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WO2017065592A1 - 비디오 신호의 인코딩, 디코딩 방법 및 그 장치 - Google Patents

비디오 신호의 인코딩, 디코딩 방법 및 그 장치 Download PDF

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Publication number
WO2017065592A1
WO2017065592A1 PCT/KR2016/011652 KR2016011652W WO2017065592A1 WO 2017065592 A1 WO2017065592 A1 WO 2017065592A1 KR 2016011652 W KR2016011652 W KR 2016011652W WO 2017065592 A1 WO2017065592 A1 WO 2017065592A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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cnt
prediction
square
block
coding
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/011652
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
구문모
이범식
예세훈
김규운
Original Assignee
엘지전자(주)
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Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자(주) filed Critical 엘지전자(주)
Priority to US15/767,962 priority Critical patent/US10638132B2/en
Priority to EP16855809.6A priority patent/EP3364658A4/en
Priority to CN201680066643.3A priority patent/CN108353194B/zh
Priority to KR1020187010415A priority patent/KR20180061235A/ko
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    • H04N19/96—Tree coding, e.g. quad-tree coding

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for encoding and decoding a video signal, and more particularly, based on a Non-Square Conditionally Non-linear Transform (CNT) coding technique. And a method and apparatus for processing a video signal.
  • CNT Non-Square Conditionally Non-linear Transform
  • Compression coding refers to a series of signal processing techniques for transmitting digitized information through a communication line or for storing in a form suitable for a storage medium.
  • Media such as an image, an image, an audio, and the like may be a target of compression encoding.
  • a technique of performing compression encoding on an image is called video image compression.
  • Next-generation video content will be characterized by high spatial resolution, high frame rate and high dimensionality of scene representation. Processing such content would result in a tremendous increase in terms of memory storage, memory access rate, and processing power.
  • the present invention proposes a method of performing prediction using the most recently reconstructed data.
  • the present invention proposes a method of processing a target unit using a conditionally non-linear transform (CNT) coding technique.
  • CNT conditionally non-linear transform
  • the present invention proposes a method of processing a target unit using a non-square conditionally non-linear transform (NSCNT) coding technique.
  • NSCNT non-square conditionally non-linear transform
  • the present invention intends to propose a method that can apply all the advantages of each coding scheme based on the convergence of new prediction / transform coding.
  • the present invention proposes a method of processing side information of a CNT coding technique.
  • the present invention proposes a method of defining or transmitting CNT flag information.
  • the present invention provides a method of applying CNT coding to non-square blocks.
  • the present invention provides a method of applying a CNT prediction mode to a non-square block when one square block is divided into two or more non-square blocks.
  • the present invention provides a method of applying a prediction mode of another coding scheme to a plurality of non-square blocks in one square block.
  • the present invention provides a method of fixing a non-square block partition for each prediction mode to apply a corresponding nonsquare CNT or separately transmitting rectangular block partition information.
  • the present invention provides a method of performing CNT prediction on a non-square block by dividing a block in a vertical direction in a horizontal direction and a block in a horizontal direction in a vertical direction.
  • the present invention provides a method of applying CNT coding to a non-square shaped transform unit (TU).
  • TU non-square shaped transform unit
  • the present invention provides a method of dividing blocks to which non-square CNTs are applied according to a size of a target block.
  • the present invention provides a CNT coding method that takes into account inter-pixel correlations on the transform domain.
  • the present invention provides a method for processing a video signal using a CNT coding scheme.
  • the present invention provides a method for obtaining an optimized transform coefficient by considering all signals that have already been reconstructed when performing the prediction process.
  • the amount of compressed data for the image is significantly reduced. You can.
  • the present invention can reduce the amount of CNT flag transmission by efficiently coding the CNT flag indicating whether the CNT is applied when applying the CNT to a still image or a video, thereby improving the compression efficiency.
  • the present invention can improve the compression efficiency by using a CNT coding technique that considers the inter-pixel correlation on the transform domain.
  • the present invention can take full advantage of each coding scheme by fusing predictive coding and transform coding. That is, by using all of the signals that have already been reconstructed, more precise and improved prediction can be performed, and statistical dependence of prediction error samples can be used.
  • by coding and applying the prediction and the transformation on a single dimension at the same time it is possible to code more efficiently for a high quality image including a non-smooth or non-stationary signal.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an encoder in which encoding of a video signal is performed as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a decoder in which decoding of a video signal is performed as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 3 is a schematic block diagram of an encoder to which a CNT (Conditionally Non-linear Transform) coding technique is applied as an embodiment to which the present invention is applied.
  • CNT Consumer Non-linear Transform
  • CNT conditionally non-linear transform
  • CNT conditionally non-linear Transform
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of generating an optimal prediction signal based on a conditionally non-linear transform (CNT) coding method according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • CNT conditionally non-linear transform
  • FIG. 7 is a diagram for describing a division structure of a coding unit according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 8 is an embodiment to which the present invention is applied and is a flowchart illustrating a method of determining whether to apply non-square CNTs and an optimal block partition.
  • FIG. 9 is an embodiment to which the present invention is applied and is a flowchart illustrating a method of decoding a video signal by applying a non-square CNT.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a method of performing prediction by applying the same prediction mode to non-square blocks according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 11 illustrates an embodiment to which the present invention is applied and illustrates a method of performing prediction by applying different prediction modes to non-square blocks.
  • FIG. 12 is a diagram for describing a method of dividing a square block into two or more non-square blocks as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 13 illustrates an embodiment to which the present invention is applied and illustrates a method of dividing one square block into two or more non-square blocks according to a prediction direction.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method of performing CNT prediction coding on non-square blocks according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • 15 is a flowchart illustrating a method of performing CNT prediction coding based on an non-square CNT flag according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • a method of encoding a video signal comprising: performing block division on a target unit of the video signal, wherein the block division is performed based on at least one of square division or non-square division; When the target unit is divided into a plurality of non-square blocks, determining an optimal block partition based on a rate distortion (RD) cost; And performing CNT prediction coding on non-square blocks according to the optimal block partition, wherein the CNT prediction coding performs prediction using all previously decoded pixel values. do.
  • RD rate distortion
  • the plurality of non-square blocks are characterized in that the same prediction mode is applied.
  • At least two of the plurality of non-square blocks are characterized in that different prediction modes are applied.
  • the optimal block partition is determined based on a prediction direction or a prediction mode.
  • the optimal block partition when the prediction direction or the prediction mode indicates the horizontal direction, the optimal block partition is determined to be a vertical block partition, and when the prediction direction or the prediction mode indicates the vertical direction, the optimal block partition Is determined as a block partition in the horizontal direction.
  • the method further comprises signaling a non-square CNT flag indicating whether to perform CNT prediction coding on the non-square block.
  • the non-square CNT flag is signaled at at least one level of a sequence parameter set, a picture parameter set, a picture, a coding tree unit (CTU), a coding unit (CU), a prediction unit (PU), or a block. It features.
  • CTU coding tree unit
  • CU coding unit
  • PU prediction unit
  • a method of decoding a video signal parsing an non-square CNT flag for a target unit from the video signal, wherein the non-square CNT flag performs CNT prediction coding on the non-square block. Indicate; And performing CNT prediction coding on the target unit based on the non-square CNT flag, wherein the target unit is comprised of a plurality of non-square blocks, wherein the CNT prediction coding is in accordance with a CNT prediction mode.
  • a method is provided for performing prediction using all previously decoded pixel values.
  • the method further comprises parsing CNT configuration information necessary for performing CNT coding from the video signal, wherein the CNT configuration information includes block partition information to which non-square CNT is applied and whether CNT is applied. And at least one of a CNT flag indicating, a transmission unit information for transmitting the CNT flag, or a CNT prediction mode set indicating the CNT prediction mode.
  • an apparatus for encoding a video signal wherein block division is performed on a target unit of the video signal, and when the target unit is divided into a plurality of non-square blocks, based on a rate of distortion (RD).
  • An image divider configured to determine an optimal block partition;
  • a prediction unit configured to perform CNT prediction coding on the non-square block according to the optimal block partition, wherein the block division is performed based on at least one of square division or non-square division, and the CNT prediction coding is previously performed.
  • An apparatus is provided for performing prediction using all decoded pixel values.
  • the present invention provides an apparatus for decoding a video signal, the apparatus comprising: a parser for parsing a non-square CNT flag for a target unit composed of a plurality of non-square blocks from the video signal; And a prediction unit configured to perform CNT prediction coding on the target unit based on the non-square CNT flag, wherein the non-square CNT flag indicates whether to perform CNT prediction coding on a non-square block, and the CNT prediction coding.
  • a parser for parsing a non-square CNT flag for a target unit composed of a plurality of non-square blocks from the video signal
  • a prediction unit configured to perform CNT prediction coding on the target unit based on the non-square CNT flag, wherein the non-square CNT flag indicates whether to perform CNT prediction coding on a non-square block, and the CNT prediction coding.
  • signals, data, samples, pictures, frames, blocks, etc. may be appropriately replaced and interpreted in each coding process.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an encoder in which encoding of a video signal is performed as an embodiment to which the present invention is applied.
  • the encoder 100 may include an image splitter 110, a transformer 120, a quantizer 130, an inverse quantizer 140, an inverse transformer 150, a filter 160, and a decoder. It may include a decoded picture buffer (DPB) 170, an inter predictor 180, an intra predictor 185, and an entropy encoder 190.
  • DPB decoded picture buffer
  • the image divider 110 may divide an input image (or a picture or a frame) input to the encoder 100 into one or more processing units.
  • the processing unit may be a Coding Tree Unit (CTU), a Coding Unit (CU), a Prediction Unit (PU), or a Transform Unit (TU).
  • CTU Coding Tree Unit
  • CU Coding Unit
  • PU Prediction Unit
  • TU Transform Unit
  • the processing unit may be a square block or may be a non-square block.
  • the terms are only used for the convenience of description of the present invention, the present invention is not limited to the definition of the terms.
  • the term coding unit is used as a unit used in encoding or decoding a video signal, but the present invention is not limited thereto and may be appropriately interpreted according to the present invention.
  • the encoder 100 may generate a residual signal by subtracting a prediction signal output from the inter predictor 180 or the intra predictor 185 from the input image signal, and generate the residual signal. Is transmitted to the converter 120.
  • the transformer 120 may generate a transform coefficient by applying a transform technique to the residual signal.
  • the conversion process may be applied to pixel blocks having the same size as the square, or may be applied to blocks of variable size rather than square.
  • the quantization unit 130 may quantize the transform coefficients and transmit the quantized coefficients to the entropy encoding unit 190, and the entropy encoding unit 190 may entropy code the quantized signal and output the bitstream.
  • the quantized signal output from the quantization unit 130 may be used to generate a prediction signal.
  • the quantized signal may restore the residual signal by applying inverse quantization and inverse transformation through the inverse quantization unit 140 and the inverse transform unit 150 in the loop.
  • a reconstructed signal may be generated by adding the reconstructed residual signal to a prediction signal output from the inter predictor 180 or the intra predictor 185.
  • the filtering unit 160 applies filtering to the reconstruction signal and outputs it to the reproduction apparatus or transmits the decoded picture buffer to the decoding picture buffer 170.
  • the filtered signal transmitted to the decoded picture buffer 170 may be used as the reference picture in the inter predictor 180. As such, by using the filtered picture as a reference picture in the inter prediction mode, not only image quality but also encoding efficiency may be improved.
  • the decoded picture buffer 170 may store the filtered picture for use as a reference picture in the inter prediction unit 180.
  • the inter prediction unit 180 performs temporal prediction and / or spatial prediction to remove temporal redundancy and / or spatial redundancy with reference to a reconstructed picture.
  • the reference picture used to perform the prediction is a transformed signal that has been quantized and dequantized in units of blocks at the time of encoding / decoding in the previous time, blocking artifacts or ringing artifacts may exist. have.
  • the inter prediction unit 180 may interpolate the signals between pixels in sub-pixel units by applying a lowpass filter in order to solve performance degradation due to discontinuity or quantization of such signals.
  • the subpixel refers to a virtual pixel generated by applying an interpolation filter
  • the integer pixel refers to an actual pixel existing in the reconstructed picture.
  • the interpolation method linear interpolation, bi-linear interpolation, wiener filter, or the like may be applied.
  • the interpolation filter may be applied to a reconstructed picture to improve the precision of prediction.
  • the inter prediction unit 180 generates an interpolation pixel by applying an interpolation filter to integer pixels, and uses an interpolated block composed of interpolated pixels as a prediction block. You can make predictions.
  • the intra predictor 185 may predict the current block by referring to samples around the block to which current encoding is to be performed.
  • the intra prediction unit 185 may perform the following process to perform intra prediction. First, reference samples necessary for generating a prediction signal may be prepared. The prediction signal may be generated using the prepared reference sample. Then, the prediction mode is encoded. In this case, the reference sample may be prepared through reference sample padding and / or reference sample filtering. Since the reference sample has been predicted and reconstructed, there may be a quantization error. Accordingly, the reference sample filtering process may be performed for each prediction mode used for intra prediction to reduce such an error.
