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WO2017065532A1 - 비디오 신호의 인코딩, 디코딩 방법 및 장치 - Google Patents

비디오 신호의 인코딩, 디코딩 방법 및 장치 Download PDF

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Publication number
WO2017065532A1
WO2017065532A1 PCT/KR2016/011507 KR2016011507W WO2017065532A1 WO 2017065532 A1 WO2017065532 A1 WO 2017065532A1 KR 2016011507 W KR2016011507 W KR 2016011507W WO 2017065532 A1 WO2017065532 A1 WO 2017065532A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
prediction mode
intra prediction
neighboring block
block
mode
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/011507
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
구문모
예세훈
김규운
이범식
Original Assignee
엘지전자(주)
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(주) filed Critical 엘지전자(주)
Priority to KR1020187010416A priority Critical patent/KR20180064414A/ko
Priority to US15/768,326 priority patent/US10587873B2/en
Publication of WO2017065532A1 publication Critical patent/WO2017065532A1/ko

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    • H04N19/60—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding
    • H04N19/61—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding in combination with predictive coding

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for encoding / decoding a video signal, and more particularly, to a method and apparatus for improving a prediction mode of a neighboring block.
  • 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 prediction mode of the neighboring block is used to predict the prediction mode of the current block.
  • the present invention intends to propose a method for improving a prediction mode of a neighboring block.
  • the present invention proposes a method of generating a new prediction mode candidate list based on prediction mode refinement of a neighboring block.
  • the present invention proposes a method of selecting an optimal prediction mode of a current block.
  • the present invention proposes a method of performing more efficient predictive coding by improving a prediction mode of a neighboring block.
  • the present invention proposes a method of signaling information for performing the above methods.
  • prediction is performed on prediction mode candidates using at least one of a reconstructed pixel or a neighboring reference pixel of a spatially neighboring block, and a prediction that minimizes the cost indicating similarity to the reconstructed block Provides a way to select a mode.
  • An embodiment of the present invention provides a method of deriving an intra prediction mode through a prediction mode refinement method for an intra prediction block in an inter prediction picture even if the neighboring block is not an intra prediction block.
  • An embodiment of the present invention provides a method of improving a prediction mode of a neighboring block to be suitable for a coding scheme of the current block even when the neighboring block is coded by a coding scheme different from that of the current block.
  • another coding scheme may include at least one of a conditional nonlinear transform (CNT), a short distance intra prediction (SDIP), and an adaptive intra prediction coding scheme.
  • One embodiment of the present invention provides a method for improving a coding mode when the shape and size of a neighboring block are different from the current block.
  • One embodiment of the present invention provides a method of matching a shape or type of a neighboring block with the same shape as the current block or using the original shape (or shape).
  • One embodiment of the present invention provides a method of finding the prediction direction more accurately by setting the width or height of a neighboring block by M or N lines.
  • the present invention provides a method of signaling information for performing the above methods.
  • the present invention can be used to predict the prediction mode of the current block after improving the intra prediction mode of the neighboring block, thereby making it possible to predict the intra prediction mode more accurately.
  • the present invention improves the accuracy of prediction mode by improving the prediction mode for spatially neighboring blocks when compressing a still image or a video using the intra prediction mode, thereby significantly reducing the amount of compressed data for a complex image. You can.
  • 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 diagram for describing a division structure of a coding unit according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 4 is a diagram for describing a prediction unit according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 5 is a diagram for describing an intra prediction method according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a prediction direction according to an intra prediction mode according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of encoding an intra prediction mode according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of decoding an intra prediction mode according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of encoding a video signal based on a prediction mode refinement of a neighboring block according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of decoding a video signal based on prediction mode refinement of a neighboring block in an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a method of improving a prediction mode of a neighboring block according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 12 is a diagram for describing a method of improving a prediction mode of a neighboring block when a neighboring block is not intra coded according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 13 is a diagram for describing a method of improving a prediction mode of a neighboring block according to the shape or size of a neighboring block according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 14 is a diagram for describing a method of performing intra prediction based on a relationship between block partition information and directionality of a coding mode according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 15 illustrates an embodiment to which the present invention is applied and adaptively selects a mode when 1 / M precision is used in an intra prediction mode.
  • 16 is a flowchart illustrating a method of improving a prediction mode of a neighboring block according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • a method of processing a video signal comprising: generating a prediction block for the neighboring block by using a reconstructed reference pixel of the neighboring block when a neighboring block adjacent to a current block is intra coded; Determining an improved intra prediction mode of the neighboring block based on the prediction block, wherein the improved intra prediction mode indicates a mode that minimizes an error between the predicted block and the reconstructed neighboring block; Generating a prediction mode candidate list for the current block based on the improved intra prediction mode; Selecting an intra prediction mode for the current block from the prediction mode candidate list; And performing prediction on the current block based on the intra prediction mode.
  • a prediction block for the neighboring block is generated for all intra prediction modes, and the improved intra prediction mode is compared with the reconstructed neighboring block based on the prediction blocks generated for all the intra prediction modes. And a mode for minimizing errors.
  • a prediction block for the neighboring block is generated for some intra prediction modes, and the some intra prediction modes represent an intra prediction mode within a preset range based on the intra prediction mode of the neighboring block, and the improved Intra prediction mode is characterized in that the mode to minimize the error with the reconstructed neighboring block based on the prediction blocks generated for the partial intra prediction mode.
  • the improved intra prediction mode is determined as the intra prediction mode of the neighboring block.
  • the neighboring block includes at least one of a left neighboring block or an upper neighboring block of the current block, and a reconstructed reference pixel of the neighboring block includes a left boundary pixel, an upper left corner pixel, and an upper side adjacent to the neighboring block. And at least one of the boundary pixels.
  • the improved intra prediction mode is determined as the intra prediction mode of the neighboring block.
  • the method may further include obtaining a mode index from the video signal, wherein the mode index indicates index information indicating a prediction mode of the current block, and the intra prediction mode for the current block is based on the mode index. It is characterized in that the selection.
  • the present invention provides a device for processing a video signal, when a neighboring block adjacent to a current block is intra coded, generates a prediction block for the neighboring block by using the reconstructed reference pixel of the neighboring block, Determine an improved intra prediction mode of the neighboring block, generate a prediction mode candidate list for the current block based on the improved intra prediction mode, and intra from the prediction mode candidate list
  • An intra prediction unit selecting a prediction mode and performing prediction on the current block based on the intra prediction mode;
  • a reconstruction unit reconstructing the video signal based on the prediction performance result, wherein the improved intra prediction mode indicates a mode for minimizing an error between the predicted block and the reconstructed neighboring block. to provide.
  • the apparatus further comprises a parser for obtaining a mode index from the video signal, the mode index indicates index information indicating the prediction mode of the current block, the intra prediction mode for the current block is It is selected based on the mode index.
  • terms used in the present invention may be replaced for more appropriate interpretation when there are general terms selected to describe the invention or other terms having similar meanings.
  • signals, data, samples, pictures, frames, blocks, etc. may be appropriately replaced and interpreted in each coding process.
  • partitioning, decomposition, splitting, and division 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 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.
  • methods for improving the prediction mode of the neighboring block will be described.
  • 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.
  • 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).
  • a decoded picture buffer unit 250, an inter predictor 260, and an intra predictor 265 may be included.
  • 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.
  • FIG. 3 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.
  • the CTU corresponds to a root node and has the smallest depth (ie, level 0) value.
  • the CTU may not be divided according to the characteristics of the input image. In this case, 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 the 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.
  • FIG. 4 is a diagram for describing a prediction unit according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the PU is 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.
  • FIG. 4A illustrates a PU when an intra prediction mode is used
  • FIG. 4B illustrates a PU when an inter prediction mode is used.
  • one CU may be divided into two types (ie, 2Nx2N or NxN). Can be.
  • N ⁇ N type PU when divided into N ⁇ N type PU, one CU is divided into four PUs, and different prediction blocks are generated for each PU unit.
  • the division of the PU may be performed only when the size of the CB for the luminance component of the CU is the minimum size (that is, the CU is the SCU).
  • one CU has 8 PU types (ie, 2Nx2N, NxN, 2NxN). , Nx2N, nLx2N, nRx2N, 2NxnU, 2NxnD).
  • PU splitting in the form of NxN may be performed only when the size of the CB for the luminance component of the CU is the minimum size (that is, the CU is the SCU).
  • nLx2N, nRx2N, 2NxnU, and 2NxnD types which are Asymmetric Motion Partition (AMP).
  • 'n' means a 1/4 value of 2N.
  • AMP cannot be used when the CU to which the PU belongs is a CU of the minimum size.
  • an optimal partitioning structure of a coding unit (CU), a prediction unit (PU), and a transformation unit (TU) is subjected to the following process to perform a minimum rate-distortion. It can be determined based on the value. For example, looking at an optimal CU partitioning process in a 64x64 CTU, rate-distortion cost can be calculated while partitioning from a 64x64 CU to an 8x8 CU.
  • the specific process is as follows.
  • the partition structure of the optimal PU and TU that generates the minimum rate-distortion value is determined by performing inter / intra prediction, transform / quantization, inverse quantization / inverse transform, and entropy encoding for a 64x64 CU.
  • the 32x32 CU is subdivided into four 16x16 CUs, and a partition structure of an optimal PU and TU that generates a minimum rate-distortion value for each 16x16 CU is determined.
  • a prediction mode is selected in units of PUs, and prediction and reconstruction are performed in units of actual TUs for the selected prediction mode.
  • the TU means a basic unit in which actual prediction and reconstruction are performed.
  • the TU includes a transform block (TB) for a luma component and a TB for two chroma components corresponding thereto.
  • TB transform block
  • the TUs are hierarchically divided into quadtree structures from one CU to be coded.
  • the TU divided from the CU may be divided into smaller lower TUs.
  • the size of the TU may be set to any one of 32 ⁇ 32, 16 ⁇ 16, 8 ⁇ 8, and 4 ⁇ 4.
  • a root node of the quadtree is associated with a CU.
  • the quadtree is split until it reaches a leaf node, and the leaf node corresponds to a TU.
  • the CU may not be divided according to the characteristics of the input image.
  • the CU corresponds to a TU.
  • a node ie, a leaf node
  • TU (a), TU (b), and TU (j) corresponding to nodes a, b, and j are divided once in a CU and have a depth of 1.
  • FIG. 3B TU (a), TU (b), and TU (j) corresponding to nodes a, b, and j are divided once in a CU and have a depth of 1.
  • a node (ie, a leaf node) that is no longer divided in a lower node having a depth of 2 corresponds to a TU.
  • TU (c), TU (h), and TU (i) corresponding to nodes c, h, and i are divided twice in a CU and have a depth of two.
  • a node that is no longer partitioned (ie, a leaf node) in a lower node having a depth of 3 corresponds to a CU.
  • TU (d), TU (e), TU (f), and TU (g) corresponding to nodes d, e, f, and g are divided three times in a CU. Has depth.
  • a TU having a tree structure may be hierarchically divided with predetermined maximum depth information (or maximum level information). Each divided TU may have depth information. Since the depth information indicates the number and / or degree of division of the TU, it may include information about the size of the TU.
  • information indicating whether the corresponding TU is split may be delivered to the decoder.
