호 또는 원신호와 예측 신호의 차이가 변환되고 양자화된 형태의 신호를 의미할 수도 있다. 잔여 신호는 블록 단위에서는 잔여 블록이라 할 수 있고, 샘플 단위에서는 잔여 샘플이라고 할 수 있다.
엔트로피 인코딩이 적용되는 경우, 높은 발생 확률을 갖는 심볼에 적은 수의 비트가 할당되고 낮은 발생 확률을 갖는 심볼에 많은 수의 비트가 할당되어 심볼이 표현됨으로써, 인코딩 대상 심볼들에 대한 비트열의 크기가 감소될 수 있다. 따라서 엔트로피 인코딩을 통해서 영상 인코딩의 압축 성능이 높아질 수 있다.
엔트로피 인코딩을 위해 지수 골룸(exponential golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 인코딩 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 엔트로피 인코딩부(130)에는 가변 길이 코딩(VLC: Variable Length Coding/Code) 테이블과 같은 엔트로피 인코딩을 수행하기 위한 테이블이 저장될 수 있고, 엔트로피 인코딩부(130)는 저장된 가변 길이 코딩(VLC) 테이블을 사용하여 엔트로피 인코딩을 수행할 수 있다. 또한 엔트로피 인코딩부(130)는 대상 심볼의 이진화(binarization) 방법 및 대상 심볼/빈(bin)의 확률 모델(probability model)을 도출(derive)한 후, 도출된 이진화 방법 또는 확률 모델을 사용하여 엔트로피 인코딩을 수행할 수도 있다.
또한, 엔트로피 인코딩부(130)는 필요한 경우에, 전송하는 파라미터 셋(parameter set) 또는 신택스에 일정한 변경을 가할 수도 있다.
역양자화부(135)는 양자화부(120)에서 양자화된 값(양자화된 변환 계수)들을 역양자화하고, 역변환부(140)는 역양자화부(135)에서 역양자화된 값들을 역변환한다.
역양자화부(135) 및 역변환부(140)에서 생성된 레지듀얼 값(또는 레지듀얼 샘플 또는 레지듀얼 샘플 어레이)과 예측부(110)에서 예측된 예측 블록이 합쳐져 복원 샘플(또는 복원 샘플 어레이)를 포함하는 복원 블록(Reconstructed Block)이 생성될 수 있다.
도 1에서는 가산기를 통해서, 레지듀얼 블록과 예측 블록이 합쳐져 복원 블록이 생성되는 것으로 설명하고 있다. 이때, 가산기를 복원 블록을 생성하는 별도의 유닛(복원 블록 생성부)로 볼 수도 있다.
필터부(145)는 디블록킹 필터, ALF(Adaptive Loop Filter), SAO(Sample Adaptive Offset)를 복원된 픽처에 적용할 수 있다.
디블록킹 필터는 복원된 픽처에서 블록 간의 경계에 생긴 왜곡을 제거할 수 있다. ALF(Adaptive Loop Filter)는 디블록킹 필터를 통해 블록이 필터링된 후 복원된 영상과 원래의 영상을 비교한 값을 기초로 필터링을 수행할 수 있다. ALF는 고효율을 적용하는 경우에만 수행될 수도 있다. SAO는 디블록킹 필터가 적용된 레지듀얼 블록에 대하여, 픽셀 단위로 원본 영상과의 오프셋 차이를 복원하며, 밴드 오프셋(Band Offset), 엣지 오프셋(Edge Offset) 등의 형태로 적용된다.
한편, 인터 예측에 사용되는 복원 블록에 대해서 필터부(145)는 필터링을 적용하지 않을 수도 있다.
메모리(150)는 필터부(145)를 통해 산출된 복원 블록 또는 픽처를 저장할 수 있다. 메모리(150)에 저장된 복원 블록 또는 픽처는 인터 예측을 수행하는 예측부(110)에 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 디코딩 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 비디오 디코딩 장치(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230), 필터부(235) 메모리(240)를 포함할 수 있다.
비디오 인코딩 장치에서 영상 비트스트림이 입력된 경우, 입력된 비트스트림은 비디오 인코딩 장치에서 영상 정보가 처리된 절차에 따라서 디코딩될 수 있다.
엔트로피 디코딩부(210)는, 입력된 비트스트림을 확률 분포에 따라 엔트로피 디코딩하여, 양자화된 계수(quantized coefficient) 형태의 심볼을 포함한 심볼들을 생성할 수 있다. 엔트로피 디코딩 방법은 2진수의 열을 입력 받아 각 심볼들을 생성하는 방법이다. 엔트로피 디코딩 방법은 상술한 엔트로피 인코딩 방법과 유사하다.
예컨대, 비디오 인코딩 장치에서 엔트로피 인코딩을 수행하기 위해 CAVLC 등의 가변 길이 코딩(Variable Length Coding: VLC, 이하 'VLC' 라 함)가 사용된 경우에, 엔트로피 디코딩부(210)도 인코딩 장치에서 사용한 VLC 테이블과 동일한 VLC 테이블로 구현하여 엔트로피 디코딩을 수행할 수 있다. 또한, 비디오 인코딩 장치에서 엔트로피 인코딩을 수행하기 위해 CABAC을 이용한 경우에, 엔트로피 디코딩부(210)는 이에 대응하여 CABAC을 이용한 엔트로피 디코딩을 수행할 수 있다.
보다 상세하게, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은, 비트스트림에서 각 구문 요소에 해당하는 빈을 수신하고, 디코딩 대상 구문 요소 정보와 주변 및 디코딩 대상 블록의 디코딩 정보 혹은 이전 단계에서 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥(context) 모델을 결정하고, 결정된 문맥 모델에 따라 빈(bin)의 발생 확률을 예측하여 빈의 산술 디코딩(arithmetic decoding)를 수행하여 각 구문 요소의 값에 해당하는 심볼을 생성할 수 있다. 이때, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은 문맥 모델 결정 후 다음 심볼/빈의 문맥 모델을 위해 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥 모델을 업데이트할 수 있다.
엔트로피 디코딩부(210)에서 디코딩된 정보 중 예측 블록을 생성하기 위한 정보는 예측부(230)로 제공되고, 엔트로피 디코딩부(210)에서 엔트로피 디코딩이 수행된 레지듀얼 값, 즉 양자화된 변환 계수는 재정렬부(215)로 입력될 수 있다.
재정렬부(215)는 엔트로피 디코딩부(210)에서 엔트로피 디코딩된 비트스트림의 정보, 즉 양자화된 변환 계수를 인코딩 장치에서 재정렬한 방법을 기초로 재정렬할 수 있다.
재정렬부(215)는 1차원 벡터 형태로 표현된 계수들을 다시 2차원의 블록 형태의 계수로 복원하여 재정렬할 수 있다. 재정렬부(215)는 현재 블록(변환 블록)에 적용된 예측 모드와 변환 블록의 크기를 기반으로 계수에 대한 스캐닝을 수행하여 2 차원 블록 형태의 계수(양자화된 변환 계수) 배열(array)을 생성할 수 있다.