  • the intra predictor 185 may be classified into prediction mode coding and residual signal coding.
  • the prediction mode of the neighboring block may be used as a prediction value for the prediction mode of the current block. Therefore, the more accurate the prediction mode of the neighboring blocks, the more accurate the prediction of the prediction mode of the current block can be.
  • a prediction signal generated through the inter predictor 180 or the intra predictor 185 may be used to generate a reconstruction signal or to generate a residual signal.
  • the inter prediction unit 180 or the intra prediction unit 185 may use a prediction signal using all previously reconstructed signals based on the CNT coding method to which the present invention is applied. Can be generated.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a decoder in which decoding of a video signal is performed as an embodiment to which the present invention is applied.
  • the decoder 200 includes a parser (not shown), an entropy decoder 210, an inverse quantizer 220, an inverse transformer 230, a filter 240, and a decoded picture buffer (DPB). It may be configured to include a decoded picture buffer unit (250), an inter predictor 260, an intra predictor 265, and a reconstructor (not shown).
  • the reconstructed video signal output through the decoder 200 may be reproduced through the reproducing apparatus.
  • the decoder 200 may receive a video signal output from the encoder 100 of FIG. 1 and parse syntax elements from the video signal through a parser (not shown).
  • the parsed signal may be entropy decoded through the entropy decoding unit 210 or transmitted to another functional unit.
  • the inverse quantization unit 220 obtains a transform coefficient from the entropy decoded signal using the quantization step size information.
  • the inverse transform unit 230 inversely transforms the transform coefficient to obtain a residual signal.
  • a reconstructed signal is generated by adding the obtained residual signal to a prediction signal output from the inter predictor 260 or the intra predictor 265.
  • the filtering unit 240 applies filtering to the reconstructed signal and outputs the filtering to the reproducing apparatus or transmits it to the decoded picture buffer unit 250.
  • the filtered signal transmitted to the decoded picture buffer unit 250 may be used as the reference picture in the inter predictor 260.
  • the embodiments described by the filtering unit 160, the inter prediction unit 180, and the intra prediction unit 185 of the encoder 100 are respectively the filtering unit 240, the inter prediction unit 260, and the decoder. The same may be applied to the intra predictor 265.
  • 3 and 4 are schematic block diagrams of encoders and decoders to which the present invention is applied, and to which a Conditionally Non-linear Transform (CNT) coding technique is applied.
  • CNT Conditionally Non-linear Transform
  • N residual data or prediction obtained after subtracting N prediction data from N original data at once The transform coding is applied to the prediction error.
  • the prediction process and the conversion process are performed sequentially.
  • transform coefficients may be obtained by applying a transform only when prediction is completed on N pieces of data, and thus, it is impossible to restore data in units of pixels.
  • the present invention proposes a method for obtaining transform coefficients using previously reconstructed signals and context signals.
  • the encoder 300 of FIG. 3 includes an optimizer 310, a quantizer 320, and an entropy encoder 330.
  • the decoder 400 of FIG. 4 includes an entropy decoder 410 and an inverse quantizer. 420, an inverse transform unit 430, and a recovery unit 440.
  • the optimizer 310 obtains an optimized transform coefficient.
  • the optimizer 310 may apply the following embodiments to obtain an optimized transform coefficient.
  • Equation 1 a reconstruction function for reconstructing a signal
  • R (c, y) represents a nonlinear reconstruction function that uses c and y to generate a reconstruction signal.
  • the prediction signal may be defined as a relationship between the values that are already reconstructed and the transform coefficients. That is, the encoder and the decoder to which the present invention is applied may generate an optimized prediction signal in consideration of all signals that are already reconstructed when performing the prediction process.
  • a non-linear prediction function may be applied as a prediction function for generating the prediction signal.
  • each decoded transform coefficients affect the overall reconstruction process and enable control of the prediction error contained in the prediction error vector.
  • the prediction error signal may be defined as in Equation 2 below.
  • e represents a prediction error signal
  • c represents a decoded transform coefficient
  • T represents a transform matrix
  • the recovery signal may be defined as in Equation 3 below.
  • R n represents a nonlinear reconstruction function that uses e n and y to generate a reconstruction signal.
  • the nonlinear recovery function R n may be defined as in Equation 4 below.
  • P n represents a non-linear prediction function composed of the variables for generating a prediction signal.
  • the non-linear prediction function may be, for example, a median function or a combination of linear functions as well as a rank order filter or a combination of nonlinear functions.
  • the non-linear prediction function P n () may be different nonlinear functions.
  • the encoder 300 and the decoder 400 to which the present invention is applied may include a repository of candidate functions for selecting the non-linear prediction function.
  • the optimizer 310 may select an optimal nonlinear prediction function to generate an optimized transform coefficient.
  • the optimal nonlinear prediction function may be selected from candidate functions stored in the storage.
  • the optimizer 310 may generate an optimized transform coefficient.
  • the output transform coefficient is transmitted to the quantization unit 320, and the quantization unit 320 quantizes the transform coefficient and transmits it to the entropy encoding unit 330.
  • the entropy encoding unit 330 may entropy encode the quantized transform coefficients to output a compressed bitstream.
  • the decoder 400 of FIG. 4 may receive the bitstream output from the encoder of FIG. 3, perform entropy decoding through the entropy decoding unit 410, and perform inverse quantization through the inverse quantization unit 420. have.
  • the signal output through the inverse quantization unit 420 may mean an optimized transform coefficient.
  • the inverse transform unit 430 receives the optimized transform coefficients to perform an inverse transform process, and generates a prediction error signal through the inverse transform process.
  • the reconstruction unit 440 generates a reconstruction signal by adding the prediction error signal and the prediction signal.
  • various embodiments described with reference to FIG. 3 may be applied.
  • CNT conditionally non-linear Transform
  • the encoder may generate a reconstruction signal based on at least one of all previously reconstructed signals and context signals (S510).
  • the context signal may include at least one of a previously reconstructed signal, a previously reconstructed intra coded signal, an already reconstructed portion of the current frame, or other information related to decoding of a signal to be reconstructed.
  • the reconstruction signal may include a sum of a prediction signal and a prediction error signal, and each of the prediction signal and the prediction error signal may be generated based on at least one of a previously reconstructed signal and a context signal.
  • the encoder may acquire an optimal transform coefficient that minimizes the optimization function (S520).
  • the optimization function may include a distortion component, a rate component, and a Lagrange multiplier ⁇ .
  • the distortion component may consist of the difference between the original video signal and the reconstruction signal, and the rate component may comprise a previously obtained transform coefficient.
  • ⁇ represents a real number that balances the distortion component and the rate component.
  • the obtained transform coefficient is transmitted to the decoder through quantization and entropy encoding (S530).
  • the decoder receives the transmitted transform coefficients to obtain a prediction error vector through entropy decoding, inverse quantization, and inverse transform.
  • the prediction unit in the decoder generates a prediction signal using all available samples that have already been reconstructed, and can reconstruct the video signal based on the prediction signal and the reconstructed prediction error vector.
  • the embodiments described in the encoder may be applied to the process of generating the prediction signal.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of generating an optimal prediction signal based on a conditionally non-linear transform (CNT) coding method according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • CNT conditionally non-linear transform
  • the present invention can generate a prediction signal using a previously reconstructed signal and a context signal (S610).
  • the previously reconstructed signal may mean a reconstructed signal defined in Equation 3 above.
  • a nonlinear prediction function may be applied to generate the prediction signal, and different nonlinear prediction functions may be adaptively applied to each prediction signal.
  • step S620 is added to the received prediction error signal e (i) (S620) to generate a reconstruction signal (S630).
  • step S620 may be performed through an adder (not shown).
  • the generated reconstruction signal may be stored for future reference (S640). This stored signal can then be used to generate the next prediction signal.
  • FIG. 7 is a diagram for describing a division structure of a coding unit according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the encoder may split one image (or picture) in units of a rectangular Coding Tree Unit (CTU).
  • CTU Coding Tree Unit
  • one CTU is sequentially encoded according to a raster scan order.
  • the size of the CTU may be set to any one of 64x64, 32x32, and 16x16, but the present invention is not limited thereto.
  • the encoder may select and use the size of the CTU according to the resolution of the input video or the characteristics of the input video.
  • the CTU may include a coding tree block (CTB) for a luma component and a coding tree block (CTB) for two chroma components corresponding thereto.
  • One CTU may be decomposed into a quadtree (QT) structure.
  • QT quadtree
  • one CTU may be divided into four units having a square shape and each side is reduced by half in length.
  • the decomposition of this QT structure can be done recursively.
  • a root node of a QT may be associated with a CTU.
  • the QT may be split until it reaches a leaf node, where the leaf node may be referred to as a coding unit (CU).
  • CU coding unit
  • a CU may mean a basic unit of coding in which an input image is processed, for example, intra / inter prediction is performed.
  • the CU may include a coding block (CB) for a luma component and a CB for two chroma components corresponding thereto.
  • CB coding block
  • the size of the CU may be determined as any one of 64x64, 32x32, 16x16, and 8x8.
  • the present invention is not limited thereto, and in the case of a high resolution image, the size of the CU may be larger or more diverse.
  • a CTU corresponds to a root node and has a smallest depth (ie, level 0) value.
  • the CTU may not be divided according to the characteristics of the input image.
  • the CTU corresponds to a CU.
  • the CTU may be decomposed in QT form, and as a result, lower nodes having a depth of level 1 may be generated. And, a node that is no longer partitioned (ie, a leaf node) in a lower node having a depth of level 1 corresponds to a CU.
  • CU (a), CU (b), and CU (j) corresponding to nodes a, b, and j are divided once in the CTU, and have a depth of level 1.
  • At least one of the nodes having a depth of level 1 may be split into QT again.
  • a node that is no longer partitioned (ie, a leaf node) in a lower node having a level 2 depth corresponds to a CU.
  • CU (c), CU (h), and CU (i) corresponding to nodes c, h, and i are divided twice in a CTU and have a depth of level 2.
  • At least one of the nodes having a depth of 2 may be divided into QTs.
  • a node that is no longer partitioned (ie, a leaf node) in a lower node having a depth of level 3 corresponds to a CU.
  • CU (d), CU (e), CU (f), and CU (g) corresponding to nodes d, e, f, and g are divided three times in the CTU, and level 3 Has a depth of
  • the maximum size or the minimum size of the CU may be determined according to characteristics (eg, resolution) of the video image or in consideration of encoding efficiency. Information about this or information capable of deriving the information may be included in the bitstream.
  • a CU having a maximum size may be referred to as a largest coding unit (LCU), and a CU having a minimum size may be referred to as a smallest coding unit (SCU).
  • LCU largest coding unit
  • SCU smallest coding unit
  • a CU having a tree structure may be hierarchically divided with predetermined maximum depth information (or maximum level information).
  • Each partitioned CU may have depth information. Since the depth information indicates the number and / or degree of division of the CU, the depth information may include information about the size of the CU.
  • the size of the SCU can be obtained by using the size and maximum depth information of the LCU. Or conversely, using the size of the SCU and the maximum depth information of the tree, the size of the LCU can be obtained.
  • information indicating whether the corresponding CU is split may be delivered to the decoder.
  • the information may be defined as a split flag and may be represented by a syntax element "split_cu_flag".
  • the division flag may be included in all CUs except the SCU. For example, if the split flag value is '1', the corresponding CU is divided into four CUs again. If the split flag value is '0', the CU is not divided any more and the coding process for the CU is not divided. Can be performed.
  • the division process of the CU has been described as an example, but the QT structure described above may also be applied to the division process of a transform unit (TU), which is a basic unit for performing transformation.
  • TU transform unit
  • the TU may be hierarchically divided into a QT structure from a CU to be coded.
  • a CU may correspond to a root node of a tree for a transform unit (TU).
  • the TU divided from the CU may be divided into smaller lower TUs.
  • the size of the TU may be determined by any one of 32x32, 16x16, 8x8, and 4x4.
  • the present invention is not limited thereto, and in the case of a high resolution image, the size of the TU may be larger or more diverse.
  • information indicating whether the corresponding TU is divided may be delivered to the decoder.
  • the information may be defined as a split transform flag and may be represented by a syntax element "split_transform_flag".
  • the division conversion flag may be included in all TUs except the TU of the minimum size. For example, if the value of the division conversion flag is '1', the corresponding TU is divided into four TUs again. If the value of the division conversion flag is '0', the corresponding TU is no longer divided.
  • a CU is a basic unit of coding in which intra prediction or inter prediction is performed.
  • a CU may be divided into prediction units (PUs).
  • the PU is a basic unit for generating a prediction block, and may generate different prediction blocks in PU units within one CU.
  • the PU may be divided differently according to whether an intra prediction mode or an inter prediction mode is used as a coding mode of a CU to which the PU belongs.
  • the encoder may split an image into non-square blocks and apply a CNT coding scheme to the non-square blocks.