  • This partitioning information is included in all TUs except the smallest TU. For example, if the value of the flag indicating whether to split is '1', the corresponding TU is divided into four TUs again. If the value of the flag indicating whether to split is '0', the corresponding TU is no longer divided.
  • FIG. 5 to 6 illustrate embodiments to which the present invention is applied.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an intra prediction method
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a prediction direction according to an intra prediction mode.
  • the decoder may derive an intra prediction mode of the current processing block (S501).
  • the prediction direction may have a prediction direction with respect to the position of the reference sample used for the prediction according to the prediction mode.
  • an intra prediction mode having a prediction direction is referred to as an intra_angular prediction mode or an intra directional mode.
  • an intra prediction mode having no prediction direction there are an intra planner (INTRA_PLANAR) prediction mode and an intra DC (INTRA_DC) prediction mode.
  • Table 1 illustrates an intra prediction mode and related names
  • FIG. 6 illustrates a prediction direction according to the intra prediction mode.
  • intra prediction prediction is performed on the current processing block based on the derived prediction mode. Since the reference sample used for the prediction and the specific prediction method vary according to the prediction mode, when the current block is encoded in the intra prediction mode, the decoder may derive the prediction mode of the current block to perform the prediction.
  • the decoder may check whether neighboring samples of the current processing block can be used for prediction and configure reference samples to be used for prediction (S502).
  • neighboring samples of the current processing block are samples adjacent to the left boundary of the current processing block of size nSxnS and a total of 2xnS samples neighboring the bottom-left, top of the current processing block.
  • the decoder can construct reference samples for use in prediction by substituting samples that are not available with the available samples.
  • the decoder may perform filtering of reference samples based on the intra prediction mode (S503).
  • Whether filtering of the reference sample is performed may be determined based on the size of the current processing block.
  • the filtering method of the reference sample may be determined by the filtering flag transmitted from the encoder.
  • the decoder may generate a prediction block for the current processing block based on the intra prediction mode and the reference samples (S504). That is, the decoder predicts the current processing block based on the intra prediction mode derived in the intra prediction mode derivation step S501 and the reference samples obtained through the reference sample configuration step S502 and the reference sample filtering step S503.
  • a block may be generated (ie, predictive sample generation).
  • the left boundary sample ie, the sample in the prediction block adjacent to the left boundary
  • the upper side of the prediction block in step S504.
  • (top) boundary samples i.e., samples in prediction blocks adjacent to the upper boundary
  • filtering may be applied to the left boundary sample or the upper boundary sample in the vertical direction mode and the horizontal mode among the intra directional prediction modes similarly to the INTRA_DC mode.
  • the value of the prediction sample may be derived based on a reference sample located in the prediction direction.
  • a boundary sample which is not located in the prediction direction among the left boundary sample or the upper boundary sample of the prediction block may be adjacent to a reference sample which is not used for prediction. That is, the distance from the reference sample not used for prediction may be much closer than the distance from the reference sample used for prediction.
  • the decoder may adaptively apply filtering to left boundary samples or upper boundary samples depending on whether the intra prediction direction is vertical or horizontal. That is, when the intra prediction direction is the vertical direction, the filtering may be applied to the left boundary samples, and when the intra prediction direction is the horizontal direction, the filtering may be applied to the upper boundary samples.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of encoding an intra prediction mode according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • a current block and a neighboring block to be coded have similar image characteristics.
  • the current block and the neighboring block have a high probability of having the same or similar intra prediction modes.
  • the encoder can use the prediction mode of the neighboring block to encode the prediction mode of the current block.
  • the encoder may identify or derive the prediction mode of the neighboring block (S710).
  • the prediction mode of the current block may be determined based on the prediction mode of the left neighboring block and the prediction mode of the upper neighboring block, and the prediction mode of the corresponding neighboring block may be determined as Most Probable Modes (MPM).
  • MPM may refer to a mode used to prevent loss of overlapping information and improve coding efficiency in consideration of the similarity between the current block and the neighboring block in the intra prediction mode coding. Determining the MPM may be expressed as listing up the most probable modes (MPM) candidate (or MPM list).
  • the encoder may determine whether the prediction mode of the left neighboring block is the same as the prediction mode of the upper neighboring block (S720).
  • the first MPM may be set to the prediction mode of the left neighboring block, and the second MPM is set to the prediction mode of the upper neighboring block.
  • the third MPM may be set to any one of an intra planner mode, an intra DC mode, or an intra vertical mode (S730).
  • the encoder may determine whether the prediction mode of the left neighboring block is less than two (S740).
  • the first MPM may be set to an intra planner mode
  • the second MPM may be set to an intra DC mode
  • the third MPM may be set to an intra vertical mode.
  • the first MPM may be set to the prediction mode of the left neighboring block
  • the second MPM may be set to (prediction mode-1 of the left neighboring block)
  • the third MPM may be set to (prediction mode + 1 of the left neighboring block) (S760).
  • the encoder may determine whether an optimal intra prediction mode to be applied to the current block belongs to the previously configured MPM candidate.
  • the encoder may encode the MPM flag and the MPM index.
  • the MPM flag may indicate whether the intra prediction mode of the current block is derived from neighboring intra predicted blocks (that is, the intra prediction mode of the current block belongs to the MPM).
  • the MPM index may indicate which MPM mode is applied as the intra prediction mode of the current block among the MPM candidates.
  • the encoder may encode the intra prediction mode of the current block.
  • the encoder can use the prediction mode of the neighboring block to encode the prediction mode of the current block, wherein the present invention can provide a method for refine the prediction mode of the neighboring block.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of decoding an intra prediction mode according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the decoder may acquire flag information indicating whether the prediction mode is included in the MPM for the current block (or the current PU) (S810).
  • the flag information may be represented as prev_intra_luma_pred_flag, and the decoder may check whether the prediction mode of the current block is included in the MPM according to the flag information (S820).
  • the decoder may obtain a prediction value for the current block based on the intra prediction mode indicated by the MPM index, and restore the current block by using the prediction value for the current block.
  • the decoder may acquire the residual prediction mode of the current block (S840).
  • the residual prediction mode may mean the remaining prediction mode not included in the MPM, and may be expressed as rem_intra_luma_pred_mode.
  • the residual prediction mode may mean a remaining prediction mode except an intra planner mode, an intra DC mode, and an intra vertical mode.
  • the decoder may obtain a prediction value for the current block based on the intra prediction mode corresponding to the residual prediction mode, and use the same to reconstruct the current block.
  • the MPM when the number of coding modes is N, the minimum bit for expressing this is Log2 (N), whereas the MPM allocates less than the number of intra modes, so that the number of bits of the current block is much smaller. Can express mode.
  • the number of intra prediction modes is 35 and the number of MPMs is 3, 6 bits of information must be transmitted to represent 35 intra prediction modes if the MPM mode is not used at all.
  • the intra prediction mode of the current block is one of the MPM candidates, information can be transmitted using only two bits, except for the three intra prediction modes that can be expressed as MPM even if the MPM mode is not.
  • One mode may be selected from the 32 intra prediction modes, thereby reducing the number of bits.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of encoding a video signal based on a prediction mode refinement of a neighboring block according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 9 illustrates a flowchart of constructing a prediction mode candidate list and then selecting one of the candidates to code an index for the selected candidate.
  • the prediction mode before registering a prediction mode for a neighboring block in a prediction mode candidate list, the prediction mode may be refined and set in the candidate list. In this case, the number of candidates or the index allocation for the candidates may be changed according to the improved prediction mode.
  • the encoder may identify or derive the prediction mode of the neighboring block, and may apply a refinement process to the prediction mode of the neighboring block. (S910).
  • the improvement process will be described in more detail with reference to FIGS. 11 to 15.
  • the encoder may generate a prediction mode candidate list using the improved prediction mode (S920).
  • the encoder may select an optimal prediction mode from the prediction mode candidate list (S930).
  • the optimal prediction mode may mean a prediction mode in which a rate of cost (RD) is minimum with respect to prediction modes included in the prediction mode candidate list.
  • RD rate of cost
  • the encoder may encode a mode index corresponding to the optimal prediction mode (S940).
  • the prediction mode candidate list may correspond to the MPM candidate list
  • the mode index may correspond to the MPM index
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of decoding a video signal based on prediction mode refinement of a neighboring block in an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 10 shows an example of a decoding process, and improves the prediction mode of the neighboring block and generates a candidate list, as in the encoder, and selects the prediction mode from the mode index delivered through the bitstream.
  • the decoder may identify or derive the prediction mode of the neighboring block, and may apply a refinement process to the prediction mode of the neighboring block (S1010).
  • the improvement process will be described in more detail with reference to FIGS. 11 to 15.
  • the decoder may generate a prediction mode candidate list using the improved prediction mode (S1020).
  • the decoder may parse the mode index from the bitstream (S1030).
  • the decoder may select a prediction mode corresponding to the parsed mode index from the prediction mode candidate list (S1040).
  • the decoder may generate a prediction value of the current block based on the selected prediction mode (S1050), and restore the current block by using the prediction value.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a method of improving a prediction mode of a neighboring block according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the present invention provides a method and apparatus to refine the prediction mode of a neighboring block.
  • prediction is performed on prediction mode candidates using at least one of a reconstructed pixel or a neighboring reference pixel of a spatially neighboring block, and a prediction that minimizes the cost indicating similarity to the reconstructed block Provides a way to select a mode.
  • intra prediction may use an intra prediction mode of a neighboring block as a prediction mode of a current block.
  • the intra prediction mode of the neighboring block is determined in terms of minimizing the Rate-Distortion (RD) cost for the block, it may not reflect the exact direction of the pixels. Therefore, when the intra prediction mode of the neighboring block is improved and used to predict the prediction mode of the current block, a more accurate prediction mode can be obtained.
  • RD Rate-Distortion
  • various methods may be applied.
  • the prediction mode of the neighboring block may be improved by using the same.
  • the expression improvement is used, but the present invention is not limited thereto, and terms such as modification, change, and update may be used instead of the improvement.
  • the following shows specific embodiments for improving the prediction mode of a neighboring block.
  • the present invention generates a prediction block using the reconstructed reference pixel R for all intra prediction modes, and selects a prediction mode in which an error value is minimum by measuring an error between the predicted block and the reconstructed neighboring block.
  • the reconstructed reference pixel R may refer to the area shown in FIG. 11.
  • a transform is applied to the error value, the bitrate is predicted from the transform result (for example, the sum of absolute values of the transform coefficients), and then a prediction mode having the lowest rate-distortion (RD) cost is selected. You can also choose.
  • the selected prediction mode may be determined as the prediction mode of the neighboring block.
  • the improvement process may be applied to only some intra prediction modes. That is, the improvement process may be applied only to an intra prediction mode within a preset range or an intra prediction mode having a similar direction from the coded intra prediction mode of the neighboring block.
  • the coded intra prediction mode of a neighboring block is 26 (intra vertical mode)
  • the process can be applied.
  • an improvement process may be selectively applied only to an intra prediction mode that satisfies a specific condition.
  • the improvement process may not be applied.
  • the improvement process may not be applied.
  • the above-described two embodiments may be mixed and applied.
  • the prediction mode of the neighboring block is the intra planner mode or the intra DC mode
  • the first embodiment may be applied, and in the other modes, the second embodiment may be applied.