역양자화부(220)는 인코딩 장치에서 제공된 양자화 파라미터와 재정렬된 블록의 계수값을 기초로 역양자화를 수행할 수 있다.
역변환부(225)는 비디오 인코딩 장치에서 수행된 양자화 결과에 대해, 인코딩 장치의 변환부가 수행한 DCT 및 DST에 대해 역DCT 및/또는 역DST를 수행할 수 있다.
역변환은 인코딩 장치에서 결정된 전송 단위 또는 영상의 분할 단위를 기초로 수행될 수 있다. 인코딩 장치의 변환부에서 DCT 및/또는 DST는 예측 방법, 현재 블록의 크기 및 예측 방향 등 복수의 정보에 따라 선택적으로 수행될 수 있고, 디코딩 장치의 역변환부(225)는 인코딩 장치의 변환부에서 수행된 변환 정보를 기초로 역변환을 수행할 수 있다.
예측부(230)는 엔트로피 디코딩부(210)에서 제공된 예측 블록 생성 관련 정보와 메모리(240)에서 제공된 이전에 디코딩된 블록 및/또는 픽처 정보를 기초로 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)를 포함하는 예측 블록을 생성할 수 있다.
현재 PU에 대한 예측 모드가 인트라 예측(intra prediction) 모드인 경우에, 현재 픽처 내의 픽셀 정보를 기초로 예측 블록을 생성하는 인트라 예측을 수행할 수 있다.
현재 PU에 대한 예측 모드가 인터 예측(inter prediction) 모드인 경우에, 현재 픽처의 이전 픽처 또는 이후 픽처 중 적어도 하나의 픽처에 포함된 정보를 기초로 현재 PU에 대한 인터 예측을 수행할 수 있다. 이때, 비디오 인코딩 장치에서 제공된 현재 PU의 인터 예측에 필요한 움직임 정보, 예컨대 움직임 벡터, 참조 픽처 인덱스 등에 관한 정보는 인코딩 장치로부터 수신한 스킵 플래그, 머지 플래그 등을 확인하고 이에 대응하여 유도될 수 있다.
현재 픽처에 대한 인터 예측 시, 현재 블록과의 레지듀얼(residual) 신호가 최소화되며 움직임 벡터 크기 역시 최소가 되도록 예측 블록을 생성할 수 있다.
한편, 움직임 정보 도출 방식은 현재 블록의 예측 모드에 따라 달라질 수 있다. 인터 예측을 위해 적용되는 예측 모드에는 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드, 머지(merge) 모드 등이 있을 수 있다.
일 예로, 머지 모드가 적용되는 경우, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록인 Col 블록에 대응하는 움직임 벡터를 이용하여, 머지 후보 리스트를 생성할 수 있다. 머지 모드에서는 머지 후보 리스트에서 선택된 후보 블록의 움직임 벡터가 현재 블록의 움직임 벡터로 사용된다. 인코딩 장치는 상기 머지 후보 리스트에 포함된 후보 블록들 중에서 선택된 최적의 움직임 벡터를 갖는 후보 블록을 지시하는 머지 인덱스를 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 이 때, 디코딩 장치는 상기 머지 인덱스를 이용하여, 현재 블록의 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
다른 예로, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드가 적용되는 경우, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록인 Col 블록에 대응하는 움직임 벡터를 이용하여, 움직임 벡터 예측자 후보 리스트를 생성할 수 있다. 즉, 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록인 Col 블록에 대응하는 움직임 벡터는 움직임 벡터 후보로 사용될 수 있다. 인코딩 장치는 상기 리스트에 포함된 움직임 벡터 후보 중에서 선택된 최적의 움직임 벡터를 지시하는 예측 움직임 벡터 인덱스를 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 이 때, 디코딩 장치는 상기 움직임 벡터 인덱스를 이용하여, 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터 후보 중에서, 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 선택할 수 있다.
인코딩 장치는 현재 블록의 움직임 벡터(MV)와 움직임 벡터 예측자(MVP) 간의 움직임 벡터 차분(MVD)을 구할 수 있고, 이를 인코딩하여 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 즉, MVD는 현재 블록의 MV에서 MVP를 뺀 값으로 구해질 수 있다. 이 때, 디코딩 장치는 수신된 움직임 벡터 차분을 디코딩할 수 있고, 디코딩된 움직임 벡터 차분과 움직임 벡터 예측자의 가산을 통해 현재 블록의 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
인코딩 장치는 또한 참조 픽처를 지시하는 참조 픽처 인덱스 등을 디코딩 장치에 전송할 수 있다.
디코딩 장치는 주변 블록의 움직임 정보들을 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터를 예측하고, 인코딩 장치로부터 수신한 레지듀얼을 이용하여 현재 블록에 대한 움직임 벡터를 유도할 수 있다. 디코딩 장치는 유도한 움직임 벡터와 인코딩 장치로부터 수신한 참조 픽처 인덱스 정보를 기반으로 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
다른 예로, 머지(merge) 모드가 적용되는 경우, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 복원된 주변 블록의 움직임 정보 및/또는 콜 블록의 움직임 정보를 이용하여, 머지 후보 리스트를 생성할 수 있다. 즉, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 복원된 주변 블록 및/또는 콜 블록의 움직임 정보가 존재하는 경우, 이를 현재 블록에 대한 머지 후보로 사용할 수 있다.
인코딩 장치는 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보 중에서 최적의 인코딩 효율을 제공할 수 있는 머지 후보를 현재 블록에 대한 움직임 정보로 선택할 수 있다. 이 때, 상기 선택된 머지 후보를 지시하는 머지 인덱스가 비트스트림에 포함되어 디코딩 장치로 전송될 수 있다. 디코딩 장치는 상기 전송된 머지 인덱스를 이용하여, 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보 중에서 하나를 선택할 수 있으며, 상기 선택된 머지 후보를 현재 블록의 움직임 정보로 결정할 수 있다. 따라서, 머지 모드가 적용되는 경우, 복원된 주변 블록 및/또는 콜 블록에 대응하는 움직임 정보가 현재 블록의 움직임 정보로 그대로 사용될 수 있다. 디코딩 장치는 예측 블록과 인코딩 장치로부터 전송되는 레지듀얼을 더하여 현재 블록을 복원할 수 있다.
상술한 AMVP 및 머지 모드에서는, 현재 블록의 움직임 정보를 도출하기 위해, 복원된 주변 블록의 움직임 정보 및/또는 콜 블록의 움직임 정보가 사용될 수 있다.
화면 간 예측에 이용되는 다른 모드 중 하나 인 스킵 모드의 경우에, 주변 블록의 정보를 그대로 현재 블록에 이용할 수 있다. 따라서 스킵 모드의 경우에, 인코딩 장치는 현재 블록의 움직임 정보로서 어떤 블록의 움직임 정보를 이용할 것인지를 지시하는 정보 외에 레지듀얼 등과 같은 신택스 정보를 디코딩 장치에 전송하지 않는다.