  • FIG. 8 is an embodiment to which the present invention is applied and is a flowchart illustrating a method of determining whether to apply non-square CNTs and an optimal block partition.
  • the present invention proposes a method of processing a target unit using a non-square conditionally non-linear transform (NSCNT) coding technique.
  • NSCNT non-square conditionally non-linear transform
  • the non-square CNT may mean to apply the CNT coding technique to the non-square block (nonsquare block).
  • the present invention provides a method of applying CNT coding to non-square blocks.
  • the present invention provides a method of applying a CNT prediction mode to a non-square block when one square block is divided into two or more non-square blocks.
  • the CNT prediction mode may be set based on the intra prediction mode.
  • prediction may be performed by using a previously decoded pixel in a corresponding prediction direction.
  • the intra prediction mode may be defined as shown in Table 1 below.
  • the CNT prediction mode may be defined as shown in Table 2 below.
  • CNT_PLANAR One CNT DC (CNT_DC) 2 ... 34 CNT Direction 2 ... CNT Direction 34 (CNT_ANGULAR2 ... CNT_ANGULAR34)
  • the configuration of the CNT prediction mode may be determined based on activity information of an image.
  • the activity information indicates information on an edge property of the image, and may include at least one of edge directional information or edge level information.
  • the edge directional information is information representing directionality of edges in the block, and the edge level information is intensity information indicating how sharp the edges in the block are.
  • the CNT prediction mode may be defined around the horizontal direction or the vertical direction.
  • the CNT prediction mode may be configured of only some of the 35 specified modes.
  • some of the 35 prediction modes may be configured as the CNT prediction mode and the remaining modes may be configured as the intra prediction mode of Table 1.
  • the encoder may perform at least one of the following two loops to determine an optimal block partition.
  • the encoder may perform at least one of a loop for determining a quad tree based TU partition or a loop for determining a non-square CNT based block partition (S810 and S820).
  • a loop for determining the quad tree-based TU partition refers to a loop process for performing block division in a quad tree manner and searching for an optimal TU partition, and determining the non-square CNT-based block partition.
  • the loop for means a loop process for searching for an optimal block partition under the assumption that a non-square CNT is applied.
  • the encoder may determine an optimal block partition, thereby determining whether or not a non-square CNT is applied (S830).
  • the block partition having the lowest RD (Rate-Distortion) cost is optimal by trying all the block partitions based on at least one of the two loop processes. You can select it as a partition.
  • the encoder may perform CNT coding on the non-square blocks (S840).
  • non-CNT coding means coding to which CNT is not applied and may include, for example, coding based on the HEVC standard.
  • the present invention is not limited thereto, and the optimal block partition may be determined by mixing a square block and a non-square block.
  • non-CNT coding may be applied to the square block and CNT coding may be applied to the non-square block.
  • CNT coding may be applied to the square block, and similarly, non-CNT coding may be applied to the non-square block. And other combinations may be possible.
  • FIG. 9 is an embodiment to which the present invention is applied and is a flowchart illustrating a method of decoding a video signal by applying a non-square CNT.
  • the decoder may parse CNT configuration information from the bitstream (S910).
  • the CNT configuration information means configuration information necessary for performing CNT coding.
  • the CNT configuration information includes a non-square CNT flag indicating whether or not a non-square CNT is applied, block partition information to which a non-square CNT is applied, a CNT flag indicating whether or not to apply a CNT, and transmission unit information for transmitting a CNT flag. Or a set of CNT prediction modes indicating a CNT prediction mode.
  • the manner in which the non-square CNT is applied may include, for example, a block partition to which the non-square CNT is applied.
  • the decoder may induce a non-square CNT block partition based on at least one of the CNT configuration information (S920). If the block partition may change based on at least one of the CNT configuration information, step S920 may be necessary.
  • additional information may be needed in addition to the CNT configuration information.
  • a partition index indicating one of the two partitions may be needed, and the decoder receives the partition index as additional information. Can be used to derive block partitions.
  • the decoder may perform CNT decoding on the non-square CNT block partition (S930).
  • FIG. 10 is a diagram for describing a method of performing prediction by applying the same prediction mode to non-square blocks according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the present invention provides a method of applying a non-square CNT by fixing a non-square block partition for each prediction mode.
  • the present invention provides a method for separately transmitting non-square block partition information.
  • the present invention provides a method of applying CNT coding to non-square blocks. For example, prediction may be performed by using adjacent reconstructed pixel values for each pixel.
  • a separable 1D transform may be applied to the residual signal in a row direction and a column direction. This is the same as applying CNT to square block. However, in the case of non-square blocks, since the lengths of the rows and columns are different, different 1D transforms may be applied.
  • a non-square CNT may be applied by dividing into at least two or more non-square blocks according to a prediction direction or a prediction mode.
  • FIG. 10 (a) shows a case where two non-square blocks are divided in a vertical direction with respect to prediction mode M
  • FIG. 10 (b) shows four ratios in a vertical direction with respect to prediction mode M.
  • FIG. The case is divided into square blocks.
  • Non-square CNT prediction may be applied to the non-square blocks.
  • the non-square CNT prediction means to perform the prediction on the non-square block by using the CNT coding scheme.
  • non-square CNT prediction may be performed on non-square blocks based on the same prediction mode or prediction direction.
  • FIG. 11 illustrates an embodiment to which the present invention is applied and illustrates a method of performing prediction by applying different prediction modes to non-square blocks.
  • the present invention provides a method of applying a prediction mode of another coding scheme to a plurality of non-square blocks in one square block.
  • the prediction mode is not performed according to the same prediction mode, and the prediction mode is different for each non-square block. Can be applied.
  • FIG. 11A illustrates a case in which one square block is divided into two square blocks in the vertical direction, and the left (first) square block has a non-square CNT prediction according to prediction mode M 1 .
  • the right (second) non-square block may perform non-square CNT prediction according to prediction mode M 2 .
  • FIG. 11 (b) shows a case in which one square block is divided into four non-square blocks in the vertical direction, the first non-square block performs non-square CNT prediction according to prediction mode M 1 , and the second non-square.
  • the block performs intra prediction (non-CNT coding) according to prediction mode M 2
  • the third non-square block performs non-square CNT prediction according to prediction mode M 3
  • Intra prediction may be performed.
  • the prediction modes M 1 , M 2 , M 3 , and M 4 may have different prediction mode values.
  • the present invention is not limited thereto, and the prediction modes may have the same value, or at least two prediction modes may have different values.
  • a CNT flag indicating whether to apply CNTs for each PU may be transmitted.
  • CNT prediction and intra prediction may be mixedly applied to the PUs.
  • FIG. 12 is a diagram for describing a method of dividing a square block into two or more non-square blocks as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 12 (a) shows a square block
  • FIG. 12 (b) shows a case in which one square block is divided into two non-square blocks in a vertical direction
  • FIG. 12 (c) shows a square block
  • FIG. 12 (d) shows a case in which one square block is divided into four non-square blocks in the longitudinal direction
  • FIG. 12 (d) shows a case in which one square block is divided into two non-square blocks in the horizontal direction
  • FIG. 12. (e) shows a case where one square block is divided into four non-square blocks in the horizontal direction.
  • block partition information indicating which one square block is divided into how many non-square blocks may be signaled as additional information.
  • the block partition information may mean an index corresponding to one of the available block partitions.
  • the present invention may use fixed block partitions for certain modes. For example, in the vertical mode or the horizontal mode, any one of the block partitions described in FIG. 12 may be fixedly applied.
  • the block partition of FIG. 12 is only an embodiment, may be divided into more non-square blocks, and an odd number of partitions as well as an asymmetric partition may be possible.
  • a statistically high block partition can be determined and used regularly for each prediction mode.
  • FIG. 13 illustrates an embodiment to which the present invention is applied and illustrates a method of dividing one square block into two or more non-square blocks according to a prediction direction.
  • different block partitions may be applied according to a prediction direction or a prediction mode.
  • the present invention provides a method of performing CNT prediction on a non-square block by dividing a block in a vertical direction in a horizontal direction and a block in a horizontal direction in a vertical direction.
  • FIG. 13A illustrates block partitions performed in the horizontal direction when predicted in the vertical direction
  • FIG. 13B illustrates block partitions performed in the vertical direction when predicted in the horizontal direction.
  • intra prediction modes (or CNT prediction modes) 2 to 17 are horizontal predictions
  • horizontal block partitions may be applied as shown in FIG. 13A
  • intra prediction modes (or CNT prediction modes) 19 to 17 may be applied.
  • 34 is the vertical prediction
  • the vertical block partition may be applied as shown in FIG. 13 (b).
  • the present invention provides a method of performing CNT prediction on a non-square block by dividing a block in a horizontal direction when the horizontal direction is predicted, and by dividing the block in a vertical direction when the vertical direction is predicted.
  • vertical block partitions may be applied because they are horizontal prediction, and in the intra prediction modes (or CNT prediction modes) 19 to 34, the vertical prediction is performed. Horizontal block partitions may be applied.
  • any block partition may be applied. For example, at least one of square division or non-square division may be applied.
  • a block partition corresponding to each prediction mode may be fixed, and a flag indicating whether a partition is divided into blocks may be separately transmitted.
  • the present invention may apply CNT coding to a non-square shaped transform unit (TU).
  • TU non-square shaped transform unit
  • the present invention may divide blocks to which non-square CNTs are applied according to the size of the target block.
  • an 8x8 block may be divided into two non-square blocks as shown in FIGS. 12 (b) and 12 (d), and four ratios as shown in FIGS. 12 (c) / (e) for a 16x16 block. It can be set up by dividing into square blocks.
  • FIG. 12 (a), (b) and (d) are possible for an 8x8 block
  • FIG. 12 (a), (b), (c) and (d) for the 16x16 block.
  • block partition information showing the best performance for each block may be separately transmitted.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method of performing CNT prediction coding on non-square blocks according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the encoder may perform block division on the target unit of the video signal (S1410).
  • the block division may be performed based on at least one of square division or non-square division.
  • the encoder may determine an optimal block partition based on a rate of cost (RD) (S1420).
  • RD rate of cost
  • the optimal block partition may be determined based on a prediction direction or a prediction mode. For example, when the prediction direction or the prediction mode indicates the horizontal direction, the optimal block partition is determined to be a vertical block partition, and when the prediction direction or the prediction mode indicates the vertical direction, the optimal block partition May be determined as a block partition in the horizontal direction.
  • the encoder may perform CNT prediction coding on non-square blocks according to the optimal block partition (S1430).
  • the CNT prediction coding indicates that prediction is performed using all previously decoded pixel values.
  • the same prediction mode when performing the CNT prediction coding, may be applied to the plurality of non-square blocks.
  • different prediction modes when performing the CNT prediction coding, different prediction modes may be applied to at least two of the plurality of non-square blocks.
  • the encoder may signal the non-square CNT flag indicating whether the CNT prediction coding is performed on the non-square block.
  • the non-square CNT flag may be signaled at at least one level of sequence parameter set, picture parameter set, picture, CTU, CU, PU, or block.
  • 15 is a flowchart illustrating a method of performing CNT prediction coding based on an non-square CNT flag according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the decoder may parse the non-square CNT flag for the target unit from the video signal (S1510).
  • the non-square CNT flag indicates whether CNT prediction coding is performed on the non-square block.
  • the decoder may perform CNT prediction coding on the target unit based on the non-square CNT flag (S1520).
  • the target unit is composed of a plurality of non-square blocks.
  • the same prediction mode when performing the CNT prediction coding, may be applied to the plurality of non-square blocks.
  • different prediction modes when performing the CNT prediction coding, different prediction modes may be applied to at least two of the plurality of non-square blocks.
  • the decoder may parse CNT configuration information necessary to perform CNT coding.
  • the CNT configuration information includes at least one of block partition information to which non-square CNT is applied, CNT flag indicating whether CNT is applied, transmission unit information for transmitting CNT flag, or CNT prediction mode set indicating CNT prediction mode. can do.
  • the embodiments described herein may be implemented and performed on a processor, microprocessor, controller, or chip.
  • the functional units illustrated in FIGS. 1 to 4 may be implemented and performed on a computer, a processor, a microprocessor, a controller, or a chip.
  • the decoder and encoder to which the present invention is applied include a multimedia broadcasting transmitting and receiving device, a mobile communication terminal, a home cinema video device, a digital cinema video device, a surveillance camera, a video chat device, a real time communication device such as video communication, a mobile streaming device, Storage media, camcorders, video on demand (VoD) service providing devices, internet streaming service providing devices, three-dimensional (3D) video devices, video telephony video devices, and medical video devices, and the like, for processing video signals and data signals Can be used for
  • the processing method to which the present invention is applied can be produced in the form of a program executed by a computer, and can be stored in a computer-readable recording medium.
  • Multimedia data having a data structure according to the present invention can also be stored in a computer-readable recording medium.
  • the computer readable recording medium includes all kinds of storage devices for storing computer readable data.