  • an improvement process may be selectively applied only to an intra prediction mode that satisfies a region condition.
  • the improvement process may not be applied to a neighboring block belonging to the same LCU, but may be applied only to a neighboring block belonging to another LCU.
  • Embodiment 2 may be applied to a neighboring block belonging to the same LCU, and Embodiment 1 may be applied to a neighboring block belonging to another LCU.
  • the region condition may be applied to a unit larger than the prediction unit as well as the LCU.
  • the present invention can apply the improvement process using at least one of the methods of the above embodiments 1 to 4.
  • the prediction mode of the neighboring block is the intra planner mode or the intra DC mode
  • the first embodiment is applied, and in the other modes, the second embodiment is applied or the third embodiment is simultaneously applied. can do.
  • the present invention is not limited thereto and may be inferred by combining other embodiments described herein.
  • FIG. 12 is a diagram for describing a method of improving a prediction mode of a neighboring block when a neighboring block is not intra coded according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • intra prediction or inter prediction may be applied to blocks in a P picture / B picture.
  • the neighboring block may not be an intra coded block.
  • the neighboring block may be an inter block.
  • the present invention can improve the prediction mode of the neighboring block by applying various embodiments as described below.
  • An embodiment of the present invention provides a method of deriving an intra prediction mode through a prediction mode refinement method for an intra prediction block in an inter prediction picture even if the neighboring block is not an intra prediction block.
  • An embodiment of the present invention provides a method of improving a prediction mode of a neighboring block to be suitable for a coding scheme of the current block even when the neighboring block is coded by a coding scheme different from that of the current block.
  • the prediction mode of the neighboring block is the intra prediction mode
  • at least one of the embodiments 1 to 5 described with reference to FIG. 11 may be applied.
  • the intra prediction mode may be used as the prediction mode of the current block.
  • the intra prediction mode having the smallest RD cost may be selected after measuring the rate of RD (Rate-Distortion) for all the intra prediction modes.
  • the prediction mode when a neighboring block is coded by another coding scheme, the prediction mode may be derived to be suitable for the coding scheme of the current block.
  • the other coding scheme may include at least one of a conditional nonlinear transform (CNT), a short distance intra prediction (SDIP), and an adaptive intra prediction coding scheme.
  • CNT conditional nonlinear transform
  • SDIP short distance intra prediction
  • adaptive intra prediction coding scheme an adaptive intra prediction coding scheme.
  • conditional nonlinear transform (CNT) method refers to a method of performing prediction using data most recently reconstructed on a pixel basis with respect to image data including N pixels.
  • Equation 1 the prediction process for the original data (x, Nx1 vector) is performed with reference data x o and Nx1 residual vector. If it can be expressed as a relational expression, the transform coefficients can be obtained from Equations 2 and 3 below.
  • transform coefficients that are not available in the prediction process Leave it unknown and reverse it through the equation It can be referred to as a method of obtaining.
  • the prediction process using the most recently reconstructed pixel data may be described through the F matrix in Equation 1 above.
  • SDIP short distance intra prediction
  • the prediction mode may be used after improving the prediction mode based on the CNT scheme for the neighboring block.
  • the encoder / decoder may generate a prediction block from a neighbor block in a CNT manner, obtain a residual block therefrom, and then select an intra prediction mode that minimizes the energy of the residual block.
  • the above process may be applied to all intra prediction modes.
  • the improvement process may be applied only to an intra prediction mode within a predetermined range or an intra prediction mode having a similar direction based on the intra prediction mode applied to the neighboring block.
  • the process is performed for the prediction modes ((26-3) to (26 + 3)) in the range of (+/-) 3. Can be applied.
  • the prediction mode may be used after improving the prediction mode by intra prediction on the neighboring block.
  • Intra prediction mode can be selected.
  • the enhancement process may be applied only to an intra prediction mode within a preset range or an intra prediction mode having a similar direction.
  • the CNT method supports intra prediction modes 2, 4, 6, and 8, and a neighboring block is coded by the CNT method according to the intra prediction mode 4, only the intra prediction modes 3, 4, 5 are improved. Can be applied.
  • the prediction mode may be used after the prediction mode is improved for the neighboring block based on the SDIP scheme.
  • the PU of the current block may have a rectangular shape as shown in FIG. 12.
  • the intra prediction mode may be improved after assuming that the PU of the neighboring block has a rectangular shape (R).
  • an improvement process may be applied only to an intra prediction mode within a preset range or an intra prediction mode having a similar direction.
  • FIG. 13 is a diagram for describing a method of improving a prediction mode of a neighboring block according to the shape or size of a neighboring block according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • One embodiment of the present invention provides a method for improving a coding mode when the shape and size of a neighboring block are different from the current block.
  • One embodiment of the present invention provides a method of matching a shape or type of a neighboring block with the same shape as the current block or using the original shape (or shape).
  • One embodiment of the present invention provides a method of finding the prediction direction more accurately by setting the width or height of a neighboring block by M or N lines.
  • the shape or size of the neighboring block may be different from the current block.
  • the following embodiments may be applied as a method of setting neighboring blocks to which an improvement process is applied.
  • the present invention can utilize the block shape / size when the original neighboring block is coded as it is. For example, when the current block is an 8x8 block and the neighboring block is a 16x16 block, an improvement process may be performed on the neighbor block having the size of 16x16.
  • the improvement process may be performed after assuming that the shape or size is the same as the current block. For example, after the PU in the neighboring block is set to R in FIG. 12, an improvement process may be performed.
  • a block composed of M horizontal lines or N vertical lines may be set as a neighboring block.
  • the M and N values when the M and N values are set to have a value smaller than the height or width of the current block, the M and N values may be improved to have an intra prediction mode close to the direction near the boundary of the current block.
  • FIG. 14 is a diagram for describing a method of performing intra prediction based on a relationship between block partition information and directionality of a coding mode according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • Intra prediction can be applied to square shaped partition blocks.
  • this method has a small error in predicting a sample located close to the reference sample, but the prediction accuracy may decrease as the distance between the reference sample and the predicted position increases. have.
  • the present invention introduces a method for reducing the distance between the reference sample and the predicted position to compensate for this, and this is called a short distance intra prediction (SDIP) method.
  • SDIP short distance intra prediction
  • the shape of a prediction block in intra prediction may be defined as a rectangle or a line.
  • the prediction error may be further reduced by performing prediction and reconstruction of the inside of the block in smaller rectangular or line units.
  • the prediction and reconstruction processes are performed in units of rectangles or lines rather than squares, there may be a difference in accuracy depending on the prediction direction. For example, as shown in FIG. 14A, when the current block is in the intra vertical mode, dividing the current block into four horizontal directions in consideration of the distance from the reference sample may effectively reduce the prediction error.
  • FIG. 15 illustrates an embodiment to which the present invention is applied and adaptively selects a mode when 1 / M precision is used in an intra prediction mode.
  • the prediction direction has a +/- [0, 2, 5, 9, 13, 17, 21, 26, 32] / 32 angle.
  • the angle represents the difference between the lower row of the PU and the reference row above the PU in the vertical mode, and the difference between the rightmost column and the left reference column of the PU in the horizontal mode. Then, pixel reconstruction is achieved by using linear interpolation of upper or left reference samples with 1/32 pixel accuracy.
  • the present invention can adaptively select at least one of the number of modes or the mode positions in intra prediction.
  • FIG. 15 is an embodiment to which the present invention is applied, and may adaptively select the number L of modes corresponding to an angle within an area corresponding to 45 ° to the right in the intra vertical mode.
  • the present invention provides a method for adaptively selecting a mode number L in intra prediction.
  • the mode number L may be differently selected according to the characteristics of the image of the current block.
  • the characteristic of the image of the current block may be confirmed from surrounding reconstructed samples.
  • a reference sample (or reference array) used in intra prediction may be used.
  • the reference sample may be samples at positions p (-1, -2N + 1) to p (-1, -1) to p (2N-1, -1).
  • the characteristic of the image may be determined by an upper reference array or a left reference array.
  • the present invention is not limited to the upper or left sample array.
  • two rows of top or left sample arrays or more may be used.
  • 16 is a flowchart illustrating a method of improving a prediction mode of a neighboring block according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the video signal processing apparatus to which the present invention is applied may be included or applied to an encoder and / or a decoder.
  • the decoder will be described as an example.
  • the decoder may check the prediction mode or the coding scheme of the current block or the neighboring block.
  • the decoder may generate a prediction block for the neighboring block by using the reconstructed reference pixel of the neighboring block (S1610).
  • the neighboring block includes at least one of a left neighboring block or an upper neighboring block of the current block
  • the reconstructed reference pixel of the neighboring block includes a left boundary pixel, an upper left corner pixel, and an upper boundary pixel adjacent to the neighboring block. It may include at least one of. For example, this may mean the reconstructed reference pixel R of FIG. 11.
  • the decoder may determine an improved intra prediction mode of the neighboring block based on the prediction block (S1620).
  • the improved intra prediction mode may represent a mode for minimizing an error between the prediction block and the reconstructed neighboring block.
  • the prediction block for the neighboring block may be generated for all intra prediction modes.
  • the improved intra prediction mode represents a mode of minimizing an error with the reconstructed neighboring block based on prediction blocks generated for all the intra prediction modes.
  • the prediction block for the neighboring block may be generated for some intra prediction modes.
  • the some intra prediction mode indicates an intra prediction mode within a preset range based on the intra prediction mode of the neighboring block
  • the improved intra prediction mode is based on the prediction blocks generated for the some intra prediction modes. This may represent a mode for minimizing an error with the restored neighboring block.
  • the improved intra prediction mode may be determined as the intra prediction mode of the neighboring block.
  • the improved intra prediction mode may be determined as the intra prediction mode of the neighboring block.
  • the decoder may generate a prediction mode candidate list for the current block based on the improved intra prediction mode (S1630).
  • the decoder may select an intra prediction mode for the current block from the prediction mode candidate list (S1640).
  • the decoder may obtain a mode index from the video signal.
  • the mode index indicates index information indicating a prediction mode of the current block, and in this case, an intra prediction mode for the current block may be selected based on the mode index.
  • the decoder may perform prediction on the current block based on the intra prediction mode (S1650).
  • the decoder may reconstruct the video signal by summing the prediction result value and the decoded residual data.
  • the embodiments described herein may be implemented and performed on a processor, microprocessor, controller, or chip.
  • the functional units illustrated in FIGS. 1 and 2 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 처리하는 방법에 있어서, 현재 블록에 인접한 이웃 블록이 인트라 코딩된 경우, 상기 이웃 블록의 복원된 참조 픽셀을 이용하여 상기 이웃 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 단계; 상기 예측 블록에 기초하여 상기 이웃 블록의 개선된 인트라 예측 모드를 결정하는 단계, 여기서 상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 예측 블록과 복원된 이웃 블록과의 에러를 최소화하는 모드를 나타냄; 상기 개선된 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 예측 모드 후보 리스트를 생성하는 단계; 상기 예측 모드 후보 리스트로부터 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 선택하는 단계; 및 상기 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 예측을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.