인코딩 장치 및 디코딩 장치는 상기 도출된 움직임 정보에 기반하여 현재 블록에 대한 움직임 보상을 수행함으로써, 현재 블록의 예측 블록을 생성할 수 있다. 여기서, 예측 블록은 현재 블록에 대한 움직임 보상 수행 결과 생성된, 움직임 보상된 블록을 의미할 수 있다. 또한, 복수의 움직임 보상된 블록은 하나의 움직임 보상된 영상을 구성할 수 있다.
복원 블록은 예측부(230)에서 생성된 예측 블록과 역변환부(225)에서 제공된 레지듀얼 블록을 이용해 생성될 수 있다. 도 2에서는 가산기에서 예측 블록과 레지듀얼 블록이 합쳐져 복원 블록이 생성되는 것으로 설명하고 있다. 이때, 가산기를 복원 블록을 생성하는 별도의 유닛(복원 블록 생성부)로 볼 수 있다. 여기서 상기 복원 블록은 상술한 바와 같이 복원 샘플(또는 복원 샘플 어레이)를 포함하고, 상기 예측 블록은 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)를 포함하고, 상기 레지듀얼 블록은 레지듀얼 샘플(또는 레지듀얼 샘플 어레이)를 포함할 수 있다. 따라서, 복원 샘플(또는 복원 샘플 어레이)은 대응하는 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)과 레지듀얼 샘플(레지듀얼 샘플 어레이)이 합쳐서 생성된다고 표현될 수도 있다.
스킵 모드가 적용되는 블록에 대하여는 레지듀얼이 전송되지 않으며 예측 블록을 복원 블록으로 할 수 있다.
복원된 블록 및/또는 픽처는 필터부(235)로 제공될 수 있다. 필터부(235)는 복원된 블록 및/또는 픽처에 디블록킹 필터링, SAO(Sample Adaptive Offset) 및/또는 ALF 등을 적용할 수 있다.
메모리(240)는 복원된 픽처 또는 블록을 저장하여 참조 픽처 또는 참조 블록으로 사용할 수 있도록 할 수 있고 또한 복원된 픽처를 출력부로 제공할 수 있다.
디코딩 장치(200)에 포함되어 있는 엔트로피 디코딩부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230), 필터부(235) 및 메모리(240) 중 영상의 디코딩에 직접적으로 관련된 구성요소들, 예컨대, 엔트로피 디코딩부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230), 필터부(235) 등을 다른 구성요소와 구분하여 디코더 또는 디코딩부로 표현할 수 있다.
또한, 디코딩 장치(200)는 비트스트림에 포함되어 있는 인코딩된 영상에 관련된 정보를 파싱(parsing)하는 도시되지 않은 파싱부를 더 포함할 수 있다. 파싱부는 엔트로피 디코딩부(210)를 포함할 수도 있고, 엔트로피 디코딩부(210)에 포함될 수도 있다. 이러한 파싱부는 또한 디코딩부의 하나의 구성요소로 구현될 수도 있다.
양자화 등 압축 코딩 과정에서 발생하는 에러에 의한 원본(original) 픽처와 복원 픽처의 차이를 보상하기 위해, 복원 픽처에는 인루프 필터가 적용될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 인루프 필터링은 인코더 및 디코더의 필터부에서 수행될 수 있으며, 필터부는 디블록킹 필터, SAO(Sample Adaptive Offset) 및/또는 적응적 루프 필터(ALF) 등을 복원 픽처에 적용할 수 있다. 여기서, ALF는 디블록킹 필터링 및/또는 SAO 과정이 수행된 후 복원된 픽처과 원래의 픽처를 비교한 값을 기초로 필터링을 수행할 수 있다. ALF는 디블록킹 필터링 및/또는 SAO 과정이 수행된 후 복원된 픽처에 대해 적응적으로 위너 필터(Wiener filter)를 적용할 수 있다. 즉, ALF는 위너 필터를 이용하여 부호화 에러를 보상할 수 있다.
ALF에서 사용되는 필터는 필터 모양(filter shape) 및 필터 계수(filter coefficient)를 기반으로 결정될 수 있다. 즉, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 필터 모양 및 필터 계수를 기반으로 필터링을 수행할 수 있다. 필터 모양은 사용되는 필터의 모양/크기를 나타낸다. 즉, 소정의 복수의 필터 모양 중에서 대상 영역 별로 하나의 필터 모양이 선택될 수 있다. 예를 들어, ALF의 경우 상기 필터 모양은 n×n 스타 모양, m×n 크로스 모양 등 여러 필터 모양 및 크기가 사용될 수 있다. 여기서 n, m은 양의 정수이고, n과 m은 같을 수도 있고 다를 수도 있다. 여기서 필터 모양은 필터 크기, 필터 타입, 필터 모드 등 다양한 표현으로 나타내어질 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 필터 모양들의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
상술한 바와 같이, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 본 발명에 따른 필터링을 수행함에 있어, 소정의 필터 모양의 필터들 중에서 하나의 필터를 선택하여 사용할 수 있다. 즉, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 소정의 필터 모양의 필터들 중에서 선택된 필터에 기반하여 필터링을 수행할 수 있다.
상기 필터들은 도 11에서 도시된 바와 같은 필터 모양을 가질 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면 필터 모양에 따라 필터 계수가 할당될 수 있다. 이하, 본 명세서에서는 각각의 필터 계수가 할당되는 위치 및/또는 단위는 필터 탭이라 불릴 수 있다. 이 때, 각각의 필터 탭에는 하나의 필터 계수가 할당될 수 있고, 필터 탭이 배열된 형태는 필터 모양에 해당될 수 있다.
또한 이하, 본 명세서에서 필터 모양의 센터에 위치한 필터 탭은 센터 필터 탭이라 불릴 수 있다. 상기 필터 탭은 상기 필터 모양의 센터에 위치한 센터 필터 탭을 중심으로 하여 대칭을 이룬다. 예를 들어, 상기 필터 탭은 래스터 스캔 순서(raster scan order)로 넘버링될 수 있으며, 처음부터 센터 탭까지는 오름차순으로 그리고 센터 탭부터 끝까지는 내림차순으로 넘버링 될 수 있다. 센터 필터 탭에 할당되는 필터 계수를 제외한 나머지 필터 계수들도 각각 센터 필터 탭을 기준으로 서로 대응되는 위치에 존재하는 두 개의 필터 탭에 동일하게 할당될 수 있다. 도 3에서는 5×5 필터의 경우 C6가 센터 탭이고, 7×7 필터의 경우 C12가 센터 탭, 9×7 필터의 경우 C19가 센터 탭을 나타낸다.