  • the computer-readable recording medium may include, for example, a Blu-ray disc (BD), a universal serial bus (USB), a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, and an optical data storage device.
  • the computer-readable recording medium also includes media embodied in the form of a carrier wave (eg, transmission over the Internet).
  • the bit stream generated by the encoding method may be stored in a computer-readable recording medium or transmitted through a wired or wireless communication network.

Landscapes

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

Abstract

본 발명은, 비디오 신호를 인코딩하는 방법에 있어서, 상기 비디오 신호의 타겟 유닛에 대해 블록 분할을 수행하는 단계, 여기서 상기 블록 분할은 정방형 분할 또는 비정방형 분할 중 적어도 하나에 기초하여 수행됨; 상기 타겟 유닛이 복수개의 비정방형 블록들로 분할된 경우, RD(Rate Distortion) 비용에 기초하여 최적의 블록 파티션을 결정하는 단계; 및 상기 최적의 블록 파티션에 따른 비정방형 블록에 대해 CNT 예측 코딩을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 CNT 예측 코딩은 이전에 디코딩된 모든 픽셀값을 이용하여 예측을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.

Description

비디오 신호의 인코딩, 디코딩 방법 및 그 장치
본 발명은 비디오 신호의 인코딩, 디코딩 방법 및 그 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 비정방형(Non-Square) 조건부 비선형 변환(Conditionally Non-linear Transform, 이하 ‘CNT’라 함) 코딩 기술에 기반하여 비디오 신호를 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
압축 부호화란 디지털화한 정보를 통신 회선을 통해 전송하거나, 저장 매체에 적합한 형태로 저장하기 위한 일련의 신호 처리 기술을 의미한다. 영상, 이미지, 음성 등의 미디어가 압축 부호화의 대상이 될 수 있으며, 특히 영상을 대상으로 압축 부호화를 수행하는 기술을 비디오 영상 압축이라고 일컫는다.
차세대 비디오 컨텐츠는 고해상도(high spatial resolution), 고프레임율(high frame rate) 및 영상 표현의 고차원화(high dimensionality of scene representation)라는 특징을 갖게 될 것이다. 그러한 컨텐츠를 처리하기 위해서는 메모리 저장(memory storage), 메모리 액세스율(memory access rate) 및 처리 전력(processing power) 측면에서 엄청난 증가를 가져올 것이다.
따라서, 차세대 비디오 컨텐츠를 보다 효율적으로 처리하기 위한 코딩 툴을 디자인할 필요가 있다.
특히, 예측 코딩의 경우 예측 에러 샘플을 획득함에 있어서 어떠한 통계적인 의존성을 이용할 수 없고, 변환 코딩의 경우 샘플의 예측 값을 획득함에 있어서 단지 최초 이용가능한 데이터에만 의존해야 한다는 단점이 있다. 그러한 이유로 예측 신호가 높은 퀄러티를 갖기 어려우므로, 이를 효율적으로 극복할 필요가 있다.
본 발명은, 가장 최근에 복원한 데이터를 이용하여 예측을 수행하는 방법을 제안하고자 한다.
본 발명은, CNT(Conditionally Non-linear Transform) 코딩 기술을 이용하여 타겟 유닛을 처리하는 방법을 제안하고자 한다.
본 발명은, 비정방형 CNT(Non-Square Conditionally Non-linear Transform, 'NSCNT') 코딩 기술을 이용하여 타겟 유닛을 처리하는 방법을 제안하고자 한다.
본 발명은, 새로운 예측/변환 코딩의 융합에 기초하여 각 코딩 방식의 장점을 모두 적용할 수 있는 방법을 제안하고자 한다.
본 발명은, CNT 코딩 기술의 부가 정보를 처리하는 방법을 제안하고자 한다.
본 발명은, CNT 플래그 정보를 정의 또는 전송하는 방법을 제안하고자 한다.
본 발명은, 비정방형 블록에 대해 CNT 코딩을 적용하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 하나의 정방형 블록(square block)을 2이상의 비정방형 블록들(non-square blocks)로 분할된 경우 비정방형 블록에 대해 CNT 예측 모드를 적용하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 하나의 정방형 블록(square block) 내 복수의 비정방형 블록들(non-square blocks)에 대해 다른 코딩 방식의 예측 모드를 적용하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 예측 모드 별로 각각 비정방형 블록 파티션을 고정하여 해당 nonsquare CNT를 적용하거나 직사각형 블록 파티션 정보를 별도로 전송하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 수평 방향 예측시 블록을 세로 방향으로 분할하고 수직 방향 예측시 블록을 가로 방향으로 분할하여, 비정방형 블록에 대해 CNT 예측을 수행하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 비정방형 모양의 TU(Transform Unit)에 대해서 CNT 코딩을 적용하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 타겟 블록의 크기에 따라 비정방형 CNT를 적용할 블록들을 분할하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 변환 도메인 상에서 픽셀 간 상관 관계를 고려하는 CNT 코딩 방법을 제공한다.
본 발명은, CNT 코딩 방식을 이용하여 비디오 신호를 처리하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 예측 과정을 수행할 때 이미 복원된 모든 신호를 고려함으로써 최적의 변환 계수(optimized transform coefficient)를 획득하는 방법을 제공한다.
본 발명은 정지 영상 또는 동영상을 구성하는 각 블록에 대해 CNT를 적용하여 코딩하는 경우, 비정방형(nonsquare) 모양으로 해당 블록을 분할하여 각각 비정방형 CNT를 적용함으로써 영상에 대한 압축 데이터량을 현저히 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 정지 영상 또는 동영상에 대해 CNT를 적용할 때, CNT 적용 여부를 나타내는 CNT 플래그를 효율적으로 코딩함으로써 CNT 플래그 전송량을 감소시킬 수 있고, 이를 통해 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 변환 도메인 상에서 픽셀 간 상관 관계를 고려하는 CNT 코딩 기술을 이용함으로써 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 예측 코딩과 변환 코딩을 융합함으로써 각 코딩 방식의 장점을 모두 살릴 수 있다. 즉, 이미 복원된 신호들을 모두 이용함으로써 보다 정교하고 향상된 예측을 수행할 수 있고, 예측 에러 샘플의 통계적 종속성을 이용할 수 있다. 그리고, 단일 차원에 대해 예측과 변환을 동시에 적용하여 코딩함으로써 매끄럽지 않거나(non-smooth) 비정지적인(non-stationary) 신호를 포함하는 고화질 영상에 대해 보다 효율적으로 코딩할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오 신호의 디코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용되는 실시예로서, CNT(Conditionally Non-linear Transform) 코딩 기술이 적용되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 4는 본 발명이 적용되는 실시예로서, CNT(Conditionally Non-linear Transform) 코딩 기술이 적용되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용되는 실시예로써, CNT(Conditionally Non-linear Transform) 코딩 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도를 나타낸다.
도 6은 본 발명이 적용되는 실시예로써, CNT(Conditionally Non-linear Transform) 코딩 방법에 기초하여 최적의 예측 신호를 생성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로써, 비정방형 CNT 적용 여부 및 최적의 블록 파티션을 결정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예로써, 비정방형 CNT를 적용하여 비디오 신호를 디코딩하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 본 발명이 적용되는 실시예로써, 비정방형 블록들에 대해 동일한 예측 모드를 적용하여 예측을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명이 적용되는 실시예로써, 비정방형 블록들에 대해 서로 다른 예측 모드를 적용하여 예측을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 하나의 정방형 블록(square block)을 2이상의 비정방형 블록들(non-square blocks)로 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명이 적용되는 실시예로써, 예측 방향에 따라 하나의 정방형 블록(square block)을 2이상의 비정방형 블록들(non-square blocks)로 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명이 적용되는 실시예로써, 비정방형 블록들에 대해 CNT 예측 코딩을 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15는 본 발명이 적용되는 실시예로써, 비정방형 CNT 플래그에 기초하여 CNT 예측 코딩을 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은, 비디오 신호를 인코딩하는 방법에 있어서, 상기 비디오 신호의 타겟 유닛에 대해 블록 분할을 수행하는 단계, 여기서 상기 블록 분할은 정방형 분할 또는 비정방형 분할 중 적어도 하나에 기초하여 수행됨; 상기 타겟 유닛이 복수개의 비정방형 블록들로 분할된 경우, RD(Rate Distortion) 비용에 기초하여 최적의 블록 파티션을 결정하는 단계; 및 상기 최적의 블록 파티션에 따른 비정방형 블록에 대해 CNT 예측 코딩을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 CNT 예측 코딩은 이전에 디코딩된 모든 픽셀값을 이용하여 예측을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
본 발명에서, 상기 복수개의 비정방형 블록들은 동일한 예측 모드가 적용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 복수개의 비정방형 블록들 중 적어도 2개는 서로 다른 예측 모드가 적용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 최적의 블록 파티션은 예측 방향 또는 예측 모드에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 예측 방향 또는 예측 모드가 수평 방향을 나타내는 경우, 상기 최적의 블록 파티션은 수직 방향의 블록 파티션으로 결정되고, 상기 예측 방향 또는 예측 모드가 수직 방향을 나타내는 경우, 상기 최적의 블록 파티션은 수평 방향의 블록 파티션으로 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 방법은, 상기 비정방형 블록에 대해 CNT 예측 코딩을 수행하는지 여부를 나타내는 비정방형 CNT 플래그를 시그널링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 비정방형 CNT 플래그는 시퀀스 파라미터 셋, 픽쳐 파라미터 셋, 픽쳐, CTU(Coding Tree Unit), CU(Coding Unit), PU(Prediction Unit), 또는 블록 중 적어도 하나의 레벨에서 시그널링되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 비디오 신호를 디코딩하는 방법에 있어서, 상기 비디오 신호로부터 타겟 유닛에 대한 비정방형 CNT 플래그를 파싱하는 단계, 여기서 상기 비정방형 CNT 플래그는 비정방형 블록에 대해 CNT 예측 코딩을 수행하는지 여부를 나타냄; 및 상기 비정방형 CNT 플래그에 기초하여 상기 타겟 유닛에 대해 CNT 예측 코딩을 수행하는 단계, 여기서 상기 타겟 유닛은 복수개의 비정방형 블록들로 구성됨;을 포함하되, 상기 CNT 예측 코딩은 CNT 예측 모드에 따라 이전에 디코딩된 모든 픽셀값을 이용하여 예측을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
본 발명에서, 상기 방법은, 상기 비디오 신호로부터 CNT 코딩을 수행하기 위해 필요한 CNT 설정 정보를 파싱하는 단계를 더 포함하고, 상기 CNT 설정 정보는 비정방형 CNT가 적용되는 블록 파티션 정보, CNT 적용 여부를 나타내는 CNT 플래그, CNT 플래그를 전송하기 위한 전송 단위 정보, 또는 CNT 예측 모드를 나타내는 CNT 예측 모드 세트 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 비디오 신호를 인코딩하는 장치에 있어서, 상기 비디오 신호의 타겟 유닛에 대해 블록 분할을 수행하고, 상기 타겟 유닛이 복수개의 비정방형 블록들로 분할된 경우, RD(Rate Distortion) 비용에 기초하여 최적의 블록 파티션을 결정하는 영상 분할부; 및 상기 최적의 블록 파티션에 따른 비정방형 블록에 대해 CNT 예측 코딩을 수행하는 예측부를 포함하되, 상기 블록 분할은 정방형 분할 또는 비정방형 분할 중 적어도 하나에 기초하여 수행되고, 상기 CNT 예측 코딩은 이전에 디코딩된 모든 픽셀값을 이용하여 예측을 수행하는 것을 특징으로 하는 장치를 제공한다.
본 발명은, 비디오 신호를 디코딩하는 장치에 있어서, 상기 비디오 신호로부터 복수개의 비정방형 블록들로 구성된 타겟 유닛에 대한 비정방형 CNT 플래그를 파싱하는 파싱부; 및 상기 비정방형 CNT 플래그에 기초하여 상기 타겟 유닛에 대해 CNT 예측 코딩을 수행하는 예측부를 포함하되, 상기 비정방형 CNT 플래그는 비정방형 블록에 대해 CNT 예측 코딩을 수행하는지 여부를 나타내고, 상기 CNT 예측 코딩은 CNT 예측 모드에 따라 이전에 디코딩된 모든 픽셀값을 이용하여 예측을 수행하는 것을 특징으로 하는 장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용하여 설명한다. 그러한 경우에는 해당 부분의 상세 설명에서 그 의미를 명확히 기재하므로, 본 발명의 설명에서 사용된 용어의 명칭만으로 단순 해석되어서는 안 될 것이며 그 해당 용어의 의미까지 파악하여 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 용어들은 발명을 설명하기 위해 선택된 일반적인 용어들이나, 유사한 의미를 갖는 다른 용어가 있는 경우 보다 적절한 해석을 위해 대체 가능할 것이다. 예를 들어, 신호, 데이터, 샘플, 픽쳐, 프레임, 블록 등의 경우 각 코딩 과정에서 적절하게 대체되어 해석될 수 있을 것이다.