Description

비디오 신호의 인코딩, 디코딩 방법 및 장치
본 발명은 비디오 신호의 인코딩/디코딩 방법 및 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로 이웃 블록의 예측 모드를 개선(refine)하는 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 모드를 코딩할 때는 이웃 블록의 예측 모드는 현재 블록의 예측 모드(prediction mode)를 예측하기 위해 이용된다. 이웃 블록의 예측 모드가 정확할수록 현재 블록의 예측 모드에 대한 예측이 정확해질 수 있다. 따라서, 이웃 블록의 예측 모드를 개선할 필요가 있다.
본 발명은 이웃 블록의 예측 모드를 개선(refine)하는 방법을 제안하고자 한다.
본 발명은 이웃 블록의 예측 모드 개선(refine)에 기초하여 새로운 예측 모드 후보 리스트를 생성하는 방법을 제안하고자 한다.
본 발명은 현재 블록의 최적의 예측 모드를 선택하는 방법을 제안하고자 한다.
본 발명은 이웃 블록의 예측 모드 개선을 통해 보다 효율적인 예측 코딩을 수행하는 방법을 제안하고자 한다.
본 발명은 상기 방법들을 수행하기 위한 정보들을 시그널링하는 방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 일실시예는, 공간적으로 이웃한 블록의 복원 픽셀 또는 주변 참조 픽셀 중 적어도 하나를 이용하여 예측 모드 후보들에 대해 예측을 수행하고 복원 블록과 유사성을 나타내는 비용(cost)이 최소가 되는 예측 모드를 선택하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예는, 인터 예측 픽쳐 내에서의 인트라 예측 블록에 대해 그 이웃 블록이 인트라 예측 블록이 아니라 할지라도 예측 모드 개선 (refine) 방법을 통해 인트라 예측 모드를 유도하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예는, 이웃 블록이 현재 블록과 다른 코딩 방식으로 코딩된 경우에도 상기 이웃 블록의 예측 모드를 상기 현재 블록의 코딩 방식에 적합하도록 개선하는 방법을 제공한다. 예를 들어, 다른 코딩 방식이라 함은 CNT(Conditional Nonlinear Transform), SDIP(Short Distance Intra Prediction), 적응적 인트라 예측 코딩 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예는, 이웃 블록의 모양 및 크기가 현재 블록과 다른 경우 코딩 모드를 개선하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예는, 이웃 블록의 모양(shape) 또는 형태(type)을 현재 블록과 동일하게 맞추거나 원래 모양(또는 형태) 그대로 사용하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예는, 이웃 블록의 너비 또는 높이를 M개 또는 N개의 라인만큼으로 설정하여 예측 방향성을 보다 정확히 찾는 방법을 제공한다.
본 발명은 상기 방법들을 수행하기 위한 정보들을 시그널링하는 방법을 제공한다.
본 발명은 이웃 블록의 인트라 예측 모드를 개선한 후 현재 블록의 예측 모드를 예측하기 위해 이용함으로써 보다 정확하게 인트라 예측 모드를 예측할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 정지 영상 또는 동영상을 인트라 예측 모드를 사용해 압축할 때, 공간적으로 이웃한 블록에 대한 예측 모드를 개선하여 예측 모드에 대한 정확성을 높임으로써, 복잡한 영상에 대한 압축 데이터량을 상당히 감소시킬 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, 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인트라 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인트라 예측 모드에 따른 예측 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인트라 예측 모드를 인코딩하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인트라 예측 모드를 디코딩하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 이웃 블록의 예측 모드 개선(refine)에 기초하여 비디오 신호를 인코딩하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 10은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 이웃 블록의 예측 모드 개선(refinement)에 기초하여 비디오 신호를 디코딩하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 11은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 이웃 블록의 예측 모드를 개선(refine)하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 이웃 블록이 인트라 코딩되지 않은 경우 이웃 블록의 예측 모드를 개선(refine)하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 이웃 블록의 형태 또는 크기에 따른 이웃 블록의 예측 모드를 개선(refine)하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 블록 파티션 정보와 코딩 모드의 방향성 간의 관계에 기초하여 인트라 예측을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인트라 예측 모드에서 1/M 정밀도를 갖는 경우 적응적으로 모드를 선택하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 이웃 블록의 예측 모드를 개선하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
본 발명은, 비디오 신호를 처리하는 방법에 있어서, 현재 블록에 인접한 이웃 블록이 인트라 코딩된 경우, 상기 이웃 블록의 복원된 참조 픽셀을 이용하여 상기 이웃 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 단계; 상기 예측 블록에 기초하여 상기 이웃 블록의 개선된 인트라 예측 모드를 결정하는 단계, 여기서 상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 예측 블록과 복원된 이웃 블록과의 에러를 최소화하는 모드를 나타냄; 상기 개선된 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 예측 모드 후보 리스트를 생성하는 단계; 상기 예측 모드 후보 리스트로부터 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 선택하는 단계; 및 상기 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 예측을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
본 발명에서, 상기 이웃 블록에 대한 예측 블록은 모든 인트라 예측 모드에 대해서 생성되고, 상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 모든 인트라 예측 모드에 대해서 생성된 예측 블록들에 기초하여 상기 복원된 이웃 블록과의 에러를 최소화하는 모드를 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 이웃 블록에 대한 예측 블록은 일부 인트라 예측 모드에 대해서 생성되고, 상기 일부 인트라 예측 모드는 상기 이웃 블록의 인트라 예측 모드를 기준으로 기설정된 범위 내의 인트라 예측 모드를 나타내고, 상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 일부 인트라 예측 모드에 대해서 생성된 예측 블록들에 기초하여 상기 복원된 이웃 블록과의 에러를 최소화하는 모드를 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 인트라 플래너 모드, 또는 인트라 DC 모드인 경우, 상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 이웃 블록의 인트라 예측 모드로 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 이웃 블록은 상기 현재 블록의 좌측 이웃 블록 또는 상측 이웃 블록 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 이웃 블록의 복원된 참조 픽셀은 상기 이웃 블록에 인접한 좌측 경계 픽셀, 좌상측 코너 픽셀 및 상측 경계 픽셀 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 좌측 이웃 블록과 상기 상측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 동일한 경우, 상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 이웃 블록의 인트라 예측 모드로 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 비디오 신호로부터 모드 인덱스를 획득하는 단계를 더 포함하되, 상기 모드 인덱스는 상기 현재 블록의 예측 모드를 가리키는 인덱스 정보를 나타내고, 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드는 상기 모드 인덱스에 기초하여 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 비디오 신호를 처리하는 장치에 있어서, 현재 블록에 인접한 이웃 블록이 인트라 코딩된 경우, 상기 이웃 블록의 복원된 참조 픽셀을 이용하여 상기 이웃 블록에 대한 예측 블록을 생성하고, 상기 예측 블록에 기초하여 상기 이웃 블록의 개선된 인트라 예측 모드를 결정하고, 상기 개선된 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 예측 모드 후보 리스트를 생성하고, 상기 예측 모드 후보 리스트로부터 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 선택하고, 상기 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 예측을 수행하는 인트라 예측부; 및 상기 예측 수행 결과값에 기초하여 상기 비디오 신호를 복원하는 복원부를 포함하되, 상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 예측 블록과 복원된 이웃 블록과의 에러를 최소화하는 모드를 나타내는 것을 특징으로 하는 장치를 제공한다.
본 발명에서, 상기 장치는, 상기 비디오 신호로부터 모드 인덱스를 획득하는 파싱부를 더 포함하되, 상기 모드 인덱스는 상기 현재 블록의 예측 모드를 가리키는 인덱스 정보를 나타내고, 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드는 상기 모드 인덱스에 기초하여 선택되는 것을 특징으로 한다.
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, 파티셔닝(partitioning), 분해(decomposition), 스플리팅 (splitting) 및 분할(division) 등의 경우에도 각 코딩 과정에서 적절하게 대체되어 해석될 수 있을 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.
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. 본 발명에서는 이웃 블록의 예측 모드를 개선하는 방법들에 대해 다룰 것이다.
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.
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) 및 인트라 예측부(265)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 3은 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 3을 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 3을 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 3(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 3(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 3(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 혹은 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 3의 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.
도 4는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
PU는 PU가 속하는 CU의 코딩 모드로 인트라 예측 모드가 사용되는지 인터 예측 모드가 사용되는지에 따라 상이하게 분할된다.
도 4(a)는 인트라 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시하고, 도 4(b)는 인터 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시한다.
도 4(a)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2Nx2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 2가지 타입(즉, 2Nx2N 또는 NxN)으로 분할될 수 있다.
여기서, 2Nx2N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU 내에 하나의 PU만이 존재하는 것을 의미한다.
반면, N×N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU는 4개의 PU로 분할되고, 각 PU 단위 별로 서로 다른 예측 블록이 생성된다. 다만, 이러한 PU의 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다.
도 4(b)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2Nx2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 8가지의 PU 타입(즉, 2Nx2N, NxN, 2NxN, Nx2N, nLx2N, nRx2N, 2NxnU, 2NxnD)으로 분할될 수 있다.
인트라 예측과 유사하게, NxN 형태의 PU 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다.
인터 예측에서는 가로 방향으로 분할되는 2NxN 형태 및 세로 방향으로 분할되는 Nx2N 형태의 PU 분할을 지원한다.
또한, 비대칭 움직임 분할(AMP: Asymmetric Motion Partition) 형태인 nLx2N, nRx2N, 2NxnU, 2NxnD 형태의 PU 분할을 지원한다. 여기서, 'n'은 2N의 1/4 값을 의미한다. 다만, AMP는 PU가 속한 CU가 최소 크기의 CU인 경우 사용될 수 없다.
하나의 CTU 내의 입력 영상을 효율적으로 부호화하기 위해 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU), 변환 유닛(TU)의 최적의 분할 구조는 아래와 같은 수행 과정을 거쳐 최소 율-왜곡(Rate-Distortion) 값을 기반으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 64x64 CTU 내 최적의 CU 분할 과정을 살펴보면, 64x64 크기의 CU에서 8x8 크기의 CU까지의 분할 과정을 거치면서 율-왜곡 비용을 계산할 수 있다. 구체적인 과정은 다음과 같다.
1) 64x64 크기의 CU에 대해 인터/인트라 예측, 변환/양자화, 역양자화/역변환 및 엔트로피 인코딩 수행을 통해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
2) 64x64 CU를 32x32 크기의 CU 4개로 분할하고 각 32x32 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
3) 32x32 CU를 16x16 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 16x16 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
4) 16x16 CU를 8x8 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 8x8 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
5) 위의 3)의 과정에서 산출한 16x16 CU의 율-왜곡 값과 위의 4)의 과정에서 산출한 4개 8x8 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 16x16 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 16x16 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.
6) 위의 2)의 과정에서 계산된 32x32 CU의 율-왜곡 값과 위의 5)의 과정에서 획득한 4개 16x16 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 32x32 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 32x32 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.
7) 마지막으로, 위의 1)의 과정에서 계산된 64x64 CU의 율-왜곡 값과 위의 6)의 과정에서 획득한 4개 32x32 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 64x64 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다.
인트라 예측 모드에서, PU 단위로 예측 모드가 선택되고, 선택된 예측 모드에 대해 실제 TU 단위로 예측과 재구성이 수행된다.
TU는 실제 예측과 재구성이 수행되는 기본 단위를 의미한다. TU는 휘도(luma) 성분에 대한 변환 블록(TB: Transform Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 TB를 포함한다.