한편, 상기와 같은 필터 모양 및 크기는 예시로서 보다 다양한 모양 및 크기의 필터들이 사용될 수 있다. 다양한 모양과 크기의 필터를 사용하는 것은 영상 특성에 따라 적합한 필터의 모양 및 크기가 다르기 때문이다. 인코딩/디코딩 과정에서는 가장 RD 코스트(Rate-Distortion Cost)가 좋은 필터가 선택되어 사용될 수 있다. 사용되는 영상의 크기가 다양해지고 특히 고해상도의 영상이 사용되고 있기 때문에 최적의 필터링을 위하여 다양한 모양(및 크기)의 필터가 사용될 필요가 있다.
인코딩 장치 및/또는 디코딩 장치는 소정의 프로세스를 통해 필터링 수행 여부와 필터 모양 및/또는 필터 계수를 결정할 수 있다. 압축 부호화 과정에서 발생하는 에러를 최소화하기 위해 필터링이 적용될 수 있으며, 상기 에러를 최소화할 수 있도록 필터 모양 및/또는 필터 계수가 결정될 수 있다. 결정된 필터에 관한 정보는 디코딩 장치로 전송될 수 있고, 디코딩 장치는 상기 전송된 정보를 기반으로 필터 모양 및/또는 필터 계수를 결정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 인코딩 장치에 의하여 수행되는 ALF 과정을 개략적으로 도시한다. 여기서 ALF의 적용 여부는 프레임(또는 픽처) 레벨 및 CU 레벨에서 결정될 수 있다. 이 경우 필터 모양은 프레임 레벨에서 결정될 수 있다.
도 4를 참조하면, 인코딩 장치는 프레임(또는 픽처) 레벨에서 ALF 계수들(coefficients)을 계산한다(S400). 이 경우 인코딩 장치는 디폴트 필터로 5×5 필터를 가정할 수 있다.
인코딩 장치는 상기 계산된 ALF 계수들을 기반으로 CU 레벨에서의 ALF On/Off를 판단하고, CU 레벨에서의 ALF On/Off 플래그를 결정(또는 설정)한다(S410). 인코딩 장치는 현재 픽처 내의 CU들 각각에 대하여 상기 5×5 필터 및 상기 계산된 ALF 계수들을 기반으로 필터의 적용 여부에 따른 RD 코스트를 계산하고, 이를 기반으로 ALF On/Off를 판단할 수 있다.
인코딩 장치는 상기 CU들 중 ALF On CU들 각각에 대하여 ALF 계수들을 재결정(또는 재계산)한다(S420). 이 경우 인코딩 장치는 ALF On인 CU들(즉, ALF On 플래그가 설정된 CU들)에 대하여 샘플 및/또는 블록 단위의 영상 특성(예를 들어, 활동성(activity) 및/또는 방향성(direction)) 계산을 통하여 적합한 ALF 계수들을 다시 결정할 수 있다.
인코딩 장치는 CU 레벨에서의 ALF On/Off를 다시 판단하고, CU 레벨에서의 ALF On/Off 플래그를 재결정한다(S430). 인코딩 장치는 상기 재결정(또는 재계산)된 ALF 계수들을 기반으로 현재 픽처 내의 CU들에 대하여 ALF On/Off를 다시 판단할 수 있다.
일 예로, 인코딩 장치는 S410에서 ALF On인 CU들 뿐 아니라 ALF Off인 CU들에 대하여도 ALF On/Off를 다시 판단하고 플래그를 재결정할 수 있다. 이 경우 ALF On인 CU들은 상기 S430에서 계산된 대응하는 ALF 계수들을 기반으로 ALF On/Off를 다시 판단할 수 있고, ALF Off인 CU들은 정해진 기준에 따라 다른 ALF On인 CU에 대하여 재결정된 ALF 계수들을 이용할 수 있다. 예를 들어, ALF Off인 CU를 위하여 해당 CU의 주변(neighboring)에 위치 및/또는 동일하거나 유사한 영상 특성을 가지는 CU에 대한 ALF 계수들을 활용하여 ALF On/Off를 다시 판단하고 플래그를 재결정할 수 있다.
다른 예로, 인코딩 장치는 S410에서 ALF Off인 CU들만을 대상으로 ALF On/Off를 다시 판단하고 플래그를 재결정할 수 있다. 이는 S410에서 ALF On인 CU들에 대하여 다시 계산된 ALF 계수들을 기반으로 다시 ALF On/Off를 판단하더라도 일반적으로 ALF On이 나올 것이므로, ALF Off인 CU들만을 대상으로 ALF On/Off를 다시 판단함으로써 계산의 복잡도를 낮출 수 있다.
인코딩 장치는 필터 탭을 결정한다(S440). 이 경우 상기 필터 탭은 예를 들어 5×5, 7×7, 9×7 등의 필터 모양에 대한 필터 탭일 수 있다. 이하, 필터 탭을 결정한다 함은 필터 모양(또는 필터 종류)를 결정함을 포함할 수 있다. 상기 필터 탭은 프레임 단위로 결정될 수 잇다. 즉, 현재 픽처에 대하여 하나의 필터 모양 및 필터 탭이 결정되어 사용될 수 있다.
인코딩 장치는 프레임 레벨에서 ALF On/Off를 결정한다(S450). 인코딩 장치는 상기 결정된 필터 탭 및 상기 ALF On CU들 및 상기 ALF On CU들에 대응하는 ALF 계수들을 기반으로 프레임 레벨에서의 ALF On/Off를 결정한다. 즉, 각각의 CU 단위에서는 ALF를 적용하는게 효율 측면에서 더 좋더라도 전체 프레임 단위에서는 RD 코스트 등의 측면에서 더 비효율적인 경우 인코딩 장치는 프레임 레벨에서 ALF Off할 수 있다.
S450에서 프레임 레벨에서 ALF On인 경우 상기 S430에서 재결정된 CU 레벨에서의 ALF On/Off 플래그가 인코딩되어 비트스트림을 통하여 디코딩 장치로 시그널링될 수 있다. S450에서 프레임 레벨에서 ALF Off인 경우 S430에서 재결정된 CU 레벨에서의 ALF On/Off 플래그는 디코딩 장치로 시그널링되지 않을 수 있고, 이 경우 명시적으로 프레임 레벨에서 ALF Off를 나타내는 플래그가 전송되거나 또는 관련 정보가 전송되지 않음으로써 묵시적으로 ALF가 적용되지 않음을 나타낼 수도 있다.
한편, 영상을 영역별로 구분하는 경우, ALF의 적용으로 인하여 높은 효과를 얻을 수 있는 영역이 존재하는 반면, 그렇지 않은 영역이 존재할 수 있다. 또한, 영역에 따라 라지 필터가 적합한 영역과 스몰 필터가 적합한 영역이 다르게 존재할 수 있다. 따라서, 상기와 같이 ALF의 적용 여부가 프레임 레벨 및 CU 레벨에서 결정되고, 필터 탭 및 필터 모양이 프레임 레벨에서 결정되는 경우, 영상의 영역적 특징이 제대로 반영되지 않을 수 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 영상을 복수개의 영역으로 나누고, 영역별로 필터의 적용 여부를 결정하고, 및/또는 영역별로 필터 모양(및 필터 탭)을 결정할 수 있다.