또한, 본 명세서에서 설명되는 실시예들의 개념과 방법들은, 다른 실시예들에도 적용가능하며, 본 명세서에서 모두 명시하여 기재하지 않더라도 본 발명의 기술적 사상 범위 내에서 각 실시예들의 조합도 적용가능할 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 인코더(100)는 영상 분할부(110), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 필터링부(160), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer)(170), 인터 예측부(180), 인트라 예측부(185) 및 엔트로피 인코딩부(190)를 포함하여 구성될 수 있다.
영상 분할부(110)는 인코더(100)에 입력된 입력 영상(Input image)(또는, 픽쳐, 프레임)를 하나 이상의 처리 유닛으로 분할할 수 있다. 예를 들어, 상기 처리 유닛은 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit), 코딩 유닛(CU: Coding Unit), 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 처리 유닛은 정방형 블록(square block)일 수 있고, 또는 비정방형 블록(non-square block)일 수 있다.
다만, 상기 용어들은 본 발명에 대한 설명의 편의를 위해 사용할 뿐이며, 본 발명은 해당 용어의 정의에 한정되지 않는다. 또한, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, 비디오 신호를 인코딩 또는 디코딩하는 과정에서 이용되는 단위로써 코딩 유닛이라는 용어를 사용하지만, 본 발명은 그에 한정되지 않으며 발명 내용에 따라 적절하게 해석 가능할 것이다.
인코더(100)는 입력 영상 신호에서 인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)를 감산하여 잔여 신호(residual signal)를 생성할 수 있고, 생성된 잔여 신호는 변환부(120)로 전송된다.
변환부(120)는 잔여 신호에 변환 기법을 적용하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성할 수 있다. 변환 과정은 정사각형의 동일한 크기를 갖는 픽셀 블록에 적용될 수도 있고, 정사각형이 아닌 가변 크기의 블록에도 적용될 수 있다.
양자화부(130)는 변환 계수를 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송하고, 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(quantized signal)를 엔트로피 코딩하여 비트스트림으로 출력할 수 있다.
양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 신호(quantized signal)는 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 신호(quantized signal)는 루프 내의 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 잔여 신호를 복원할 수 있다. 복원된 잔여 신호를 인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)가 생성될 수 있다.
한편, 위와 같은 압축 과정에서 인접한 블록들이 서로 다른 양자화 파라미터에 의해 양자화됨으로써 블록 경계가 보이는 열화가 발생될 수 있다. 이러한 현상을 블록킹 열화(blocking artifacts)라고 하며, 이는 화질을 평가하는 중요한 요소 중의 하나이다. 이러한 열화를 줄이기 위해 필터링 과정을 수행할 수 있다. 이러한 필터링 과정을 통해 블록킹 열화를 제거함과 동시에 현재 픽쳐에 대한 오차를 줄임으로써 화질을 향상시킬 수 있게 된다.
필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(180)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 이처럼, 필터링된 픽쳐를 화면간 예측 모드에서 참조 픽쳐로 이용함으로써 화질 뿐만 아니라 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
복호 픽쳐 버퍼(170)는 필터링된 픽쳐를 인터 예측부(180)에서의 참조 픽쳐로 사용하기 위해 저장할 수 있다.
인터 예측부(180)는 복원 픽쳐(reconstructed picture)를 참조하여 시간적 중복성 및/또는 공간적 중복성을 제거하기 위해 시간적 예측 및/또는 공간적 예측을 수행한다. 여기서, 예측을 수행하기 위해 이용되는 참조 픽쳐는 이전 시간에 부호화/복호화 시 블록 단위로 양자화와 역양자화를 거친 변환된 신호이기 때문에, 블로킹 아티팩트(blocking artifact)나 링잉 아티팩트(ringing artifact)가 존재할 수 있다.
따라서, 인터 예측부(180)는 이러한 신호의 불연속이나 양자화로 인한 성능 저하를 해결하기 위해, 로우패스 필터(lowpass filter)를 적용함으로써 픽셀들 사이의 신호를 서브 픽셀 단위로 보간할 수 있다. 여기서, 서브 픽셀은 보간 필터를 적용하여 생성된 가상의 화소를 의미하고, 정수 픽셀은 복원된 픽쳐에 존재하는 실제 화소를 의미한다. 보간 방법으로는 선형 보간, 양선형 보간(bi-linear interpolation), 위너 필터(wiener filter) 등이 적용될 수 있다.
보간 필터는 복원 픽쳐(reconstructed picture)에 적용되어 예측의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(180)는 정수 픽셀에 보간 필터를 적용하여 보간 픽셀을 생성하고, 보간 픽셀들(interpolated pixels)로 구성된 보간 블록(interpolated block)을 예측 블록(prediction block)으로 사용하여 예측을 수행할 수 있다.
인트라 예측부(185)는 현재 부호화를 진행하려고 하는 블록의 주변에 있는 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 상기 인트라 예측부(185)는 인트라 예측을 수행하기 위해 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다. 먼저, 예측 신호를 생성하기 위해 필요한 참조 샘플을 준비할 수 있다. 그리고, 준비된 참조 샘플을 이용하여 예측 신호를 생성할 수 있다. 이후, 예측 모드를 부호화하게 된다. 이때, 참조 샘플은 참조 샘플 패딩 및/또는 참조 샘플 필터링을 통해 준비될 수 있다. 참조 샘플은 예측 및 복원 과정을 거쳤기 때문에 양자화 에러가 존재할 수 있다. 따라서, 이러한 에러를 줄이기 위해 인트라 예측에 이용되는 각 예측 모드에 대해 참조 샘플 필터링 과정이 수행될 수 있다.
상기 인트라 예측부(185)는 크게 예측 모드 코딩과 잔차 신호 코딩으로 나뉠 수 있다. 예측 모드를 코딩할 때는 이웃 블록의 예측 모드를 현재 블록의 예측 모드에 대한 예측값으로 이용할 수 있다. 따라서, 이웃 블록들의 예측 모드가 정확할수록 현재 블록의 예측 모드에 대한 예측이 정확해질 수 있다.
상기 인터 예측부(180) 또는 상기 인트라 예측부(185)를 통해 생성된 예측 신호(prediction signal)는 복원 신호를 생성하기 위해 이용되거나 잔여 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다.
또한, 상기 인터 예측부(180) 또는 상기 인트라 예측부(185)는 본 발명이 적용되는 CNT 코딩 방법에 기초하여 이전에 복원된 모든 신호(all previously reconstructed signal)를 이용하여 예측 신호(prediction signal)를 생성할 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오 신호의 디코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 디코더(200)는 파싱부(미도시), 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 필터링부(240), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer Unit)(250), 인터 예측부(260), 인트라 예측부(265) 및 복원부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 디코더(200)를 통해 출력된 복원 영상 신호(reconstructed video signal)는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.
디코더(200)는 도 1의 인코더(100)로부터 출력된 비디오 신호를 수신하고, 파싱부(미도시)를 통해 상기 비디오 신호로부터 신택스 요소들을 파싱할 수 있다. 파싱된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 엔트로피 디코딩되거나 다른 기능 유닛으로 전송될 수 있다.
역양자화부(220)에서는 양자화 스텝 사이즈 정보를 이용하여 엔트로피 디코딩된 신호로부터 변환 계수(transform coefficient)를 획득한다.
역변환부(230)에서는 변환 계수를 역변환하여 잔여 신호(residual signal)를 획득하게 된다.
획득된 잔여 신호를 인터 예측부(260) 또는 인트라 예측부(265)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)가 생성된다.
필터링부(240)는 복원 신호(reconstructed signal)에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(260)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다.
본 명세서에서, 인코더(100)의 필터링부(160), 인터 예측부(180) 및 인트라 예측부(185)에서 설명된 실시예들은 각각 디코더의 필터링부(240), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명이 적용되는 실시예들로서, CNT(Conditionally Non-linear Transform) 코딩 기술이 적용되는 인코더 및 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
기존 코덱에서 N개의 데이터에 대해 변환 계수(transform coefficient)들을 획득하고자 하는 경우, N개의 원본 데이터(original data)로부터 N개의 예측 데이터를 한꺼번에 뺀 후 획득된 N개의 레지듀얼 데이터(residual data) 또는 예측 에러(prediction error)에 대해 변환 코딩(transform coding)을 적용하게 된다. 이러한 경우, 예측 과정과 변환 과정이 순차적으로 이루어진다.
그러나, N개의 픽셀들로 이루어진 영상 데이터에 대해 픽셀 단위로 가장 최근에 복원한 데이터를 가지고 예측을 수행하면 가장 정확한 예측 결과를 얻을 수 있을 것이다. 이러한 이유로, N개 픽셀 단위로 예측과 변환을 순차적으로 적용하는 것은 최적의 코딩 방식이라고 할 수 없을 것이다.
한편, 픽셀 단위로 가장 최근에 복원한 데이터를 얻기 위해서는 이미 획득된 변환 계수(transform coefficient)들에 대해 역변환을 수행하여 레지듀얼 데이터를 복원하고, 이후 예측 데이터와 더해야 한다. 하지만, 기존의 코딩 방식에서는 N개의 데이터에 대해 예측이 끝나야만 변환을 적용하여 변환 계수(transform coefficient)들을 획득할 수 있으므로, 픽셀 단위로 데이터를 복원하는 것 자체가 불가능하다.
따라서, 본 발명에서는 이전에 복원된 신호와 컨텍스트 신호를 이용하여 변환 계수를 획득하는 방법을 제안한다.
상기 도 3의 인코더(300)는 최적화부(310), 양자화부(320) 및 엔트로피 인코딩부(330)를 포함하고, 상기 도 4의 디코더(400)는 엔트로피 디코딩부(410), 역양자화부(420), 역변환부(430) 및 복원부(440)를 포함한다.
도 3의 인코더(300)를 살펴보면, 최적화부(310)에서는 최적화된 변환 계수를 획득한다. 상기 최적화부(310)는 최적화된 변환 계수를 획득하기 위해 다음과 같은 실시예들을 적용할 수 있다.
먼저, 본 발명이 적용되는 실시예를 설명하기 위해, 신호를 복원하기 위한 복원 함수를 다음 수학식 1과 같이 정의할 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2016011652-appb-M000001
여기서,
Figure PCTKR2016011652-appb-I000001
는 복원 신호를 나타내고, c는 디코딩된 변환 계수를 나타내며, y는 컨텍스트 신호를 나타낸다. R (c,y)는 복원 신호를 생성하기 위해 c와 y를 이용하는 비선형 복원 함수(nonlinear reconstruction function)를 나타낸다.
본 발명이 적용되는 일실시예로써, 최적화된 변환 계수를 획득하기 위해 향상된 비선형 예측자(advanced non-linear predictor)를 생성하는 방법을 제안한다.
본 실시예에서, 예측 신호는 이미 복원된 값들과 변환 계수와의 관계로 정의될 수 있다. 즉, 본 발명이 적용되는 인코더 및 디코더는 예측 과정을 수행할 때 이미 복원된 모든 신호를 고려하여 최적의 예측 신호(optimized prediction signal)를 생성할 수 있다. 또한, 상기 예측 신호를 생성하기 위한 예측 함수로써 비선형 예측 함수(non-linear prediction function)를 적용할 수 있다.
따라서, 각각의 디코딩된 변환 계수들은 전체 복원 과정에 영향을 미치고, 예측 에러 벡터에 포함되어 있는 예측 에러의 제어를 가능하게 한다. 예를 들어, 예측 에러 신호는 다음 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.
수학식 2
Figure PCTKR2016011652-appb-M000002
여기서, e는 예측 에러 신호를 나타내고, c는 디코딩된 변환 계수를 나타내며, T는 변환 행렬을 나타낸다.
이때, 복원 신호는 다음 수학식 3과 같이 정의될 수 있다.
수학식 3
Figure PCTKR2016011652-appb-M000003
여기서,
Figure PCTKR2016011652-appb-I000002
는 n번째 복원 신호를 나타내고, en 은 n번째 예측 에러 신호를 나타내며, y는 컨텍스트 신호(context signal)를 나타낸다. Rn 은 복원 신호를 생성하기 위해 en 과 y를 이용하는 비선형 복원 함수를 나타낸다.
예를 들어, 상기 비선형 복원 함수 Rn 은 다음 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.
수학식 4
Figure PCTKR2016011652-appb-M000004
여기서, Pn 은 예측 신호를 생성하기 위해 상기 변수들로 구성된 비선형 예측 함수(non-linear prediction function)를 나타낸다.
상기 비선형 예측 함수(non-linear prediction function)로는, 예를 들어, 미디언 함수(median function)이거나, 랭크 오더 필터(rank order filter) 또는 비선형 함수의 결합뿐만 아니라 선형 함수들의 조합일 수 있다. 그리고, 상기 비선형 예측 함수(non-linear prediction function) Pn ()은 각각 서로 다른 비선형 함수일 수 있다.
