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WO2024136153A1 - 단방향 및 양예측에 적용 가능한 디코더 측 움직임벡터 보정을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

단방향 및 양예측에 적용 가능한 디코더 측 움직임벡터 보정을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Publication number
WO2024136153A1
WO2024136153A1 PCT/KR2023/018550 KR2023018550W WO2024136153A1 WO 2024136153 A1 WO2024136153 A1 WO 2024136153A1 KR 2023018550 W KR2023018550 W KR 2023018550W WO 2024136153 A1 WO2024136153 A1 WO 2024136153A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
motion vector
subblock
block
mode
current block
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/018550
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
전병우
임종훈
이지환
이유진
허진
박승욱
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
성균관대학교 산학협력단
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
Priority claimed from KR1020230157303A external-priority patent/KR20240099018A/ko
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사, 성균관대학교 산학협력단 filed Critical 현대자동차주식회사
Publication of WO2024136153A1 publication Critical patent/WO2024136153A1/ko

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    • H04N19/577—Motion compensation with bidirectional frame interpolation, i.e. using B-pictures
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    • H04N19/593—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving spatial prediction techniques

Definitions

  • the present disclosure relates to a video coding method and device using decoder-side motion vector correction applicable to one-way and two-way prediction.
  • video data Since video data has a larger amount of data than audio data or still image data, it requires a lot of hardware resources, including memory, to store or transmit it without processing for compression.
  • an encoder when storing or transmitting video data, an encoder is used to compress the video data and store or transmit it, and a decoder receives the compressed video data, decompresses it, and plays it.
  • video compression technologies include H.264/AVC, HEVC (High Efficiency Video Coding), and VVC (Versatile Video Coding), which improves coding efficiency by about 30% or more compared to HEVC.
  • DMVR Decoder-side Motion Vector Refinement
  • CU Coding Unit
  • BM Bilateral Matching
  • the decoder searches the surroundings of the reference block based on the motion vectors of the initial CU, and searches for motion vectors that minimize the degree of distortion of the two reference blocks based on the BM.
  • Figure 6 shows existing DMVR technology.
  • mvL0 and mvL1 represent motion vectors in the L0 and L1 directions in CU units, respectively, derived according to the regular merge/skip mode.
  • mvL0' and mvL1' represent a subblock-unit motion vector obtained by correcting mvL0 by MVdiff and a subblock-unit motion vector obtained by correcting mvL1 by -MVdiff, respectively.
  • BM-based motion vector correction uses the two motion vectors mvL0 and mvL1 symmetrically to create final movements of mvL0' and mvL1' that minimize the distortion between the prediction signal obtained from the L0 reference picture and the prediction signal obtained from the L1 reference picture. Guided by vectors. That is, mvL0' and mvL1', which minimize distortion between the block indicated by mvL0' in the L0 reference picture and the block indicated by mvL1' in the L1 reference picture, are determined as the final motion vectors.
  • the distortion between two blocks is based on a cost function such as MSE (Mean Square Error), SSE (Sum of Square Error), SAD (Sum of Absolute Difference), SATD (Sum of Absolute Transform Difference), etc. can be calculated.
  • MSE Mean Square Error
  • SSE Sum of Square Error
  • SAD Sum of Absolute Difference
  • SATD Sum of Absolute Transform Difference
  • the conventional DMVR technology described above can be applied when the current picture is temporally located at the exact center of two reference pictures.
  • the conventional DMVR technology cannot correct the motion vector. I can't. Therefore, in order to improve video coding efficiency and video quality, it is necessary to consider ways to further expand the utility of DMVR technology.
  • the present disclosure provides an intra predictor or two motions generated by intra prediction of the current block in unidirectional prediction using one reference picture or bi-prediction in which the current picture is not temporally located in the exact center of the two reference pictures.
  • the purpose is to provide a video coding method and device that corrects motion vectors at the decoder using the ratio of vector sizes.