도 5는 영역 단위의 ALF On/Off 적용의 예를 나타내고, 도 6은 영역 내에서의 블록 단위로 추가적인 On/Off 적용의 예를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 현재 픽처는 예를 들어 4개의 영역으로 나누어질 수 있으며, 각각의 영역에 대하여 ALF On/Off 판단이 수행될 수 있다. 여기서 영역 A와 영역 D는 ALF Off된 영역이고, 영역 B와 영역 C는 ALF On된 영역을 나타낸다.
한편, 도 6을 참조하면, ALF On된 영역에 대하여 CU 레벨에서 ALF On/Off 판단을 수행할 수 있다. 여기서 각 영역 내의 블록은 CU에 대응되며, 영역 B 및 영역 C 내에서 음영이 있는 블록은 ALF On된 CU를 나타내고, 음영이 없는 블록은 ALF Off된 CU를 나타낸다.
상기와 같은 영역별로 필터의 적용 여부 및/또는 필터 모양을 결정하는 경우 ALF 과정은 다음과 같이 수행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 따른 일 예에 따른 인코딩 장치에 의하여 수행되는 ALF 과정을 개략적으로 도시한다. 여기서 ALF의 적용 여부는 프레임(또는 픽처) 레벨 및 CU 레벨에서 결정될 수 있다. 이 경우 필터 모양은 프레임 레벨에서 결정될 수 있다.
도 7을 참조하면, 인코딩 장치는 영역을 정의한다(S710). 즉, 디코딩 장치는 (현재) 픽처를 몇 개의 영역으로 나눌 것인지 정의한다. 디코딩 장치는 픽처 레벨 또는 시퀀스 레벨에서 픽처의 영역을 정의할 수 있다. 또는 미리 정의된 영역이 사용될 수 있으며 이 경우 상기 S710 단계는 생략될 수 있다. 상기 미리 정의된 영역은 예를 들어 CTU, 타일, 슬라이스 등을 포함할 수 있다. 여기서 타일은 CTU들을 포함하는 사각 영역이고, 특정 타일 행 및 특정 타일 열을 기반으로 구분될 수 있다. 슬라이스는 CTU들의 시퀀스이고, 상기 슬라이스 내의 CTU들은 독립 슬라이스 세그먼트 및 순차적인(subsequent) 종속 슬라이스 세그먼트들에 포함될 수 있다.
인코딩 장치는 ALF 계수들을 계산한다(S710). 이 경우 인코딩 장치는 디폴트 필터로 5×5 필터를 가정할 수 있으며, 미리 정의된 기준에 따라 영역 레벨에서 ALF 계수들을 계산할 수도 있고, 프레임(또는 픽처) 레벨에서 ALF 계수들을 계산할 수 있다.
인코딩 장치는 상기 계산된 ALF 계수들을 기반으로 영역 레벨에서의 ALF On/Off를 판단하고, 영역 레벨에서의 ALF On/Off 플래그를 결정한다(S720). 인코딩 장치는 상기 현재 픽처 내의 영역들 각각에 대하여 상기 계산된 ALF 계수들을 기반으로 필터의 적용 여부에 따른 RD 코스트를 계산하고, 이를 기반으로 ALF On/Off를 판단할 수 있다.
인코딩 장치는 ALF On 영역들에 대하여 ALF 계수들을 재결정한다(S730). 예를 들어 인코딩 장치는 ALF On인 영역들(Alf On 플래그가 설정된 영역들)에 대하여 샘플 및/또는 블록 단위의 영상 특성 계산을 통하여 적합한 ALF 계수들을 다시 결정할 수 있다.
이 경우 인코딩 장치는 ALF On인 주변 영역에 대하여 다시 결정된 ALF 계수들을 이용하여 ALF Off인 영역의 ALF On/Off 여부를 재판단 할 수도 있다. 이 경우 ALF Off인 영역들은 정해진 기준에 따라 다른 ALF On인 영역에 대하여 재결정된 ALF 계수들을 이용할 수 있다. 예를 들어, ALF Off인 영역을 위하여 해당 영역의 주변(neighboring)에 위치 및/또는 동일하거나 유사한 영상 특성을 가지는 영역에 대한 ALF 계수들을 활용하여 ALF On/Off를 다시 판단하고 플래그를 재결정할 수 있다.
인코딩 장치는 ALF On인 영역에 대하여 CU 레벨 ALF On/Off 플래그를 결정한다(S740). 인코딩 장치는 현재 영역에 대한 ALF 계수들을 기반으로 현재 영역 내의 CU들에 대한 ALF On/Off 여부를 판단하고, ALF On/Off 플래그를 결정한다.
이 경우 도시되지는 않았으나 CU 레벨로 ALF On/Off 여부를 판단한 후에, CU 레벨에서의 ALF 계수를 다시 결정하여 사용할 수도 있다.
인코딩 장치는 필터 탭을 결정한다(S750). 즉, 인코딩 장치는 필터 모양을 결정한다. 이 경우 인코딩 장치는 영역별로 필터 모양을 결정할 수도 있고, 프레임(또는 픽처)별로 필터 모양을 결정할 수도 있다.
인코딩 장치는 영역 레벨 또는 프레임 레벨에서 ALF On/Off 여부를 결정한다(S760). 인코딩 장치는 상기 결정된 필터 모양 및 상기 ALF On CU들 및 상기 ALF 계수들을 기반으로 영역 레벨 또는 프레임 레벨에서의 ALF On/Off를 결정한다. 즉, 각각의 CU 단위에서는 ALF를 적용하는게 효율 측면에서 더 좋더라도 전체 영역 단위 또는 프레임 단위에서는 RD 코스트 등의 측면에서 더 비효율적인 경우 인코딩 장치는 영역 또는 프레임 레벨에서 ALF Off할 수 있다.
S760에서 ALF On이 결정된 경우 상기 영역 레벨 및/또는 CU 레벨에 대한 ALF On 플래그가 인코딩되어 비트스트림을 통하여 디코딩 장치로 시그널링될 수 있다.
한편, 영역별 필터 적용을 위하여 상기 영역은 다음과 같이 정의될 수 있다. 영역은 픽처의 사이즈(또는 해상도)에 따라 균등하게 나눠질 수도 있고, 영역별로 다른 사이즈를 가질 수도 잇다. 영역별로 다른 사이즈를 가지는 경우, 유사한 영상 특징을 가지는 부분이 하나의 영역으로 정의될 수 있다. 상기 ALF를 위한 영역은 예를 들어 다음과 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2016001141-appb-T000001
Figure PCTKR2016001141-appb-I000001
표 1 및 표 2는 상기 ALF를 위한 영역에 관한 신텍스(syntax) 및 시멘틱스(semantics)를 나타낸다.