다른 일실시예로, 본 발명이 적용되는 인코더(300) 및 디코더(400)는 상기 비선형 예측 함수(non-linear prediction function)를 선택하기 위한 후보 함수들의 저장소를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 최적화부(310)는 최적의 변환 계수(optimized transform coefficient)를 생성하기 위해 최적의 비선형 예측 함수를 선택할 수 있다. 이때, 상기 최적의 비선형 예측 함수는 상기 저장소에 저장된 후보 함수들로부터 선택될 수 있다.
상기와 같이, 최적의 비선형 예측 함수를 선택함으로써 상기 최적화부(310)는 최적의 변환 계수(optimized transform coefficient)를 생성할 수 있다.
한편, 출력된 변환 계수는 양자화부(320)로 전송되고, 상기 양자화부(320)는 상기 변환 계수를 양자화하여 엔트로피 인코딩부(330)로 전송한다.
상기 엔트로피 인코딩부(330)는 상기 양자화된 변환 계수를 엔트로피 인코딩하여 압축된 비트스트림을 출력할 수 있게 된다.
도 4의 디코더(400)는 상기 도 3의 인코더로부터 출력된 비트스트림을 수신하여, 엔트로피 디코딩부(410)를 통해 엔트로피 디코딩을 수행하고, 역양자화부(420)를 통해 역양자화를 수행할 수 있다. 이때, 역양자화부(420)를 통해 출력된 신호는 최적화된 변환 계수를 의미할 수 있다.
역변환부(430)는 상기 최적화된 변환 계수를 수신하여 역변환 과정을 수행하며, 상기 역변환 과정을 통해 예측 에러 신호를 생성하게 된다.
복원부(440)에서는 상기 예측 에러 신호와 예측 신호를 합하여 복원 신호를 생성하게 된다. 이때, 상기 예측 신호의 경우, 상기 도 3에서 설명한 다양한 실시예들이 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명이 적용되는 실시예로써, CNT(Conditionally Non-linear Transform) 코딩 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도를 나타낸다.
인코더에서는 모든 이전에 복원된 신호와 컨텍스트 신호 중 적어도 하나에 기초하여 복원 신호를 생성할 수 있다(S510). 여기서, 상기 컨텍스트 신호는 이전에 복원된 신호, 이전에 복원된 인트라 코딩된 신호, 현재 프레임의 이미 복원된 부분 또는 복원될 신호의 디코딩과 관련된 다른 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 복원 신호는 예측 신호와 예측 에러 신호의 합으로 이루어질 수 있고, 상기 예측 신호와 상기 예측 에러 신호 각각은 이전에 복원된 신호와 컨텍스트 신호 중 적어도 하나에 기초하여 생성될 수 있다.
인코더는 최적화 함수를 최소화하는 최적의 변환 계수를 획득할 수 있다(S520). 여기서, 상기 최적화 함수는 왜곡 성분, 레이트 성분 및 라그랑즈 승수(Lagrange multiplier) λ를 포함할 수 있다. 상기 왜곡 성분은 원 비디오 신호와 복원 신호 간의 차이로 구성될 수 있고, 상기 레이트 성분은 이전에 획득된 변환 계수를 포함할 수 있다. λ는 왜곡 성분과 레이트 성분의 균형을 유지하는 실수를 나타낸다.
상기 획득된 변환 계수는 양자화 및 엔트로피 인코딩을 통해 디코더로 전송된다(S530).
한편, 디코더에서는 전송된 변환 계수를 수신하여, 엔트로피 디코딩, 역양자화 및 역변환 과정을 통해 예측 에러 벡터를 획득하게 된다. 디코더 내의 예측부에서는 이미 복원된 이용가능한 모든 샘플을 이용하여 예측 신호를 생성하게 되며, 예측 신호와 복원된 예측 에러 벡터에 기초하여 비디오 신호를 복원할 수 있다. 이때, 예측 신호를 생성하는 과정은 상기 인코더에서 설명한 실시예들이 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명이 적용되는 실시예로써, CNT(Conditionally Non-linear Transform) 코딩 방법에 기초하여 최적의 예측 신호를 생성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 이미 복원된 신호(previously reconstructed signal)와 컨텍스트 신호(context signal)를 이용하여 예측 신호를 생성할 수 있다(S610). 예를 들어, 상기 이미 복원된 신호(previously reconstructed signal)는 상기 수학식 3에서 정의된 복원 신호를 의미할 수 있다. 그리고, 상기 예측 신호를 생성하기 위해서는 비선형 예측 함수가 적용될 수 있으며, 각각의 예측 신호에는 서로 다른 비선형 예측 함수가 적응적으로 적용될 수 있다.
상기 예측 신호는 수신된 예측 에러 신호(e(i))에 합산되어(S620), 복원 신호를 생성하게 된다(S630). 이때, 상기 S620 단계는 가산기(Adder)(미도시)를 통해 수행될 수 있다.
상기 생성된 복원 신호는 향후의 참조(future reference)를 위해 저장될 수 있다(S640). 이렇게 저장된 신호는 계속해서 다음 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다.
이와 같이, 예측 신호를 생성하는 과정에서 이용 가능한 데이터에 대한 제한 사항을 제거함으로써, 즉 이미 복원된 모든 신호를 이용하여 예측 신호를 생성함으로써 보다 향상된 압축 효율을 제공할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.
인코더는 하나의 영상(또는 픽쳐)을 사각형 형태의 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit) 단위로 분할할 수 있다. 그리고, 래스터 스캔 순서(raster scan order)에 따라 하나의 CTU 씩 순차적으로 인코딩한다.
예를 들어, CTU의 크기는 64x64, 32x32, 16x16 중 어느 하나로 정해질 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 인코더는 입력된 영상의 해상도 또는 입력된 영상의 특성 등에 따라 CTU의 크기를 선택하여 사용할 수 있다. CTU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block)을 포함할 수 있다.
하나의 CTU은 쿼드트리(quadtree, 이하 'QT'라 함) 구조로 분해될 수 있다. 예를 들어, 하나의 CTU은 정사각형 형태를 가지면서 각 변의 길이가 절반씩 감소하는 4개의 유닛으로 분할될 수 있다. 이러한 QT 구조의 분해는 재귀적으로 수행될 수 있다.
도 7을 참조하면, QT의 루트 노드(root node)는 CTU와 관련될 수 있다. QT는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할될 수 있고, 이때 상기 리프 노드는 코딩 유닛(CU: Coding Unit)으로 지칭될 수 있다.
CU은 입력 영상의 처리 과정, 예컨대 인트라(intra)/인터(inter) 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위를 의미할 수 있다. CU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 블록(CB: Coding Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 CB를 포함할 수 있다. 예를 들어, CU의 크기는 64x64, 32x32, 16x16, 8x8 중 어느 하나로 정해질 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 고해상도 영상일 경우, CU의 크기는 더 커지거나 다양해질 수 있다.
도 7을 참조하면, CTU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, 레벨 0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CTU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CTU은 CU에 해당된다.
CTU은 QT 형태로 분해될 수 있으며, 그 결과 레벨 1의 깊이를 가지는 하위 노드들이 생성될 수 있다. 그리고, 레벨 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 7(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 CU(a), CU(b), CU(j)는 CTU에서 한 번 분할되었으며, 레벨 1의 깊이를 가진다.
레벨 1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 QT 형태로 분할될 수 있다. 그리고, 레벨 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 7(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 CU(c), CU(h), CU(i)는 CTU에서 두 번 분할되었으며, 레벨 2의 깊이를 가진다.
또한, 레벨 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 QT 형태로 분할될 수 있다. 그리고, 레벨 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 7(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 CU(d), CU(e), CU(f), CU(g)는 CTU에서 3번 분할되었으며, 레벨 3의 깊이를 가진다.
인코더에서는 비디오 영상의 특성(예를 들어, 해상도)에 따라서 또는 부호화의 효율을 고려하여 CU의 최대 크기 또는 최소 크기를 결정할 수 있다. 그리고, 이에 대한 정보 또는 이를 유도할 수 있는 정보가 비트스트림에 포함될 수 있다. 최대 크기를 가지는 CU를 최대 코딩 유닛(LCU: Largest Coding Unit)이라고 지칭하며, 최소 크기를 가지는 CU를 최소 코딩 유닛(SCU: Smallest Coding Unit)이라고 지칭할 수 있다.
또한, 트리 구조를 갖는 CU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 CU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 CU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, CU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
LCU가 QT 형태로 분할되므로, LCU의 크기 및 최대 깊이 정보를 이용하면 SCU의 크기를 구할 수 있다. 또는 역으로, SCU의 크기 및 트리의 최대 깊이 정보를 이용하면, LCU의 크기를 구할 수 있다.
하나의 CU에 대하여, 해당 CU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보가 디코더에 전달될 수 있다. 예를 들어, 상기 정보는 분할 플래그로 정의될 수 있으며, 신택스 엘리먼트 "split_cu_flag"로 표현될 수 있다. 상기 분할 플래그는 SCU을 제외한 모든 CU에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 분할 플래그의 값이 '1'이면 해당 CU은 다시 4개의 CU으로 나누어지고, 상기 분할 플래그의 값이 '0'이면 해당 CU은 더 이상 나누어지지 않고 해당 CU에 대한 코딩 과정이 수행될 수 있다.
앞서 도 7의 실시예에서는 CU의 분할 과정에 대해 예로 들어 설명하였으나, 변환을 수행하는 기본 단위인 변환 유닛(TU: Transform Unit)의 분할 과정에 대해서도 상술한 QT 구조를 적용할 수 있다.
TU는 코딩하려는 CU로부터 QT 구조로 계층적으로 분할될 수 있다. 예를 들어, CU은 변환 유닛(TU)에 대한 트리의 루트 노트(root node)에 해당될 수 있다.
TU는 QT 구조로 분할되므로 CU로부터 분할된 TU는 다시 더 작은 하위 TU로 분할될 수 있다. 예를 들어, TU의 크기는 32x32, 16x16, 8x8, 4x4 중 어느 하나로 정해질 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 고해상도 영상일 경우, TU의 크기는 더 커지거나 다양해질 수 있다.
하나의 TU에 대하여, 해당 TU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보가 디코더에 전달될 수 있다. 예를 들어, 상기 정보는 분할 변환 플래그로 정의될 수 있으며, 신택스 엘리먼트 "split_transform_flag"로 표현될 수 있다.
상기 분할 변환 플래그는 최소 크기의 TU을 제외한 모든 TU에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 분할 변환 플래그의 값이 '1'이면 해당 TU은 다시 4개의 TU으로 나누어지고, 상기 분할 변환 플래그의 값이 '0'이면 해당 TU은 더 이상 나누어지지 않는다.
상기에서 설명한 바와 같이, CU는 인트라 예측 또는 인터 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위이다. 입력 영상을 보다 효과적으로 코딩하기 위하여 CU를 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 단위로 분할할 수 있다.
PU는 예측 블록을 생성하는 기본 단위로서, 하나의 CU 내에서도 PU 단위로 서로 다르게 예측 블록을 생성할 수 있다. PU는 PU가 속하는 CU의 코딩 모드로 인트라 예측 모드가 사용되는지 인터 예측 모드가 사용되는지에 따라 상이하게 분할될 수 있다.
본 발명에 따르면, 인코더는 영상을 비정방형 블록들로 분할할 수도 있으며, 상기 비정방형 블록들에 대해 CNT 코딩 방식을 적용할 수 있다.
이하에서는, 이에 대한 상세한 실시예들을 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로써, 비정방형 CNT 적용 여부 및 최적의 블록 파티션을 결정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은, 비정방형 CNT(Non-Square Conditionally Non-linear Transform, 'NSCNT') 코딩 기술을 이용하여 타겟 유닛을 처리하는 방법을 제안하고자 한다.
여기서, 비정방형 CNT라 함은 비정방형 블록(nonsquare block)에 대해 CNT 코딩 기술을 적용하는 것을 의미할 수 있다.
본 발명은, 비정방형 블록에 대해 CNT 코딩을 적용하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 하나의 정방형 블록(square block)을 2이상의 비정방형 블록들(non-square blocks)로 분할된 경우 비정방형 블록에 대해 CNT 예측 모드를 적용하는 방법을 제공한다.
여기서, CNT 코딩 방식에 기초하여 예측을 수행하는 모드를 의미하며, 예를 들어 상기 CNT 예측 모드는 인트라 예측 모드에 기초하여 설정될 수 있다. 구체적 예로, CNT 방향성 모드인 경우, 해당 예측 방향으로 이전의 디코딩된 픽셀을 이용하여 예측을 수행할 수 있다.
상기 인트라 예측 모드는 다음 표 1과 같이 정의될 수 있다.
표 1
인트라 예측 모드(Intra prediction mode) 관련 명칭(Associated name)
0 인트라 플래너(INTRA_PLANAR)
1 인트라 DC(INTRA_DC)
2...34 인트라 방향성 2 ... 인트라 방향성 34(INTRA_ANGULAR2 ... INTRA_ANGULAR34)
예를 들어, 상기 CNT 예측 모드는 다음 표 2와 같이 정의될 수 있다.