앞서 도 3의 예시에서 하나의 CTU가 쿼드트리 구조로 분할되어 CU가 생성되는 것과 같이, TU는 코딩하려는 하나의 CU로부터 쿼드트리 구조로 계층적으로 분할된다.
TU는 쿼드트리 구조로 분할되므로 CU로부터 분할된 TU는 다시 더 작은 하위 TU로 분할될 수 있다. HEVC에서는 TU의 크기는 32×32, 16×16, 8×8, 4×4 중 어느 하나로 정해질 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 쿼드트리의 루트 노드(root node)는 CU와 관련된다고 가정한다. 쿼드트리는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할되고, 리프 노드는 TU에 해당한다.
보다 구체적으로 살펴보면, CU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, depth=0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CU은 TU에 해당한다.
CU은 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(depth=1)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 TU(a), TU(b), TU(j)는 CU에서 한 번 분할되었으며, 1의 깊이를 가진다.
1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 퀴드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(즉, depth=2)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 TU(c), TU(h), TU(i)는 CU에서 두 번 분할되었으며, 2의 깊이를 가진다.
또한, 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 3(즉, depth=3)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 TU(d), TU(e), TU(f), TU(g)는 CU에서 3번 분할되었으며, 3의 깊이를 가진다.
트리 구조를 갖는 TU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 TU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 TU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, TU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
하나의 TU에 대하여, 해당 TU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 분할 TU 플래그(split_transform_flag))가 디코더에 전달될 수 있다. 이 분할 정보는 최소 크기의 TU을 제외한 모든 TU에 포함되어 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '1'이면 해당 TU은 다시 4개의 TU으로 나누어지고, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '0'이면 해당 TU은 더 이상 나누어지지 않는다.
도 5 내지 도 6은 본 발명이 적용되는 실시예들로서, 도 5는 인트라 예측 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 인트라 예측 모드에 따른 예측 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 디코더는 현재 처리 블록의 인트라 예측 모드를 유도(derivation)할 수 있다(S501).
인트라 예측에서는 예측 모드에 따라 예측에 사용되는 참조 샘플의 위치에 대한 예측 방향을 가질 수 있다. 본 명세서에서는 예측 방향을 가지는 인트라 예측 모드를 인트라 방향성 예측 모드(Intra_Angular prediction mode) 또는 인트라 방향성 모드라고 한다. 반면, 예측 방향을 가지지 않는 인트라 예측 모드로서, 인트라 플래너(INTRA_PLANAR) 예측 모드, 인트라 DC(INTRA_DC) 예측 모드가 있다.
표 1은 인트라 예측 모드와 관련 명칭에 대하여 예시하고, 도 6은 인트라 예측 모드에 따른 예측 방향을 예시한다.
표 1
인트라 예측 모드(Intra prediction mode) 0관련 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)
인트라 예측에서는 유도되는 예측 모드에 기반하여 현재 처리 블록에 대한 예측을 수행한다. 예측 모드에 따라 예측에 사용되는 참조 샘플과 구체적인 예측 방법이 달라지므로, 현재 블록이 인트라 예측 모드로 인코딩된 경우, 디코더는 예측을 수행하기 위해 현재 블록의 예측 모드를 유도할 수 있다.
디코더는 현재 처리 블록의 주변 샘플들(neighboring samples)이 예측에 사용될 수 있는지 확인하고, 예측에 사용할 참조 샘플들을 구성할 수 있다(S502).
인트라 예측에서 현재 처리 블록의 주변 샘플들은 nSxnS 크기의 현재 처리 블록의 좌측(left) 경계에 인접한 샘플 및 좌하측(bottom-left)에 이웃하는 총 2xnS 개의 샘플들, 현재 처리 블록의 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 우상측(top-right)에 이웃하는 총 2xnS 개의 샘플들 및 현재 처리 블록의 좌상측(top-left)에 이웃하는 1개의 샘플을 의미한다.
그러나, 현재 처리 블록의 주변 샘플들 중 일부는 아직 디코딩되지 않았거나, 이용 가능하지 않을 수 있다. 이 경우, 디코더는 이용 가능한 샘플들로 이용 가능하지 않은 샘플들을 대체(substitution)하여 예측에 사용할 참조 샘플들을 구성할 수 있다.
디코더는 인트라 예측 모드에 기반하여 참조 샘플의 필터링을 수행할 수 있다(S503).
참조 샘플의 필터링 수행 여부는 현재 처리 블록의 크기에 기반하여 결정될 수 있다. 또한, 참조 샘플의 필터링 방법은 인코더로부터 전달되는 필터링 플래그에 의해 결정될 수 있다.
디코더는 인트라 예측 모드와 참조 샘플들에 기반하여 현재 처리 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다(S504). 즉, 디코더는 인트라 예측 모드 유도 단계(S501)에서 유도된 인트라 예측 모드와 참조 샘플 구성 단계(S502)와 참조 샘플 필터링 단계(S503)를 통해 획득한 참조 샘플들에 기반하여 현재 처리 블록에 대한 예측 블록을 생성(즉, 예측 샘플 생성)할 수 있다.
현재 처리 블록이 INTRA_DC 모드로 인코딩된 경우 처리 블록 간의 경계의 불연속성(discontinuity)를 최소화하기 위해, S504 단계에서 예측 블록의 좌측(left) 경계 샘플(즉, 좌측 경계에 인접한 예측 블록 내 샘플)과 상측(top) 경계 샘플(즉, 상측 경계에 인접한 예측 블록 내 샘플)을 필터링할 수 있다.
또한, S504 단계에서 인트라 방향성 예측 모드들 중 수직 방향 모드(vertical mode) 및 수평 방향 모드(horizontal mode)에 대해서도 INTRA_DC 모드와 유사하게 좌측 경계 샘플 또는 상측 경계 샘플에 필터링을 적용할 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 현재 처리 블록이 수직 모드(vertical mode) 또는 수평 모드(horizontal mode)로 인코딩된 경우, 예측 방향에 위치하는 참조 샘플에 기반하여 예측 샘플의 값을 유도할 수 있다. 이때, 예측 블록의 좌측 경계 샘플 또는 상측 경계 샘플 중 예측 방향에 위치하지 않는 경계 샘플이 예측에 사용되지 않는 참조 샘플과 인접할 수 있다. 즉, 예측에 사용되는 참조 샘플과의 거리보다 예측에 사용되지 않는 참조 샘플과의 거리가 훨씬 가까울 수 있다.
따라서, 디코더는 인트라 예측 방향이 수직 방향인지 수평 방향인지에 따라 적응적으로 좌측 경계 샘플들 또는 상측 경계 샘플들에 필터링을 적용할 수 있다. 즉, 인트라 예측 방향이 수직 방향인 경우, 좌측 경계 샘플들에 필터링을 적용하고, 인트라 예측 방향이 수평 방향인 경우, 상측 경계 샘플들에 필터링을 적용할 수 있다.
도 7은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인트라 예측 모드를 인코딩하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
일반적으로 영상에 대한 블록 분할이 되면, 코딩하려는 현재 블록과 이웃 블록은 비슷한 영상 특성을 갖게 된다. 인트라 예측 모드의 경우, 현재 블록과 이웃 블록은 서로 동일하거나 비슷한 인트라 예측 모드를 가질 확률이 높다. 따라서, 인코더는 현재 블록의 예측 모드를 인코딩하기 위해 이웃 블록의 예측 모드를 이용할 수 있다.
먼저, 인코더는 이웃 블록이 인트라 코딩된 경우, 이웃 블록의 예측 모드를 확인 또는 유도할 수 있다(S710).
예를 들어, 좌측 이웃 블록의 예측 모드와 상측 이웃 블록의 예측 모드를 기초로 현재 블록의 예측 모드를 결정할 수 있고, 이때 해당 이웃 블록의 예측 모드를 MPM(Most Probable Modes)으로 결정할 수 있다. 여기서, MPM이라 함은 인트라 예측 모드 코딩시 현재 블록과 이웃 블록의 유사성을 고려하여 중복되는 정보의 손실을 막고 코딩 효율을 향상시키기 위해 이용되는 모드를 의미할 수 있다. MPM을 결정하는 것은, MPM(most probable modes) 후보(또는, MPM 리스트)를 리스트 업(list up)한다고 표현할 수도 있다.
상기 인코더는 상기 좌측 이웃 블록의 예측 모드와 상기 상측 이웃 블록의 예측 모드가 같은지 여부를 확인할 수 있다(S720).
만약, 상기 좌측 이웃 블록의 예측 모드와 상기 상측 이웃 블록의 예측 모드가 같지 않은 경우, 첫번째 MPM은 상기 좌측 이웃 블록의 예측 모드로 설정될 수 있고, 두번째 MPM은 상기 상측 이웃 블록의 예측 모드로 설정될 수 있으며, 세번째 MPM은 인트라 플래너 모드, 인트라 DC 모드, 또는 인트라 수직 모드 중 어느 하나로 설정될 수 있다(S730).
한편, 상기 좌측 이웃 블록의 예측 모드와 상기 상측 이웃 블록의 예측 모드가 같은 경우, 상기 인코더는 상기 좌측 이웃 블록의 예측 모드가 2보다 작은지 여부를 확인할 수 있다(S740).
만약, 상기 좌측 이웃 블록의 예측 모드가 2보다 작은 경우, 첫번째 MPM은 인트라 플래너 모드로 설정될 수 있고, 두번째 MPM은 인트라 DC 모드로 설정될 수 있으며, 세번째 MPM은 인트라 수직 모드로 설정될 수 있다(S750).
한편, 상기 좌측 이웃 블록의 예측 모드가 2보다 작은 않은 경우, 첫번째 MPM은 상기 좌측 이웃 블록의 예측 모드로 설정될 수 있고, 두번째 MPM은 (좌측 이웃 블록의 예측 모드-1)로 설정될 수 있으며, 세번째 MPM은 (좌측 이웃 블록의 예측 모드+1)로 설정될 수 있다(S760).
그리고, 상기 인코더는 현재 블록에 적용될 최적의 인트라 예측 모드가 앞서 구성된 MPM 후보 내에 속하는지 판단할 수 있다.
만약, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 MPM 후보에 속하는 경우, 인코더는 MPM 플래그과 MPM 인덱스를 인코딩할 수 있다. 여기서, MPM 플래그는 현재 블록의 인트라 예측 모드는 주변의 인트라 예측된 블록으로부터 유도(즉, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 MPM 내 속함)되는지 여부를 지시할 수 있다.
또한, MPM 인덱스는 상기 MPM 후보 중에서 현재 블록의 인트라 예측 모드로서 어떠한 MPM 모드가 적용되는지를 나타낼 수 있다.
반면, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 MPM 후보에 속하지 않는 경우, 인코더는 현재 블록의 인트라 예측 모드를 인코딩할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 인코더는 현재 블록의 예측 모드를 인코딩하기 위해 이웃 블록의 예측 모드를 이용할 수 있으며, 이때 본 발명은 이웃 블록의 예측 모드를 개선(refine)하는 방법을 제공할 수 있다.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인트라 예측 모드를 디코딩하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
디코더는 현재 블록(또는 현재 PU)에 대해 예측 모드가 MPM에 포함되어 있는지 여부를 나타내는 플래그 정보를 획득할 수 있다(S810). 예를 들어, 상기 플래그 정보는 prev_intra_luma_pred_flag 로 표시될 수 있으며, 상기 디코더는 상기 플래그 정보에 따라 현재 블록의 예측 모드가 MPM에 포함되어 있는지 여부를 확인할 수 있다(S820).