상기 표 1의 신텍스 내의 신텍스 요소(syntax element)들은 상기 신텍스 내에 정의된 조건에 따라 인코딩 장치에서 디코딩 장치로 비트스트림을 통하여 시그널링될 수 있다.
상기 region_alf_enabled_flag는 ALF를 위한 영역이 사용되는지 또는 가용한지 여부를 나타내는 플래그 정보이다.
상기 region_alf_enabled_flag 신텍스 요소의 값이 1을 나타내는 경우 상기 num_region_column_minus1, 상기 num_region_rows_minus1 및 상기 uniform_region_flag가 시그널링되고 디코딩 장치에 의하여 체크될 수 있다.
상기 num_region_column_minus1은 픽처 내 영역 열들의 개수를 나타낸다. 구체적으로 상기 num_region_column_minus1 신텍스 요소의 값의 +1이 상기 영역 열들의 개수를 나타낼 수 있다.
상기 num_region_rows_minus1은 픽처 내 영역 행들의 개수를 나타낸다. 구체적으로 상기 num_region_rows_minus1 신텍스 요소의 값의 +1이 상기 영역 행들의 개수를 나타낼 수 있다.
상기 uniform_region_flag는 픽처 내 영역 행 경계들 및 영역 열 경계들이 균일하게 분포되어 있음을 나타낸다. 즉, uniform_region_flag 신텍스 요소의 값이 1인 경우 픽처 내 각 영역들은 균일한 사이즈를 가질 수 있다.
상기 uniform_region_flag 신텍스 요소의 값이 0을 나타내는 경우 상기 region_width_minus1[i] 및 상기 region_height_minus1[i]이 시그널링되고 디코딩 장치에 의하여 체크될 수 있다.
상기 region_width_minus1[i]는 i번째 영역 열의 너비(width)를 나타낸다. 상기 너비는 CTU들의 개수에 대응될 수 있다. 구체적으로 상기 region_width_minus1[i] 신텍스 요소의 값의 +1이 상기 열의 너비를 나타낼 수 있다.
상기 region_height_minus1[i]는 i번째 영역 행의 높이(height)를 나타낸다. 상기 높이는 CTU들의 개수에 대응될 수 있다. 구체적으로 상기 region_height_minus1[i] 신텍스 요소의 값의 +1이 상기 행의 높이를 나타낼 수 있다.
상기 표1에서 u(1)은 1비트를 사용하는 무부호 정수(unsigned integer)를 나타내고, ue(v)는 0차(o-th order) 지수 골룸 코딩된(Exp-Colomb-coded) 신텍스 요소를 나타낸다. ue(v)가 있는 신텍스 요소는 지수 골룸 코딩을 기반으로 인코딩/디코딩될 수 있다.
도 8은 상기 ALF를 위한 영역 정보의 시그널링 방법의 일 예를 나타낸다. 도 8에 개시된 방법은 디코딩 장치에 의하여 수행될 수 있다.
도 8을 참조하면, 디코딩 장치는 region_alf_enabled_flag를 수신하여 파싱하고 상기 region_alf_enabled_flag가 1값을 갖는지 여부를 확인한다(S800).
디코딩 장치는 만약 S800에서 상기 region_alf_enabled_flag의 값이 1이면, 픽처를 분할하여 영역을 도출하기 위하여 num_region_column_minus1, num_region_rows_minus1 및 uniform_region_flag을 파싱하여 획득한다(S810). 상기 num_region_column_minus1 및 num_region_rows_minus1 기반으로 현재 픽처 내에서 영역 열 및 영역 행 개수를 알 수 있으며, 전체 영역의 개수를 알 수 있다. 예를 들어 상기 num_region_column_minus1의 값이 N이고, 상기 num_region_rows_minus1의 값이 M인 경우, 현재 픽처는 (N+1)×(M_1)개의 영역으로 분할될 수 있다. 여기서 N, M은 임의의 정수일 수 있다.
디코딩 장치는 상기 uniform_region_flag의 값이 1인지 확인한다(S820).
디코딩 장치는 만약 S820에서 상기 uniform_region_flag의 값이 1이면 픽처를 균등한 사이즈의 영역들로 분할한다(S830). 즉, 디코딩 장치는 상기 uniform_region_flag의 값이 1인 경우, 상기 num_region_column_minus1 및 num_region_rows_minus1 기반으로 현재 픽처 내에서 영역 열 및 영역 행 개수를 알고 있으므로, 상기 픽처의 전체 사이즈를 기반으로 균등한 사이즈의 영역들을 도출할 수 있다. 즉, 상기 uniform_region_flag의 값이 1인 경우, 현재 픽처는 균일한 사이즈를 갖는 (N+1)×(M+1)개의 영역으로 분할될 수 있다.
만약 S820에서 상기 uniform_region_flag의 값이 0이면, 디코딩 장치는 region_width_minus1[i] 및 region_height_minus1[i]를 파싱하여 획득한다(S840).
디코딩 장치는 region_width_minus1[i] 및 region_height_minus1[i]를 기반으로 i번째 영역의 너비 및 높이를 판단할 수 있으며, 이를 기반으로 각 영역을 분할할 수 있다(S850). 예를 들어 상기 region_width_minus1[0]의 값이 A이고, 상기 region_height_minus1[0]의 값이 B인 경우, 첫번째 영역은 (A+1)×(B+1)의 사이즈를 가질 수 있다. 여기서 (A+1)은 수평 방향으로의 CTU들의 개수를 나타낼 수 있으며, (B+1)은 수직 방향으로의 CTU들의 개수를 나타낼 수 있다. 여기서 A, B는 임의의 정수일 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 영역 기반 ALF 방법의 일 예를 개략적으로 나타낸다. 도 9에서 개시된 방법은 인코딩 장치에 의하여 수행될 수 있다.
도 9를 참조하면, 인코딩 장치는 ALF를 위한 영역들을 도출한다(S900). 상기 ALF를 위한 영역들을 미리 정의되어 있을 수 있으며, 또는 인코딩 장치에 의하여 RD 코스트 등을 기반으로 능동적으로 결정될 수 있다.
인코덩 장치는 ALF 계수들을 결정한다(S910). 인코딩 장치는 픽처 단위 또는 영역 단위로 상기 ALF 계수들을 결정할 수 있다.
인코딩 장치는 결정된 ALF 계수들을 기반으로 영역 단위로 ALF 가용 여부를 판단한다(S920).
인코딩 장치는 ALF 가용 영역에 대하여 ALF 계수들을 재결정한다(S930). 예를 들어 상기 영역들 중 제1 영역이 ALF 가용한 영역으로 판단된 경우, 인코딩 장치는 상기 제1 영역에 대하여 ALF 계수들을 재결정한다. 이 경우 인코딩 장치는 상기 제1 영역에 대한 영상 특성 등을 기반으로 정해진 기준에 따라 ALF 계수들을 재결정할 수 있다.