표 2
CNT 예측 모드(CNT prediction mode) 관련 명칭(Associated name)
0 CNT 플래너(CNT_PLANAR)
1 CNT DC(CNT_DC)
2...34 CNT 방향성 2 ... CNT 방향성 34(CNT_ANGULAR2 ... CNT_ANGULAR34)
위 표 2는 일실시예일 뿐이며, 상기 CNT 예측 모드의 구성은 영상의 액티비티 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 여기서, 상기 액티비티 정보는 영상의 에지 특성(edge property)에 대한 정보를 나타내고, 에지 방향성 정보 또는 에지 레벨 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 에지 방향성 정보는 블록 내 에지들의 방향성을 나타내는 정보이고, 상기 에지 레벨 정보는 블록 내 에지들이 얼마나 선명한지를 나타내는 세기 정보(intensity information)이다.
예를 들어, 영상의 액티비티 정보가 수평 방향 또는 수직 방향에 대한 빈도수가 높은 경우, 상기 CNT 예측 모드는 수평 방향 또는 수직 방향을 중심으로 정의될 수 있다.
또는, 상기 CNT 예측 모드는 35개 중 일부 특정된 모드만으로 구성될 수 있다. 또는, 35개의 예측 모드 중 일부 모드는 CNT 예측 모드로 구성되고 나머지 모드는 표 1의 인트라 예측 모드로 구성될 수도 있다.
상기 도 8을 살펴보면, 인코더는 최적의 블록 파티션(optimal block partition)을 결정하기 위해 다음과 같은 2가지 루프 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
먼저, 상기 인코더는 쿼드 트리 기반의 TU 파티션을 결정하기 위한 루프(loop) 또는 비정방형 CNT 기반 블록 파티션을 결정하기 위한 루프 중 적어도 하나를 수행할 수 있다(S810, S820).
여기서, 상기 쿼드 트리 기반의 TU 파티션을 결정하기 위한 루프(loop)는 쿼드 트리 방식으로 블록 분할을 수행하며 최적의 TU 파티션을 탐색하는 루프 과정을 의미하고, 상기 비정방형 CNT 기반 블록 파티션을 결정하기 위한 루프는 비정방형 CNT를 적용한다는 가정 하에 최적의 블록 파티션을 탐색하는 루프 과정을 의미한다.
상기 수행 결과에 따라, 상기 인코더는 최적의 블록 파티션을 결정할 수 있고, 그에 따라 비정방형 CNT가 적용되는지 여부를 알 수 있게 된다(S830).
예를 들어, 예측 모드나 블록 크기 별로 파티션 방식이 정해져 있지 않은 경우 상기 2가지 루프 과정 중 적어도 하나에 기초하여 블록 파티션을 모두 시도해 보면서 RD (Rate-Distortion) 비용이 제일 작은 블록 파티션을 최적의 블록 파티션으로 선택할 수 있다.
만약, 비정방형 CNT 기반 블록 파티션이 최적의 블록 파티션으로 결정된 경우 (즉, 비정방형 CNT가 적용되는 경우), 상기 인코더는 비정방형 블록들에 대해 CNT 코딩을 수행할 수 있다(S840).
또는, 쿼드 트리 기반의 TU 파티션이 최적의 블록 파티션으로 결정된 경우 (즉, 비정방형 CNT가 적용되지 않는 경우), 상기 인코더는 정방형 블록들에 대해 non-CNT 코딩을 수행할 수 있다(S840). 여기서, non-CNT 코딩이라 함은 CNT가 적용되지 않는 코딩을 의미하며, 예를 들어 HEVC 표준 기반의 코딩을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 최적의 블록 파티션은 정방형 블록과 비정방형 블록이 혼합된 형태로 결정될 수도 있다. 이 경우, 정방형 블록에 대해서는 non-CNT 코딩을 적용하고, 비정방형 블록에 대해서는 CNT 코딩을 적용할 수 있다.
또한, 상기 정방형 블록에 대해서 CNT 코딩을 적용할 수도 있으며, 마찬가지로 비정방형 블록에 대해서도 non-CNT 코딩을 적용할 수 있다. 그리고, 그 이외의 조합도 가능할 수 있다.
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예로써, 비정방형 CNT를 적용하여 비디오 신호를 디코딩하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
디코더는 비트스트림으로부터 CNT 설정 정보를 파싱할 수 있다(S910). 여기서, 상기 CNT 설정 정보는 CNT 코딩을 수행하기 위해 필요한 설정 정보를 의미한다. 예를 들어, 상기 CNT 설정 정보는 비정방형 CNT가 적용되는지 여부를 나타내는 비정방형 CNT 플래그, 비정방형 CNT가 적용되는 블록 파티션 정보, CNT 적용 여부를 나타내는 CNT 플래그, CNT 플래그를 전송하기 위한 전송 단위 정보, 또는 CNT 예측 모드를 나타내는 CNT 예측 모드 세트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 예로, 예측 모드, 블록 크기, TU/PU 파티션 정보 등에 따라 비정방형 CNT가 적용되는 방식이 고정되는 경우, CNT 적용 여부를 나타내는 CNT 플래그만 전송하고, 다른 설정 정보나 부가 정보의 전송은 필요하지 않을 수 있다. 여기서, 상기 비정방형 CNT가 적용되는 방식이라 함은, 예를 들어 비정방형 CNT가 적용되는 블록 파티션을 포함할 수 있다.
상기 디코더는 상기 CNT 설정 정보 중 적어도 하나에 기초하여 비정방형 CNT 블록 파티션을 유도할 수 있다(S920). 상기 CNT 설정 정보 중 적어도 하나에 기초하여 블록 파티션이 변할 수 있는 경우, S920 단계가 필요할 수 있다.
또한, 상기 CNT 설정 정보 외에 다른 부가 정보가 더 필요할 수도 있다. 예를 들어, 16x16 블록의 경우 가로 방향으로 2개 또는 4개의 비정방형 블록들로 분할이 가능한 경우, 두 분할 중 하나를 가리키는 분할 인덱스가 필요할 수 있으며, 상기 디코더는 상기 분할 인덱스를 부가 정보로서 수신하여 블록 파티션을 유도하기 위해 이용할 수 있다.
다만, 상기 비정방형 CNT가 적용되는 블록 파티션 정보가 상기 디코더로 전송되는 경우에는 본 과정은 생략될 수 있다.
상기 디코더는 비정방형 CNT 블록 파티션에 대해 CNT 디코딩을 수행할 수 있다(S930).
도 10은 본 발명이 적용되는 실시예로써, 비정방형 블록들에 대해 동일한 예측 모드를 적용하여 예측을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은, 예측 모드 별로 각각 비정방형 블록 파티션을 고정하여 비정방형 CNT를 적용하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 비정방형 블록 파티션 정보를 별도로 전송하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 비정방형 블록에 대해 CNT 코딩을 적용하는 방법을 제공한다. 예를 들어, 픽셀 별로 인접한 복원 픽셀 값을 이용하여 예측을 수행할 수 있다. 또한, 잔차 신호에 대해 행(row) 방향과 열(column) 방향으로 분리가능한 1D 변환(separable 1D transform)을 적용할 수 있다. 이는 정방형 블록에 대해 CNT를 적용하는 경우와 동일하다. 다만, 비정방형 블록의 경우 행과 열의 길이가 다르므로 각기 다른 1D 변환이 적용될 수 있다.
본 발명은, 예측 방향 또는 예측 모드에 따라 적어도 2개 이상의 비정방형 블록들로 분할하여 비정방형 CNT를 적용할 수 있다.
예를 들어, 상기 도 10(a)는 예측 모드 M에 대해 세로 방향으로 2개의 비정방형 블록들로 분할된 경우를 나타내고, 상기 도 10(b)는 예측 모드 M에 대해 세로 방향으로 4개의 비정방형 블록들로 분할된 경우를 나타낸다. 상기 비정방형 블록들에 대해 비정방형 CNT 예측이 적용될 수 있다. 여기서, 비정방형 CNT 예측이라 함은 CNT 코딩 방식을 이용하여 비정방형 블록에 대해 예측을 수행하는 것을 의미한다.
이와 같이, 동일한 예측 모드 또는 예측 방향에 기초하여 비정방형 블록들에 대해 비정방형 CNT 예측이 수행될 수 있다.
CNT 코딩의 경우, 복원 픽셀들을 구할 때 레지듀얼 값들이 누적되어 예측자(predictor)에 더해지므로, 상기 도 10과 같이 비정방형 블록들로 분할하여 레지듀얼이 누적되는 깊이를 줄임으로써 에러 전파(error propagation)를 막을 수 있다.
도 11은 본 발명이 적용되는 실시예로써, 비정방형 블록들에 대해 서로 다른 예측 모드를 적용하여 예측을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은, 하나의 정방형 블록(square block) 내 복수의 비정방형 블록들(non-square blocks)에 대해 다른 코딩 방식의 예측 모드를 적용하는 방법을 제공한다.
예를 들어, 하나의 정방형 블록(square block)이 복수의 비정방형 블록들(non-square blocks)로 분할된 경우, 동일한 예측 모드에 따라 예측을 수행하지 않고, 각 비정방형 블록들마다 다른 예측 모드를 적용할 수 있다.
예를 들어, 상기 도 11(a)는 하나의 정방형 블록이 세로 방향으로 2개의 비정방형 블록들로 분할된 경우를 나타내고, 좌측(첫번째) 비정방형 블록은 예측 모드 M1에 따라 비정방형 CNT 예측을 수행하고, 우측(두번째) 비정방형 블록은 예측 모드 M2에 따라 비정방형 CNT 예측을 수행할 수 있다.
상기 도 11(b)는 하나의 정방형 블록이 세로 방향으로 4개의 비정방형 블록들로 분할된 경우를 나타내고, 첫번째 비정방형 블록은 예측 모드 M1에 따라 비정방형 CNT 예측을 수행하고, 두번째 비정방형 블록은 예측 모드 M2에 따라 인트라 예측(non-CNT 코딩)을 수행하고, 세번째 비정방형 블록은 예측 모드 M3에 따라 비정방형 CNT 예측을 수행하고, 네번째 비정방형 블록은 예측 모드 M4에 따라 인트라 예측(non-CNT 코딩)을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 예측 모드들 M1, M2, M3, M4는 서로 다른 예측 모드 값을 가질 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 예측 모드들은 동일한 값을 가질 수도 있으며, 또는 적어도 2개의 예측 모드는 서로 다른 값을 가질 수 있다.
일실시예로, 상기 비정방형 블록들이 PU인 경우, PU마다 CNT를 적용할지 여부를 나타내는 CNT 플래그를 전송할 수 있다. 이 경우, 상기 PU들에 대해서 CNT 예측 및 인트라 예측을 혼합하여 적용할 수 있다.
도 12는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 하나의 정방형 블록(square block)을 2이상의 비정방형 블록들(non-square blocks)로 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
상기 도 12를 살펴보면, 도 12(a)는 정방형 블록을 나타내고, 도 12(b)는 하나의 정방형 블록이 세로 방향으로 2개의 비정방형 블록들로 분할된 경우를 나타내고, 도 12(c)는 하나의 정방형 블록이 세로 방향으로 4개의 비정방형 블록들로 분할된 경우를 나타내고, 도 12(d)는 하나의 정방형 블록이 가로 방향으로 2개의 비정방형 블록들로 분할된 경우를 나타내며, 도 12(e)는 하나의 정방형 블록이 가로 방향으로 4개의 비정방형 블록들로 분할된 경우를 나타낸다.
본 발명은, 하나의 정방형 블록이 어느 방향으로 몇 개의 비정방형 블록들로 분할되었는지를 나타내는 블록 파티션 정보를 부가 정보로 시그널링할 수 있다. 예를 들어, 상기 블록 파티션 정보는 이용 가능한 블록 파티션들 중 하나에 대응되는 인덱스를 의미할 수 있다.
또한, 본 발명은 특정 모드에 대해서는 고정된 블록 파티션을 이용할 수 있다. 예를 들어, 수직 모드 또는 수평 모드의 경우 상기 도 12에 기재된 블록 파티션 중 어느 하나를 고정하여 적용할 수 있다. 다만, 도 12의 블록 파티션은 일실시예일뿐이며, 더 많은 비정방형 블록들로 분할될 수도 있으며, 비대칭적인 분할뿐만 아니라 홀수개 분할도 가능할 것이다.
또한, 예측 모드마다 통계적으로 성능이 높은 블록 파티션을 결정하여 고정적으로 이용할 수 있다.
도 13은 본 발명이 적용되는 실시예로써, 예측 방향에 따라 하나의 정방형 블록(square block)을 2이상의 비정방형 블록들(non-square blocks)로 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은, 예측 방향 또는 예측 모드에 따라 다른 블록 파티션이 적용될 수 있다.
본 발명은, 수평 방향 예측시 블록을 세로 방향으로 분할하고 수직 방향 예측시 블록을 가로 방향으로 분할하여, 비정방형 블록에 대해 CNT 예측을 수행하는 방법을 제공한다.