만약, 상기 현재 블록의 예측 모드가 MPM에 포함되어 있는 경우, 상기 디코더는 MPM 인덱스를 획득할 수 있다(S830). 예를 들어, prev_intra_luma_pred_flag = 1 이면, 상기 디코더는 MPM 인덱스를 획득할 수 있다.
그리고, 상기 디코더는 상기 MPM 인덱스가 가리키는 인트라 예측 모드에 기초하여 현재 블록에 대한 예측값을 획득하고, 이를 이용하여 상기 현재 블록을 복원할 수 있다.
반면, 상기 현재 블록의 예측 모드가 MPM에 포함되어 있지 않은 경우, 상기 디코더는 상기 현재 블록의 잔여 예측 모드를 획득할 수 있다(S840). 여기서, 상기 잔여 예측 모드는 MPM에 포함되지 않은 나머지 예측 모드를 의미할 수 있으며, rem_intra_luma_pred_mode 로 표현할 수 있다. 예를 들어, 상기 잔여 예측 모드는 인트라 플래너 모드, 인트라 DC 모드 및 인트라 수직 모드를 제외한 나머지 예측 모드를 의미할 수 있다.
마찬가지로, 상기 디코더는 상기 잔여 예측 모드에 대응되는 인트라 예측 모드에 기초하여 현재 블록에 대한 예측값을 획득하고, 이를 이용하여 상기 현재 블록을 복원할 수 있다.
위와 같이, MPM을 이용하는 경우, 부호화 모드의 개수가 N개라고 할 때 이를 표현하기 위한 최소한의 비트가 Log2(N)인 반면, MPM은 인트라 모드의 개수보다 적게 할당하기 때문에 훨씬 적은 비트로 현재 블록의 모드를 표현할 수 있다.
예를 들어, 인트라 예측 모드 개수가 35개이고 MPM의 개수는 3개라고 가정하면, 만일 MPM 모드를 전혀 사용하지 않는다면 35개의 인트라 예측 모드를 표현하기 위해서 6 비트의 정보가 전송되어야 한다. 반면, 3개의 MPM을 사용하고 현재 블록의 인트라 예측 모드가 MPM의 후보 중 한 개라면 2 비트만으로 정보 전달이 가능하며, 만약 MPM 모드가 아니더라도 MPM으로 표현할 수 있는 3개의 인트라 예측 모드는 제외하고 나머지 32개의 인트라 예측 모드 중에서 한 개의 모드가 선택될 수 있으므로 비트수를 감소시킬 수 있다.
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 이웃 블록의 예측 모드 개선(refine)에 기초하여 비디오 신호를 인코딩하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
상기 도 9는, 예측 모드 후보 리스트를 구성한 후 후보들 중 하나를 선택하여 선택된 후보에 대한 인덱스를 코딩하는 플로우 차트를 보여준다.
본 발명은, 이웃 블록에 대한 예측 모드를 예측 모드 후보 리스트에 등록하기 전에 해당 예측 모드를 개선(refine)한 후 후보 리스트에 설정할 수 있다. 이 경우, 개선된 예측 모드에 따라 후보들의 수를 변경하거나 후보들에 대한 인덱스 할당을 변경할 수도 있다.
구체적으로 인코딩 과정을 살펴보면, 먼저 인코더는 이웃 블록이 인트라 코딩된 경우, 이웃 블록의 예측 모드를 확인 또는 유도할 수 있고, 상기 이웃 블록의 예측 모드에 대해 개선 과정(refinement process)을 적용할 수 있다(S910). 여기서, 상기 개선 과정은 이하 도 11 내지 도 15에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
상기 인코더는 개선된 예측 모드를 이용하여 예측 모드 후보 리스트를 생성할 수 있다(S920).
상기 인코더는 상기 예측 모드 후보 리스트 중 최적의 예측 모드를 선택할 수 있다(S930). 예를 들어, 상기 최적의 예측 모드는 상기 예측 모드 후보 리스트에 포함된 예측 모드들에 대해 RD(Rate Distortion) 비용이 최소가 되는 예측 모드를 의미할 수 있다.
상기 인코더는 상기 최적의 예측 모드에 대응되는 모드 인덱스를 인코딩할 수 있다(S940).
본 발명의 일실시예로, 상기 예측 모드 후보 리스트는 MPM 후보 리스트에 대응되고, 상기 모드 인덱스는 MPM 인덱스에 대응될 수 있다.
도 10은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 이웃 블록의 예측 모드 개선(refinement)에 기초하여 비디오 신호를 디코딩하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
상기 도 10은 디코딩 과정의 예시를 보여주며, 인코더에서와 동일하게 이웃 블록의 예측 모드를 개선하고 후보 리스트를 생성하게 되며, 비트스트림을 통해 전달된 모드 인덱스로부터 예측 모드를 선택할 수 있다.
구체적으로 살펴보면, 디코더는 이웃 블록의 예측 모드를 확인 또는 유도할 수 있고, 상기 이웃 블록의 예측 모드에 대해 개선 과정(refinement process)을 적용할 수 있다(S1010). 여기서, 상기 개선 과정은 이하 도 11 내지 도 15에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
상기 디코더는 개선된 예측 모드를 이용하여 예측 모드 후보 리스트를 생성할 수 있다(S1020).
한편, 상기 디코더는 비트스트림으로부터 모드 인덱스를 파싱할 수 있다(S1030).
상기 디코더는 상기 예측 모드 후보 리스트로부터 상기 파싱된 모드 인덱스에 대응되는 예측 모드를 선택할 수 있다(S1040).
상기 디코더는 상기 선택된 예측 모드에 기초하여 현재 블록의 예측값 생성하고(S1050), 상기 예측값을 이용하여 상기 현재 블록을 복원할 수 있다.
도 11은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 이웃 블록의 예측 모드를 개선(refine)하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 이웃 블록의 예측 모드를 개선(refine)하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예는, 공간적으로 이웃한 블록의 복원 픽셀 또는 주변 참조 픽셀 중 적어도 하나를 이용하여 예측 모드 후보들에 대해 예측을 수행하고 복원 블록과 유사성을 나타내는 비용(cost)이 최소가 되는 예측 모드를 선택하는 방법을 제공한다.
이웃 블록의 예측 모드 개선 방법
본 발명은, 인트라 예측시 이웃 블록의 인트라 예측 모드를 현재 블록의 예측 모드로 이용할 수 있다. 그러나, 이웃 블록의 인트라 예측 모드는 해당 블록에 대해 RD(Rate-Distortion) 비용을 최소화하는 관점에서 정해졌기 때문에 픽셀들의 정확한 방향성을 반영하지 못할 수 있다. 따라서, 이웃 블록의 인트라 예측 모드를 개선한 후 현재 블록의 예측 모드를 예측하기 위해 이용하면 보다 정확한 예측 모드를 획득할 수 있게 된다.
이웃 블록의 인트라 예측 모드를 개선하는 방법으로는 다양한 방법들이 적용될 수 있다.
일실시예로, 도 11을 살펴보면, 이웃 블록의 복원 픽셀들(R)이 모두 이용가능하기 때문에 이를 이용하여 상기 이웃 블록의 예측 모드를 개선할 수 있다. 본 명세서에서는 개선이라는 표현을 사용하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 개선 대신에 수정, 변경, 업데이트 등의 용어가 대체되어 이용될 수 있다. 다음은 이웃 블록의 예측 모드를 개선하는 구체적인 실시예들을 보여준다.
실시예 1
본 발명은, 모든 인트라 예측 모드에 대해 복원된 참조 픽셀(R)을 이용하여 예측 블록을 생성하고, 상기 예측 블록과 복원된 이웃 블록과의 에러를 측정하여 에러 값이 최소가 되는 예측 모드를 선택할 수 있다. 여기서, 복원된 참조 픽셀(R)은 상기 도 11에 도시된 영역을 의미할 수 있다.
다른 예로, 상기 에러 값에 대해 변환을 적용하고, 변환 결과(예를 들어, 변환 계수들에 대한 절대값의 합)로부터 비트레이트를 예측한 후 RD(Rate-Distortion) 비용이 가장 작은 예측 모드를 선택할 수도 있다.
이렇게 선택된 예측 모드를 이웃 블록의 예측 모드로 결정할 수 있다.
실시예 2
본 발명은, 일부 인트라 예측 모드에 대해서만 개선 과정을 적용할 수 있다. 즉, 이웃 블록의 코딩된 인트라 예측 모드로부터 기설정된 범위 내의 인트라 예측 모드 또는 유사한 방향을 갖는 인트라 예측 모드에 대해서만 개선 과정을 적용할 수 있다.
예를 들어, 이웃 블록의 코딩된 인트라 예측 모드가 26 (인트라 수직 모드)인 경우, (+/-)3의 범위에 있는 예측 모드((26-3)~(26+3))에 대해서 개선 과정을 적용할 수 있다.
실시예 3
본 발명은, 특정 조건을 만족하는 인트라 예측 모드에 대해서만 선별적으로 개선 과정을 적용할 수 있다.
예를 들어, 이웃 블록의 예측 모드가 인트라 플래너 모드, 또는 인트라 DC 모드인 경우에는 개선 과정을 적용하지 않을 수 있다.
다른 예로, 좌측 이웃 블록과 상측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 동일한 경우에는 개선 과정을 적용하지 않을 수 있다.
다른 예로, 앞서 설명한 두 가지 실시예들을 혼합하여 적용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 이웃 블록의 예측 모드가 인트라 플래너 모드, 또는 인트라 DC 모드인 경우에는 상기 실시예 1을 적용하고, 나머지 모드들의 경우에는 상기 실시예 2를 적용할 수 있다.
실시예 4
본 발명은, 영역 조건을 만족하는 인트라 예측 모드에 대해서만 선별적으로 개선 과정을 적용할 수 있다. 예를 들어, 동일한 LCU에 속한 이웃 블록에 대해서는 개선 과정을 적용하지 않고, 다른 LCU에 속한 이웃 블록에 대해서만 개선 과정을 적용할 수 있다.
또한, 상기 두 가지 예를 혼합해서 적용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 동일한 LCU에 속한 이웃 블록에 대해서는 실시예 2를 적용하고, 다른 LCU에 속한 이웃 블록에 대해서는 실시예 1을 적용할 수 있다.
본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 상기 영역 조건은 LCU 뿐만 아니라, 예측 유닛보다 큰 유닛에 대해 적용될 수 있다.
실시예 5
본 발명은, 상기 실시예들 1 내지 4의 방법들 중 적어도 하나를 이용하여 개선 과정을 적용할 수 있다.
예를 들어, 이웃 블록의 예측 모드가 인트라 플래너 모드, 또는 인트라 DC 모드인 경우에는 상기 실시예 1을 적용하고, 나머지 모드들의 경우에는 상기 실시예 2를 적용하거나 또는 실시예 3/4를 동시에 적용할 수 있다.
본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 명세서에서 설명하는 다른 실시예들을 조합하여 유추 적용 가능하다.