한편, 인코딩 장치는 상기 영역들 중 제2 영역이 ALF 가용하지 않은 영역으로 1차 판단된 경우에도, 상기 제1 영역에 대하여 재결정된 ALF 계수들을 기반으로 상기 제2 영역에 대한 ALF 가용 여부를 재판단 할 수도 있다. 이 경우 상기 제1 영역은 상기 제2 영역의 공간적(spatial) 주변 영역 또는 시간적(temporal) 주변 영역일 수 있다. 예를 들어 상기 제1 영역은 현재 픽처 내 상기 제2 영역의 좌측 또는 상측에 위치하는 영역일 수 있다. 또는 상기 제1 영역은 상기 제2 영역의 영상 특성과 동일 또는 유사한 영상 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 영역은 상기 제2 영역과 동일한 영상 복잡도 및/또는 영상 방향성을 가질 수 있다.
인코딩 장치는 재결정된 ALF 계수들을 기반으로 영역 내 CU 단위로 ALF 가용 여부를 판단한다(S940). 이 경우, 인코딩 장치는 ALF 가용한 영역들에 대하여 CU 단위로 ALF 가용 여부를 판단할 수 있다.
상기 재판단 결과 상기 제2 영역이 ALF 가용한 경우 상기 제2 영역 내의 CU 단위로 상기 재결정된 ALF 계수들을 기반으로 ALF 가용 여부를 판단할 수 있다.
인코딩 장치는 정해진 기준에 따라 ALF 가용 영역에 대한 필터 모양을 도출하고(950), ALF 가용한 CU에 대하여 재결정된 ALF 계수들 기반으로 필터링을 수행한다(S960).
인코딩 장치는 ALF 가용 영역에 대한 정보 및/또는 ALF 가용 CU에 대한 정보를 인코딩하여 비트스트림을 통하여 디코딩 장치로 전송한다(S970).
한편, 비록 도시되지는 않았으나, 인코딩 장치는 픽처 단위로 ALF 가용 여부를 최종 판단할 수도 있다. 즉, 인코딩 장치는 상기 재결정된 ALF 계수들을 기반으로 현재 픽처에 대하여 ALF를 적용하는 것과 적용하지 않는 것 간의 RD 코스트 등을 비교하고 효율이 낮은 경우 현재 픽처에 ALF를 적용하지 않을 수 있다. 이 경우 인코딩 장치는 현재 픽처에 ALF가 가용하지 않음을 나타내는 플래그를 디코딩 장치로 전송할 수 있다.
또한, 인코딩 장치는 ALF가 본원 발명과 같이 영역 기반으로 수행됨을 나타내는 영역 ALF 가용 플래그를 생성하여 전송할 수 있다. 상기 영역 ALF 가용 플래그가 1인 경우, 상기 ALF를 위한 영역들에 관한 정보를 더 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 여기서 상기 영역들에 관한 정보는 상기 영역들에 관한 정보는 영역 열들의 개수를 나타내는 영역 열 개수 정보, 영역 행들의 개수를 나타내는 영역 행 개수 정보, 상기 영역들이 균일한 사이즈를 갖는지 여부를 나타내는 균일 영역 플래그를 포함할 수 있다. 상기 균일 영역 플래그의 값이 0인 경우, 상기 영역들에 관한 정보는 영역별 너비를 나타내는 영역 너비 정보, 상기 영역별 높이를 나타내는 영역 높이 정보를 포함할 수 있다. 상기 정보들은 상술한 표 1 및 2에서 상술한 내용을 포함한다.
도 10은 본 발명에 따른 영역 기반 ALF 방법의 일 예를 개략적으로 나타낸다. 도 10에서 개시된 방법은 인코딩 장치에 의하여 수행될 수 있다.
도 10을 참조하면, 디코딩 장치는 ALF 가용 플래그를 수신하고 파싱한다(S1000). 디코딩 장치는 인코딩 장치로부터 수신된 비트스트림을 통하여 상기 ALF 가용 플래그를 수신하고 파싱할 수 있다. 비트스트림은 네크워크 또는 저장 매체를 통하여 수신될 수 있다.
디코딩 장치는 영역 ALF 가용 플래그가 1인 경우, 상기 ALF를 위한 영역들에 관한 정보를 수신 및 파싱한다(S1010). 상기 ALF를 위한 영역들에 관한 정보는 영역 열들의 개수를 나타내는 영역 열 개수 정보, 영역 행들의 개수를 나타내는 영역 행 개수 정보, 상기 영역들이 균일한 사이즈를 갖는지 여부를 나타내는 균일 영역 플래그를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 영역 열 개수 정보에 대응하는 신텍스 요소의 값의 +1이 상기 영역 열들의 개수를 나타내고, 상기 영역 행 개수 정보에 대응하는 신텍스 요소의 값의 +1이 상기 영역 행들의 개수를 나타낼 수 있다.
상기 균일 영역 플래그의 값이 0인 경우, 상기 영역들에 관한 정보는 영역별 너비를 나타내는 영역 너비 정보, 상기 영역별 높이를 나타내는 영역 높이 정보를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 현재 영역에 관한 상기 영역 너비 정보에 대응하는 신텍스 요소의 값의 +1이 상기 현재 영역의 너비를 나타내고, 상기 현재 영역에 관한 상기 영역 높이 정보에 대응하는 신텍스 요소의 값의 +1이 상기 현재 영역의 높이를 나타낼 수 있다. 상기 현재 영역의 높이 및 상기 현재 영역의 너비는 CTU들의 개수로 표현될 수 있다.
디코딩 장치는 현재 픽처에서 상기 ALF를 위한 상기 영역들을 도출한다(S1020). 디코딩 장치는 상기 영역 열 개수 정보, 영역 행 개수 정보, 균일 영역 플래그 정보를 기반으로 상기 영역들을 도출할 수 있다. 또는 상기 영역 열 개수 정보, 영역 행 개수 정보, 균일 영역 플래그 정보, 상기 영역 너비 정보, 상기 영역 높이 정보를 기반으로 상기 영역들을 도출할 수 있다.
디코딩 장치는 ALF 가용 영역에 대한 정보를 수신 및 파싱한다(S1030). 디코딩 장치는 상기 ALF 가용 영역에 대한 정보를 기반으로 현재 영역이 ALF 가용 영역인지 판단할 수 있다.
디코딩 장치는 현재 영역(ALF 가용 영역)에 대한 필터 모양 및 ALF 계수들을 도출한다(S1040). 이 경우 디코딩 장치는 명시적 또는 묵시적으로 현재 영역에 대한 필터 모양 및 ALF 계수들을 도출할 수 있다. 예를 들어, 상기 현재 영역에 대한 필터 모양 및 ALF 계수들은 인코딩 장치로부터 지시될 수 있으며, 이 경우 미리 정의된 기준에 따라 임의의 인덱스 값을 통하여 필터 모양 및 ALF 계수들이 지시될 수도 있다. 또는 상기 현재 영역에 대한 필터 모양 및 ALF 계수들은 해당 영역 내의 영상 특성을 기반으로 미리 정의된 기준에 따라 정해질 수도 있다.