상기 도 13을 살펴보면, 도 13(a)는 수직 방향으로 예측되는 경우 가로 방향으로 블록 파티션이 수행되고, 도 13(b)는 수평 방향으로 예측되는 경우 세로 방향으로 블록 파티션이 수행되는 것을 나타낸다.
예를 들어, 인트라 예측 모드(또는 CNT 예측 모드) 2~17의 경우 수평 방향 예측이므로 도 13(a)와 같이 가로 방향의 블록 파티션이 적용될 수 있고, 인트라 예측 모드(또는 CNT 예측 모드) 19~34의 경우 수직 방향 예측이므로 도 13(b)와 같이 세로 방향의 블록 파티션이 적용될 수 있다.
다른 실시예로, 본 발명은 수평 방향 예측시 블록을 가로 방향으로 분할하고 수직 방향 예측시 블록을 세로 방향으로 분할하여, 비정방형 블록에 대해 CNT 예측을 수행하는 방법을 제공한다.
예를 들어, 인트라 예측 모드(또는 CNT 예측 모드) 2~17의 경우 수평 방향 예측이므로 세로 방향의 블록 파티션이 적용될 수 있고, 인트라 예측 모드(또는 CNT 예측 모드) 19~34의 경우 수직 방향 예측이므로 가로 방향의 블록 파티션이 적용될 수 있다.
또한, 인트라 플래너 모드(또는 CNT 플래너 모드), 인트라 DC 모드(또는 CNT DC 모드) 또는 인트라 방향성 모드(CNT 방향성 모드) 18의 경우, 어떠한 블록 파티션도 적용될 수 있다. 예를 들어, 정방형 분할 또는 비정방형 분할 중 적어도 하나가 적용될 수 있다.
또한, 본 발명은, 예측 모드마다 대응되는 블록 파티션을 고정할 수 있으며, 블록 단위로 분할 여부를 나타내는 플래그를 별도로 전송할 수도 있다.
다른 실시예로, 본 발명은 비정방형 모양의 TU(Transform Unit)에 대해서 CNT 코딩을 적용할 수 있다.
다른 실시예로, 본 발명은 타겟 블록의 크기에 따라 비정방형 CNT를 적용할 블록들을 다르게 분할할 수 있다.
예를 들어, 8x8 블록의 경우 상기 도 12(b),(d)와 같이 2개의 비정방형 블록으로 분할할 수 있고, 16x16 블록의 경우 상기 도 12(c)/(e)와 같이 4개의 비정방형 블록들로 분할하는 것으로 설정할 수 있다.
다른 예로, 8x8 블록의 경우 상기 도 12(a),(b),(d)가 가능하고 16x16 블록의 경우 상기 도 12(a),(b),(c),(d),(e)가 모두 가능하다고 할 때, 블록 별로 가장 최적의 성능을 보이는 블록 파티션 정보를 별도로 전송할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 설명하는 실시예들은 서로 혼합하여 적용할 수 있다.
도 14는 본 발명이 적용되는 실시예로써, 비정방형 블록들에 대해 CNT 예측 코딩을 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
인코더는 비디오 신호의 타겟 유닛에 대해 블록 분할을 수행할 수 있다(S1410). 여기서, 상기 블록 분할은 정방형 분할 또는 비정방형 분할 중 적어도 하나에 기초하여 수행될 수 있다.
상기 타겟 유닛이 복수개의 비정방형 블록들로 분할된 경우, 상기 인코더는 RD(Rate Distortion) 비용에 기초하여 최적의 블록 파티션을 결정할 수 있다(S1420).
일실시예로, 상기 최적의 블록 파티션은 예측 방향 또는 예측 모드에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 예측 방향 또는 예측 모드가 수평 방향을 나타내는 경우, 상기 최적의 블록 파티션은 수직 방향의 블록 파티션으로 결정되고, 상기 예측 방향 또는 예측 모드가 수직 방향을 나타내는 경우, 상기 최적의 블록 파티션은 수평 방향의 블록 파티션으로 결정될 수 있다.
상기 인코더는, 상기 최적의 블록 파티션에 따른 비정방형 블록에 대해 CNT 예측 코딩을 수행할 수 있다(S1430). 여기서, 상기 CNT 예측 코딩은 이전에 디코딩된 모든 픽셀값을 이용하여 예측을 수행하는 것을 나타낸다.
일실시예로, 상기 CNT 예측 코딩 수행시, 상기 복수개의 비정방형 블록들은 동일한 예측 모드가 적용될 수 있다.
일실시예로, 상기 CNT 예측 코딩 수행시, 상기 복수개의 비정방형 블록들 중 적어도 2개는 서로 다른 예측 모드가 적용될 수 있다.
상기 인코더는, 비정방형 블록에 대해 CNT 예측 코딩을 수행한 경우, 상기 비정방형 블록에 대해 CNT 예측 코딩을 수행하였는지 여부를 나타내는 비정방형 CNT 플래그를 시그널링할 수 있다.
일실시예로, 상기 비정방형 CNT 플래그는 시퀀스 파라미터 셋, 픽쳐 파라미터 셋, 픽쳐, CTU, CU, PU, 또는 블록 중 적어도 하나의 레벨에서 시그널링될 수 있다.
도 15는 본 발명이 적용되는 실시예로써, 비정방형 CNT 플래그에 기초하여 CNT 예측 코딩을 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
디코더는, 비디오 신호로부터 타겟 유닛에 대한 비정방형 CNT 플래그를 파싱할 수 있다(S1510). 여기서, 상기 비정방형 CNT 플래그는 비정방형 블록에 대해 CNT 예측 코딩을 수행하는지 여부를 나타낸다.
상기 디코더는, 상기 비정방형 CNT 플래그에 기초하여 상기 타겟 유닛에 대해 CNT 예측 코딩을 수행할 수 있다(S1520). 여기서 상기 타겟 유닛은 복수개의 비정방형 블록들로 구성된다.
일실시예로, 상기 CNT 예측 코딩 수행시, 상기 복수개의 비정방형 블록들은 동일한 예측 모드가 적용될 수 있다.
일실시예로, 상기 CNT 예측 코딩 수행시, 상기 복수개의 비정방형 블록들 중 적어도 2개는 서로 다른 예측 모드가 적용될 수 있다.
일실시예로, 상기 디코더는 CNT 코딩을 수행하기 위해 필요한 CNT 설정 정보를 파싱할 수 있다. 여기서, 상기 CNT 설정 정보는 비정방형 CNT가 적용되는 블록 파티션 정보, CNT 적용 여부를 나타내는 CNT 플래그, CNT 플래그를 전송하기 위한 전송 단위 정보, 또는 CNT 예측 모드를 나타내는 CNT 예측 모드 세트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 기술된 것과 같이, 본 발명에서 설명한 실시예들은 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 도 1 내지 4 에서 도시한 기능 유닛들은 컴퓨터, 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 디코더 및 인코더는 멀티미디어 방송 송수신 장치, 모바일 통신 단말, 홈 시네마 비디오 장치, 디지털 시네마 비디오 장치, 감시용 카메라, 비디오 대화 장치, 비디오 통신과 같은 실시간 통신 장치, 모바일 스트리밍 장치, 저장 매체, 캠코더, 주문형 비디오(VoD) 서비스 제공 장치, 인터넷 스트리밍 서비스 제공 장치, 3차원(3D) 비디오 장치, 화상 전화 비디오 장치, 및 의료용 비디오 장치 등에 포함될 수 있으며, 비디오 신호 및 데이터 신호를 처리하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 처리 방법은 컴퓨터로 실행되는 프로그램의 형태로 생산될 수 있으며, 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 본 발명에 따른 데이터 구조를 가지는 멀티미디어 데이터도 또한 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치를 포함한다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는, 예를 들어, 블루레이 디스크(BD), 범용 직렬 버스(USB), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크 및 광학적 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 반송파(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현된 미디어를 포함한다. 또한, 인코딩 방법으로 생성된 비트 스트림이 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장되거나 유무선 통신 네트워크를 통해 전송될 수 있다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 비디오 신호를 인코딩하는 방법에 있어서,
    상기 비디오 신호의 타겟 유닛에 대해 블록 분할을 수행하는 단계, 여기서 상기 블록 분할은 정방형 분할 또는 비정방형 분할 중 적어도 하나에 기초하여 수행됨;
    상기 타겟 유닛이 복수개의 비정방형 블록들로 분할된 경우, RD(Rate Distortion) 비용에 기초하여 최적의 블록 파티션을 결정하는 단계; 및
    상기 최적의 블록 파티션에 따른 비정방형 블록에 대해 CNT(Conditionally Non-linear Transform) 예측 코딩을 수행하는 단계
    를 포함하되,
    상기 CNT 예측 코딩은 이전에 디코딩된 모든 픽셀값을 이용하여 예측을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 비정방형 블록들은 동일한 예측 모드가 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 비정방형 블록들 중 적어도 2개는 서로 다른 예측 모드가 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 최적의 블록 파티션은 예측 방향 또는 예측 모드에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 예측 방향 또는 예측 모드가 수평 방향을 나타내는 경우, 상기 최적의 블록 파티션은 수직 방향의 블록 파티션으로 결정되고,
    상기 예측 방향 또는 예측 모드가 수직 방향을 나타내는 경우, 상기 최적의 블록 파티션은 수평 방향의 블록 파티션으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 비정방형 블록에 대해 CNT 예측 코딩을 수행하는지 여부를 나타내는 비정방형 CNT 플래그를 시그널링하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비정방형 CNT 플래그는 시퀀스 파라미터 셋, 픽쳐 파라미터 셋, 픽쳐, CTU, CU, PU, 또는 블록 중 적어도 하나의 레벨에서 시그널링되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 비디오 신호를 디코딩하는 방법에 있어서,
    상기 비디오 신호로부터 타겟 유닛에 대한 비정방형 CNT 플래그를 파싱하는 단계, 여기서 상기 비정방형 CNT 플래그는 비정방형 블록에 대해 CNT 예측 코딩을 수행하는지 여부를 나타냄; 및
    상기 비정방형 CNT 플래그에 기초하여 상기 타겟 유닛에 대해 CNT 예측 코딩을 수행하는 단계, 여기서 상기 타겟 유닛은 복수개의 비정방형 블록들로 구성됨;
    을 포함하되,
    상기 CNT 예측 코딩은 CNT 예측 모드에 따라 이전에 디코딩된 모든 픽셀값을 이용하여 예측을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수개의 비정방형 블록들은 동일한 예측 모드가 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 복수개의 비정방형 블록들 중 적어도 2개는 서로 다른 예측 모드가 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 타겟 유닛의 블록 파티션은 예측 방향 또는 예측 모드에 기초하여 결정된 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 예측 방향 또는 예측 모드가 수평 방향을 나타내는 경우, 상기 타겟 유닛의 블록 파티션은 수직 방향의 블록 파티션들로 구성되고,
    상기 예측 방향 또는 예측 모드가 수직 방향을 나타내는 경우, 상기 최적의 블록 파티션은 수평 방향의 블록 파티션들로 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 비디오 신호로부터 CNT 코딩을 수행하기 위해 필요한 CNT 설정 정보를 파싱하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 CNT 설정 정보는 비정방형 CNT가 적용되는 블록 파티션 정보, CNT 적용 여부를 나타내는 CNT 플래그, CNT 플래그를 전송하기 위한 전송 단위 정보, 또는 CNT 예측 모드를 나타내는 CNT 예측 모드 세트 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 비디오 신호를 인코딩하는 장치에 있어서,
    상기 비디오 신호의 타겟 유닛에 대해 블록 분할을 수행하고, 상기 타겟 유닛이 복수개의 비정방형 블록들로 분할된 경우, RD(Rate Distortion) 비용에 기초하여 최적의 블록 파티션을 결정하는 영상 분할부; 및
    상기 최적의 블록 파티션에 따른 비정방형 블록에 대해 CNT 예측 코딩을 수행하는 예측부
    를 포함하되,
    상기 블록 분할은 정방형 분할 또는 비정방형 분할 중 적어도 하나에 기초하여 수행되고,
    상기 CNT 예측 코딩은 이전에 디코딩된 모든 픽셀값을 이용하여 예측을 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 비디오 신호를 디코딩하는 장치에 있어서,
    상기 비디오 신호로부터 복수개의 비정방형 블록들로 구성된 타겟 유닛에 대한 비정방형 CNT 플래그를 파싱하는 파싱부; 및
    상기 비정방형 CNT 플래그에 기초하여 상기 타겟 유닛에 대해 CNT 예측 코딩을 수행하는 예측부
    를 포함하되,
    상기 비정방형 CNT 플래그는 비정방형 블록에 대해 CNT 예측 코딩을 수행하는지 여부를 나타내고,
    상기 CNT 예측 코딩은 CNT 예측 모드에 따라 이전에 디코딩된 모든 픽셀값을 이용하여 예측을 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
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