도 12는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 이웃 블록이 인트라 코딩되지 않은 경우 이웃 블록의 예측 모드를 개선(refine)하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
인터 예측의 경우, P 픽쳐/B 픽쳐 내 블록들은 인트라 예측 또는 인터 예측이 적용될 수 있다. 여기서, 현재 블록이 인트라 예측 블록인 경우, 이웃 블록이 인트라 코딩된 블록이 아닐 수 있다. 예를 들어, 이웃 블록이 인터 블록일 수 있다.
따라서, 본 발명은 이웃 블록이 인트라 블록이 아닌 경우 아래와 같은 다양한 실시예들을 적용함으로써 이웃 블록의 예측 모드를 개선할 수 있다.
본 발명의 일실시예는, 인터 예측 픽쳐 내에서의 인트라 예측 블록에 대해 그 이웃 블록이 인트라 예측 블록이 아니라 할지라도 예측 모드 개선 (refine) 방법을 통해 인트라 예측 모드를 유도하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예는, 이웃 블록이 현재 블록과 다른 코딩 방식으로 코딩된 경우에도 상기 이웃 블록의 예측 모드를 상기 현재 블록의 코딩 방식에 적합하도록 개선하는 방법을 제공한다.
실시예 1
본 발명은, 이웃 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인 경우, 상기 도 11에서 설명한 실시예들 1 내지 5 중 적어도 하나가 적용될 수 있다.
다른 예로, 이웃 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인 경우, 해당 인트라 예측 모드를 현재 블록의 예측 모드로 이용할 수 있다.
실시예 2
본 발명은, 이웃 블록의 예측 모드가 인터 예측 모드인 경우, 모든 인트라 예측 모드에 대해 RD(Rate-Distortion) 비용을 측정한 후 가장 작은 RD 비용을 갖는 인트라 예측 모드를 선택할 수 있다.
실시예 3
본 발명은, 이웃 블록이 다른 코딩 방식에 의해 코딩된 경우, 현재 블록의 코딩 방식에 적합하도록 예측 모드를 유도할 수 있다.
여기서, 다른 코딩 방식이라 함은 CNT(Conditional Nonlinear Transform), SDIP(Short Distance Intra Prediction), 적응적 인트라 예측 코딩 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
먼저, CNT(Conditional Nonlinear Transform) 방식은 N 개의 픽셀들로 이루어진 영상 데이터에 대해 픽셀 단위로 가장 최근에 복원한 데이터를 이용하여 예측을 수행하는 방법을 의미한다.
픽셀 단위로 가장 최근에 복원한 데이터를 얻기 위해서는 이미 구해진 변환 계수들을 이용하여 역변환(inverse transform)을 수행한 뒤, 레지듀얼(residual) 데이터를 복원한 후 예측 데이터와 더해야 한다. 하지만, 기존의 코딩 방식에서는 N 개의 데이터에 대해 예측이 끝나야만 변환을 적용하여 변환 계수들을 획득할 수 있으므로, 픽셀 단위로 데이터를 복원하는 것이 불가능하다.
그러나, 아래 수학식 1에서와 같이 원본 데이터 (x, Nx1 벡터) 대한 예측 과정이 참조 데이터 xo와 Nx1 레지듀얼 벡터(residual vector)
Figure PCTKR2016011507-appb-I000001
의 관계식으로 표현될 수 있다고 한다면, 아래 수학식 2와 수학식 3로부터 변환 계수를 한 번에 구할 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2016011507-appb-M000001
수학식 2
Figure PCTKR2016011507-appb-M000002
수학식 3
Figure PCTKR2016011507-appb-M000003
즉, 예측 과정에서 이용가능하지 않은 변환 계수들을
Figure PCTKR2016011507-appb-I000002
이라는 미지수로 두고 방정식을 통해 역으로
Figure PCTKR2016011507-appb-I000003
을 획득하는 방법이라 할 수 있다. 가장 최근에 복원한 픽셀 데이터를 이용하여 예측하는 과정은 상기 수학식 1에서의 F 행렬을 통해 기술될 수 있다.
그리고, SDIP(Short Distance Intra Prediction) 방식은 도 14에서 보다 상세히 설명하도록 하고, 적응적 인트라 예측 코딩 방식은 도 15에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
이하에서는, 이웃 블록이 다른 코딩 방식에 의해 코딩된 경우, 현재 블록의 코딩 방식에 적합하도록 예측 모드를 유도하는 방법에 대한 구체적인 실시예들을 설명하도록 한다.
실시예 (3-1)
본 발명은, 현재 블록을 CNT 방식으로 코딩하려고 하고 이웃 블록이 인트라 코딩된 경우, 이웃 블록에 대해 CNT 방식에 기초하여 예측 모드를 개선한 후 해당 예측 모드를 이용할 수 있다.
먼저, 인코더/디코더는 이웃 블록에 대해 CNT 방식으로 예측 블록을 생성하고 이로부터 잔차 블록(residual block)을 획득한 후, 상기 잔차 블록의 에너지를 최소로 하는 인트라 예측 모드를 선택할 수 있다. 이때, 모든 인트라 예측 모드에 대해 위 과정을 적용할 수 있다. 또는, 상기 이웃 블록에 적용된 인트라 예측 모드를 기초로 기설정된 범위 내의 인트라 예측 모드 또는 유사한 방향을 갖는 인트라 예측 모드에 대해서만 개선 과정을 적용할 수 있다.
예를 들어, 이웃 블록에 적용된 인트라 예측 모드가 26 (인트라 수직 모드)인 경우, (+/-)3의 범위에 있는 예측 모드((26-3)~(26+3))에 대해서 상기 과정을 적용할 수 있다.
실시예 (3-2)
본 발명은, 현재 블록을 인트라 예측으로 코딩하려고 하고 이웃 블록이 CNT 방식으로 코딩되었을 때, 이웃 블록에 대해 인트라 예측 방식으로 예측 모드를 개선한 후 해당 예측 모드를 이용할 수 있다.
예를 들어, 이웃 블록에 대한 복원 픽셀들과 상기 이웃 블록의 주변 참조 픽셀들을 이용하여 각 인트라 예측 모드 별로 예측 블록을 생성한 후, 이웃 블록에 대한 복원 픽셀들과 상기 예측 블록의 에러를 최소로 인트라 예측 모드를 선택할 수 있다.
일실시예로, 상기 CNT 방식에서 지원되는 인트라 예측 모드가 특정 인트라 예측 모드에 한정된 경우, 기설정된 범위 내의 인트라 예측 모드 또는 유사한 방향을 갖는 인트라 예측 모드에 대해서만 개선 과정을 적용할 수 있다.
예를 들어, CNT 방식에서 인트라 예측 모드 2, 4, 6, 8 을 지원하고, 이웃 블록이 인트라 예측 모드 4에 따라 CNT 방식으로 코딩된 경우, 인트라 예측 모드 3,4,5 에 대해서만 상기 개선 과정을 적용할 수 있다.
실시예 (3-3)
본 발명은, 현재 블록을 SDIP 방식으로 코딩하려고 하고, 이웃 블록이 인트라 코딩된 경우, 상기 이웃 블록에 대해 SDIP 방식에 기초하여 예측 모드를 개선한 후 해당 예측 모드를 이용할 수 있다.
상기 현재 블록을 SDIP 방식으로 코딩하려는 경우, 상기 현재 블록의 PU는 상기 도 12에서와 같이 직사각형 형태일 수 있다. 이때, 상기 이웃 블록의 PU를 직사각형 형태(R)로 가정한 후 인트라 예측 모드를 개선할 수 있다.
또한, 상기 SDIP 방식에서 지원되는 인트라 예측 모드가 특정 인트라 예측 모드에 한정된 경우, 기설정된 범위 내의 인트라 예측 모드 또는 유사한 방향을 갖는 인트라 예측 모드에 대해서만 개선 과정을 적용할 수 있다.
도 13은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 이웃 블록의 형태 또는 크기에 따른 이웃 블록의 예측 모드를 개선(refine)하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일실시예는, 이웃 블록의 모양 및 크기가 현재 블록과 다른 경우 코딩 모드를 개선하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예는, 이웃 블록의 모양(shape) 또는 형태(type)을 현재 블록과 동일하게 맞추거나 원래 모양(또는 형태) 그대로 사용하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예는, 이웃 블록의 너비 또는 높이를 M개 또는 N개의 라인만큼으로 설정하여 예측 방향성을 보다 정확히 찾는 방법을 제공한다.
상기 도 13에서와 같이, 이웃 블록의 형태 또는 크기는 현재 블록과 다를 수 있다. 이러한 경우, 개선 과정을 적용할 이웃 블록들을 설정하는 방법으로 다음과 같은 실시예들이 적용될 수 있다.
실시예 1
본 발명은, 원래 이웃 블록이 코딩되었을 때의 블록 형태/크기를 그대로 이용할 수 있다. 예를 들어, 현재 블록이 8x8 블록이고 이웃 블록이 16x16 블록인 경우, 상기 16x16 크기의 이웃 블록에 대해 개선 과정을 수행할 수 있다.
실시예 2
본 발명은, 이웃 블록의 형태 또는 크기가 현재 블록과 다른 경우, 현재 블록과 동일한 형태 또는 크기로 가정한 후 개선 과정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 도 12에서 이웃 블록 내 PU를 R과 같이 설정한 후에 개선 과정을 수행할 수 있다.
실시예 3
본 발명은, 상기 도 13에서와 같이, M개의 가로 라인 또는 N개의 세로 라인으로 이루어진 블록을 이웃 블록으로 설정할 수 있다. 여기서, M, N 값은 현재 블록의 높이 또는 너비보다 작은 값을 갖도록 설정하게 되면, 상기 현재 블록의 경계 근처에서의 방향성과 가까운 인트라 예측 모드를 갖도록 개선할 수 있다.
도 14는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 블록 파티션 정보와 코딩 모드의 방향성 간의 관계에 기초하여 인트라 예측을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
상기 도 14에서는, 앞서 설명한 실시예들에 적용될 수 있는 SDIP 방식을 설명한다.
인트라 예측은 정사각형 모양의 파티션 블록에 적용될 수 있다. 그러나, 이러한 방법은, 참조 샘플(reference sample)과 근접한 위치의 샘플을 예측할 때는 오차가 적지만, 참조 샘플(reference sample)과 예측되는 위치(predicted position)와의 거리가 증가함에 따라 예측 정확도가 떨어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 이를 보완하기 위해 참조 샘플(reference sample)과 예측되는 위치(predicted position)와의 거리를 줄일 수 있는 방법을 소개하며, 이를 SDIP(short distance intra prediction) 방식이라 부르기로 한다.
본 발명의 일실시예로, 인트라 예측시 예측 블록(prediction block)의 모양은 직사각형(Rectangular) 또는 라인(Line)으로 정의될 수 있다. 이와 같이, 블록의 내부를 더 작은 직사각형(Rectangular) 또는 라인(Line) 단위로 예측 및 복원을 수행함으로써, 예측 오차를 더 줄일 수 있다.