디코딩 장치는 상기 필터 모양 및 상기 ALF 계수들 기반으로 상기 현재 영역에 대한 필터링을 수행한다(S1050).
한편, 디코딩 장치는 상기 현재 영역 내의 ALF 가용 CU에 대한 정보를 더 수신 및 파싱하고, 상기 ALF 가용 CU에 대한 정보를 기반으로 ALF 가용한 CU를 도출할 수도 있다. 이 경우 상기 현재 영역에 필터링하는 단계는 상기 필터 모양 및 상기 ALF 계수들을 기반으로 상기 ALF 가용한 CU에 대한 필터링을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 이 경우 ALF 가용하지 않은 CU에 대하여는 필터링이 스킵될 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 복원 픽처의 필터링을 통하여 주관적/객관적 화질을 향상시키고, 코딩 효율을 높일 수 있다. 또한, 영역 기반으로 필터의 적용 여부, 필터 모양 및 필터 계수를 적응적으로 결정할 수 있는바 영역별 영상 특성에 적합한 효율적인 필터링을 적용할 수 있다. 또한, 이렇게 필터링된 픽처는 메모리에 저장되어 다른 픽처를 위한 참조 픽처로 활용될 수 있으며, 이 경우 인터 예측 효율이 향상될 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다.
본 발명에서 실시예들이 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 방법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다. 프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다.

Claims (15)

  1. 인코딩 장치에 의하여 수행되는 픽처 필터링 방법에 있어서,
    현재 픽처로부터 ALF(adaptive loop filtering)을 위한 영역들을 도출(derive)하는 단계;
    픽처 단위 또는 영역 단위로 ALF 계수들(coefficients)을 결정하는 단계;
    상기 ALF 계수들을 기반으로 영역 단위로 ALF 가용 여부를 판단하는 단계;
    ALF 가용한 제1 영역에 대하여 ALF 계수들을 재결정하는 단계;
    상기 제1 영역에 대한 필터 모양을 도출하는 단계;
    상기 재결정된 ALF 계수들을 기반으로 상기 제1 영역 내의 CU(coding unit) 단위로 ALF 가용 여부를 판단하는 단계;
    ALF 가용한 CU에 대하여 상기 도출된 필터 모양 및 상기 재결정된 ALF 계수들을 기반으로 필터링을 수행하는 단계; 및
    상기 ALF 가용한 제1 영역에 대한 정보 및 ALF 가용한 CU에 대한 정보 중 적어도 하나를 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    ALF 가용하지 않은 제2 영역에 대하여 상기 제1 영역에 대한 재결정된 ALF 계수를 기반으로 ALF 가용 여부를 재판단하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 재판단 결과 상기 제2 영역이 ALF 가용한 경우 상기 제2 영역 내의 CU 단위로 상기 재결정된 ALF 계수들을 기반으로 ALF 가용 여부를 판단하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 영역은 상기 제2 영역의 공간적(spatial) 주변(neighboring) 영역임을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 영역은 상기 제2 영역의 영상 특성과 유사한 영상 특성을 갖는 것을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 재결정된 ALF 계수들을 기반으로 상기 현재 픽처에 대한 ALF 가용 여부를 판단하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 ALF가 영역 기반으로 수행됨을 나타내는 영역 ALF 가용 플래그를 전송하는 단계;
    상기 영역 ALF 가용 플래그가 1인 경우, 상기 ALF를 위한 영역들에 관한 정보를 전송하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 영역들에 관한 정보는 영역 열들의 개수를 나타내는 영역 열 개수 정보, 영역 행들의 개수를 나타내는 영역 행 개수 정보, 상기 영역들이 균일한 사이즈를 갖는지 여부를 나타내는 균일 영역 플래그를 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 균일 영역 플래그의 값이 0인 경우, 상기 영역들에 관한 정보는 영역별 너비를 나타내는 영역 너비 정보, 상기 영역별 높이를 나타내는 영역 높이 정보를 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  10. 디코딩 장치에 의하여 수행되는 픽처 필터링 방법에 있어서,
    ALF(adaptive loop filtering)가 영역 기반으로 수행됨을 나타내는 영역 ALF 가용 플래그를 파싱하는 단계;
    상기 영역 ALF 가용 플래그가 1인 경우, 상기 ALF를 위한 영역들에 관한 정보를 파싱하는 단계;
    상기 영역들에 관한 정보를 기반으로 현재 픽처로부터 상기 ALF를 위한 상기 영역들을 도출(derive)하는 단계;
    ALF 가용 영역에 대한 정보를 파싱하는 단계;
    상기 ALF 가용 영역에 대한 정보를 기반으로 상기 도출된 영역들 중 현재 영역이 ALF 가용한 경우 상기 현재 영역에 대한 필터 모양 및 ALF 계수들을 도출하는 단계; 및
    상기 필터 모양 및 상기 ALF 계수들을 기반으로 상기 현재 영역에 대한 필터링을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 현재 영역 내의 ALF 가용 CU에 대한 정보를 파싱하는 단계; 및
    상기 ALF 가용 CU에 대한 정보를 기반으로 ALF 가용한 CU를 도출하는 단계를 더 포함하되,
    상기 현재 영역에 대한 필터링을 수행하는 단계는
    상기 필터 모양 및 상기 ALF 계수들을 기반으로 상기 ALF 가용한 CU에 대한 필터링을 수행함을 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 ALF를 위한 영역들에 관한 정보는 영역 열들의 개수를 나타내는 영역 열 개수 정보, 영역 행들의 개수를 나타내는 영역 행 개수 정보, 상기 영역들이 균일한 사이즈를 갖는지 여부를 나타내는 균일 영역 플래그를 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 균일 영역 플래그의 값이 0인 경우, 상기 영역들에 관한 정보는 영역별 너비를 나타내는 영역 너비 정보, 상기 영역별 높이를 나타내는 영역 높이 정보를 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 영역 열 개수 정보에 대응하는 신텍스 요소의 값의 +1이 상기 영역 열들의 개수를 나타내고, 상기 영역 행 개수 정보에 대응하는 신텍스 요소의 값의 +1이 상기 영역 행들의 개수를 나타냄을 특징으로 하는, 필터링 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 현재 영역에 관한 상기 영역 너비 정보에 대응하는 신텍스 요소의 값의 +1이 상기 현재 영역의 너비를 나타내고, 상기 현재 영역에 관한 상기 영역 높이 정보에 대응하는 신텍스 요소의 값의 +1이 상기 현재 영역의 높이를 나타내며, 상기 현재 영역의 높이 및 상기 현재 영역의 너비는 CTU들의 개수로 표현됨을 특징으로 하는, 필터링 방법.
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