본 발명에서는, 정사각형이 아닌 직사각형(Rectangular) 또는 라인(Line) 단위로 예측과 복원 과정이 진행되기 때문에, 예측 방향에 따라 정확도의 차이가 있을 수 있다. 예를 들어, 도 14(a)와 같이 현재 블록이 인트라 수직 모드인 경우, 참조 샘플과의 거리를 고려하여 상기 현재 블록을 4개의 수평 방향으로 분할하는 것이 예측 오차를 효과적으로 줄일 수 있다.
다른 예로, 도 14(b)와 같이 현재 블록이 인트라 수평 모드인 경우, 참조 샘플과의 거리가 상단 보다는 좌측과 가깝도록 상기 현재 블록을 수직 방향으로 분할하는 것이 예측 오차를 효과적으로 줄일 수 있다.
도 15는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인트라 예측 모드에서 1/M 정밀도를 갖는 경우 적응적으로 모드를 선택하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
상기 도 15에서는, 앞서 설명한 실시예들에 적용될 수 있는 적응적 인트라 예측 코딩 방식을 설명한다.
인트라 예측에 있어서, 예측 방향은 +/- [0, 2, 5, 9, 13, 17, 21, 26, 32]/32 각도를 갖는다. 상기 각도는, 수직 모드의 경우 PU의 하측 행(row)과 PU 위의 참조 행 간의 차이를 나타내고, 수평 모드의 경우 PU의 최우측 열(column)과 좌측 참조 열의 차이를 나타낸다. 그리고, 1/32 픽셀 정확도의 상측 또는 좌측 참조 샘플들의 선형 보간을 이용함으로써 픽셀 복원이 이루어진다.
본 발명은, 인트라 예측에 있어서 모드 개수 또는 모드 위치 중 적어도 하나를 적응적으로 선택할 수 있다. 예를 들어, 도 15는 본 발명이 적용되는 하나의 일실시예로, 인트라 수직 모드에서 우측 45°에 해당하는 영역 내에서 각도에 대응되는 모드의 개수 L을 적응적으로 선택할 수 있다.
도 15(a)의 경우, 인트라 수직 모드에서 우측 45°에 해당하는 영역 2N에 대해 1/32 정확도를 가지는 임의의 8개 모드를 선택한 예를 나타내고, 도 15(b)의 경우, 인트라 수직 모드에서 우측 45°에 해당하는 영역 2N에 대해 1/M 정확도(예를 들어, M=32)를 가지는 L개 모드를 선택한 예를 나타낸다.
본 발명은, 인트라 예측에서, 모드 개수 L을 적응적으로 선택하는 방법을 제공한다. 예를 들어, 모드 개수 L은 현재 블록의 영상의 특성에 따라 다르게 선택될 수 있다. 이때, 현재 블록의 영상의 특성은 주변의 복원된 샘플(reconstructed sample)들로부터 확인될 수 있다.
상기 주변의 복원된 샘플(reconstructed sample)들로는 인트라 예측에서 이용되는 참조 샘플(또는 참조 어레이)이 이용될 수 있다. 예를 들어, 참조 샘플은 p(-1, -2N+1) ~ p(-1,-1) ~ p(2N-1, -1) 의 위치에 있는 샘플들일 수 있다.
상기 영상의 특성은 상측 참조 어레이 또는 좌측 참조 어레이에 의해 결정될 수 있다. 다만, 본 발명은 상기 상측 또는 좌측 샘플 어레이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 두줄의 상측 또는 좌측 샘플 어레이 또는 그 이상의 영역이 이용될 수도 있다.
도 16은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 이웃 블록의 예측 모드를 개선하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
본 발명이 적용되는 비디오 신호 처리 장치는 인코더 및/또는 디코더에 포함 또는 적용될 수 있다. 이하, 디코더를 예로 들어 설명하도록 한다.
먼저, 디코더는 현재 블록 또는 이웃 블록의 예측 모드 또는 코딩 방식을 확인할 수 있다.
상기 확인 결과, 상기 이웃 블록이 인트라 코딩된 경우, 상기 디코더는 상기 이웃 블록의 복원된 참조 픽셀을 이용하여 상기 이웃 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다(S1610). 여기서, 상기 이웃 블록은 상기 현재 블록의 좌측 이웃 블록 또는 상측 이웃 블록 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 이웃 블록의 복원된 참조 픽셀은 상기 이웃 블록에 인접한 좌측 경계 픽셀, 좌상측 코너 픽셀 및 상측 경계 픽셀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도 11의 복원된 참조 픽셀(R)을 의미할 수 있다.
상기 디코더는 상기 예측 블록에 기초하여 상기 이웃 블록의 개선된 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다(S1620). 여기서 상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 예측 블록과 복원된 이웃 블록과의 에러를 최소화하는 모드를 나타낼 수 있다.
일실시예로, 상기 이웃 블록에 대한 예측 블록은 모든 인트라 예측 모드에 대해서 생성될 수 있다. 이 경우, 상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 모든 인트라 예측 모드에 대해서 생성된 예측 블록들에 기초하여 상기 복원된 이웃 블록과의 에러를 최소화하는 모드를 나타낸다.
일실시예로, 상기 이웃 블록에 대한 예측 블록은 일부 인트라 예측 모드에 대해서 생성될 수 있다. 이 경우, 상기 일부 인트라 예측 모드는 상기 이웃 블록의 인트라 예측 모드를 기준으로 기설정된 범위 내의 인트라 예측 모드를 나타내고, 상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 일부 인트라 예측 모드에 대해서 생성된 예측 블록들에 기초하여 상기 복원된 이웃 블록과의 에러를 최소화하는 모드를 나타낼 수 있다.
일실시예로, 상기 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 인트라 플래너 모드, 또는 인트라 DC 모드인 경우, 상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 이웃 블록의 인트라 예측 모드로 결정될 수 있다.
일실시예로, 상기 좌측 이웃 블록과 상기 상측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 동일한 경우, 상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 이웃 블록의 인트라 예측 모드로 결정될 수 있다.
상기 디코더는 상기 개선된 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 예측 모드 후보 리스트를 생성할 수 있다(S1630).
상기 디코더는 상기 예측 모드 후보 리스트로부터 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 선택할 수 있다(S1640).
일실시예로, 상기 디코더는 상기 비디오 신호로부터 모드 인덱스를 획득할 수 있다. 여기서, 상기 모드 인덱스는 상기 현재 블록의 예측 모드를 가리키는 인덱스 정보를 나타내고, 이 경우 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드는 상기 모드 인덱스에 기초하여 선택될 수 있다.
상기 디코더는 상기 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 예측을 수행할 수 있다(S1650).
상기 디코더는 상기 예측 결과 값과 디코딩된 레지듀얼 데이터를 합산하여 비디오 신호를 복원할 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 및 도 2에서 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 (14)

  1. 비디오 신호를 처리하는 방법에 있어서,
    현재 블록에 인접한 이웃 블록이 인트라 코딩된 경우, 상기 이웃 블록의 복원된 참조 픽셀을 이용하여 상기 이웃 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 단계;
    상기 예측 블록에 기초하여 상기 이웃 블록의 개선된 인트라 예측 모드를 결정하는 단계, 여기서 상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 예측 블록과 복원된 이웃 블록과의 에러를 최소화하는 모드를 나타냄;
    상기 개선된 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 예측 모드 후보 리스트를 생성하는 단계;
    상기 예측 모드 후보 리스트로부터 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 선택하는 단계; 및
    상기 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 예측을 수행하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이웃 블록에 대한 예측 블록은 모든 인트라 예측 모드에 대해서 생성되고,
    상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 모든 인트라 예측 모드에 대해서 생성된 예측 블록들에 기초하여 상기 복원된 이웃 블록과의 에러를 최소화하는 모드를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이웃 블록에 대한 예측 블록은 일부 인트라 예측 모드에 대해서 생성되고, 상기 일부 인트라 예측 모드는 상기 이웃 블록의 인트라 예측 모드를 기준으로 기설정된 범위 내의 인트라 예측 모드를 나타내고,
    상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 일부 인트라 예측 모드에 대해서 생성된 예측 블록들에 기초하여 상기 복원된 이웃 블록과의 에러를 최소화하는 모드를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 인트라 플래너 모드, 또는 인트라 DC 모드인 경우, 상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 이웃 블록의 인트라 예측 모드로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이웃 블록은 상기 현재 블록의 좌측 이웃 블록 또는 상측 이웃 블록 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 이웃 블록의 복원된 참조 픽셀은 상기 이웃 블록에 인접한 좌측 경계 픽셀, 좌상측 코너 픽셀 및 상측 경계 픽셀 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 좌측 이웃 블록과 상기 상측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 동일한 경우, 상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 이웃 블록의 인트라 예측 모드로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 비디오 신호로부터 모드 인덱스를 획득하는 단계
    를 더 포함하되,
    상기 모드 인덱스는 상기 현재 블록의 예측 모드를 가리키는 인덱스 정보를 나타내고,
    상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드는 상기 모드 인덱스에 기초하여 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 비디오 신호를 처리하는 장치에 있어서,
    현재 블록에 인접한 이웃 블록이 인트라 코딩된 경우, 상기 이웃 블록의 복원된 참조 픽셀을 이용하여 상기 이웃 블록에 대한 예측 블록을 생성하고, 상기 예측 블록에 기초하여 상기 이웃 블록의 개선된 인트라 예측 모드를 결정하고, 상기 개선된 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 예측 모드 후보 리스트를 생성하고, 상기 예측 모드 후보 리스트로부터 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 선택하고, 상기 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 예측을 수행하는 인트라 예측부; 및
    상기 예측 수행 결과값에 기초하여 상기 비디오 신호를 복원하는 복원부
    를 포함하되,
    상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 예측 블록과 복원된 이웃 블록과의 에러를 최소화하는 모드를 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이웃 블록에 대한 예측 블록은 모든 인트라 예측 모드에 대해서 생성되고,
    상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 모든 인트라 예측 모드에 대해서 생성된 예측 블록들에 기초하여 상기 복원된 이웃 블록과의 에러를 최소화하는 모드를 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 이웃 블록에 대한 예측 블록은 일부 인트라 예측 모드에 대해서 생성되고, 상기 일부 인트라 예측 모드는 상기 이웃 블록의 인트라 예측 모드를 기준으로 기설정된 범위 내의 인트라 예측 모드를 나타내고,
    상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 일부 인트라 예측 모드에 대해서 생성된 예측 블록들에 기초하여 상기 복원된 이웃 블록과의 에러를 최소화하는 모드를 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 인트라 플래너 모드, 또는 인트라 DC 모드인 경우, 상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 이웃 블록의 인트라 예측 모드로 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 이웃 블록은 상기 현재 블록의 좌측 이웃 블록 또는 상측 이웃 블록 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 이웃 블록의 복원된 참조 픽셀은 상기 이웃 블록에 인접한 좌측 경계 픽셀, 좌상측 코너 픽셀 및 상측 경계 픽셀 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 좌측 이웃 블록과 상기 상측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 동일한 경우, 상기 개선된 인트라 예측 모드는 상기 이웃 블록의 인트라 예측 모드로 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제8항에 있어서, 상기 장치는,
    상기 비디오 신호로부터 모드 인덱스를 획득하는 파싱부
    를 더 포함하되,
    상기 모드 인덱스는 상기 현재 블록의 예측 모드를 가리키는 인덱스 정보를 나타내고,
    상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드는 상기 모드 인덱스에 기초하여 선택되는 것을 특징으로 하는 장치.
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