  • a method of restoring a current block performed by an image decoding apparatus includes generating an intra prediction block of the current block using an intra prediction mode; Decoding motion information of the current block from a bitstream according to an inter prediction method, wherein the motion information is a unidirectional motion vector or a positive motion vector, and the positive motion vectors are a first motion vector and a second motion vector. Including; Splitting the current block into subblocks; and checking the motion information, wherein when the motion information is the unidirectional motion vector, searching for a subblock in the search range that has the minimum difference from a subblock that intra predicted each subblock of the current block. Step, wherein the search range exists within a reference picture including a reference block indicated by the unidirectional motion vector; and correcting the unidirectional motion vector for each subblock with a motion vector indicating the subblock with the minimum difference.
  • a method of encoding a current block performed by an image encoding apparatus includes: generating an intra prediction block of the current block using an intra prediction mode; Determining motion information of the current block according to an inter prediction method, where the motion information is a unidirectional motion vector or a bi-predictive motion vector, and the bi-predictive motion vectors include a first motion vector and a second motion vector. ; Splitting the current block into subblocks; and checking the motion information, wherein when the motion information is the unidirectional motion vector, searching for a subblock in the search range that has the minimum difference from a subblock that intra predicted each subblock of the current block. Step, wherein the search range exists within a reference picture including a reference block indicated by the unidirectional motion vector; and correcting the unidirectional motion vector for each subblock with a motion vector indicating the subblock with the minimum difference.
  • a computer-readable recording medium stores a bitstream generated by an image encoding method, the image encoding method comprising: generating an intra prediction block of the current block using an intra prediction mode. ; determining motion information of the current block according to an inter prediction method, where the motion information is a unidirectional motion vector or a bi-prediction motion vector; Splitting the current block into subblocks; and checking the motion information, wherein when the motion information is the unidirectional motion vector, searching for a subblock in the search range that has the minimum difference from a subblock that intra predicted each subblock of the current block. Step, wherein the search range exists within a reference picture including a reference block indicated by the unidirectional motion vector; and correcting the unidirectional motion vector for each subblock with a motion vector indicating the subblock with the minimum difference.
  • the current block is generated by intra-prediction in uni-prediction using one reference picture or bi-prediction in which the current picture is not temporally located in the exact center of the two reference pictures.
  • FIG. 1 is an exemplary block diagram of a video encoding device that can implement the techniques of the present disclosure.
  • Figure 2 is a diagram to explain a method of dividing a block using the QTBTTT (QuadTree plus BinaryTree TernaryTree) structure.
  • 3A and 3B are diagrams showing a plurality of intra prediction modes including wide-angle intra prediction modes.
  • Figure 4 is an example diagram of neighboring blocks of the current block.
  • Figure 5 is an example block diagram of a video decoding device that can implement the techniques of the present disclosure.
  • Figure 6 is an example diagram showing DMVR (Decoder-side Motion Vector Refinement) technology.
  • Figure 7 is a flowchart showing the operation of DMVR technology.
  • Figures 8A to 8C are illustrations showing cases where conventional DMVR technology cannot be applied.
  • FIG. 9 is an exemplary diagram illustrating correction of a unidirectional predicted motion vector according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIGS. 10A and 10B are exemplary diagrams illustrating correction of a unidirectional predicted motion vector according to Geometric Partitioning Mode (GPM) according to an embodiment of the present disclosure.
  • GPS Geometric Partitioning Mode
  • FIG. 11 is an example diagram illustrating correction of a unidirectionally predicted motion vector for each subblock, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is an exemplary diagram illustrating correction of a bidirectional predicted motion vector according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 13 is an example diagram showing correction of a bidirectional predicted motion vector according to another embodiment of the present disclosure.
  • Figure 14 is an example diagram showing correction of a bidirectional predicted motion vector according to another embodiment of the present disclosure.
  • Figure 15 is a flowchart showing a method for encoding a current block by an image encoding device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a flowchart showing a method by which an image decoding device restores a current block, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is an exemplary block diagram of a video encoding device that can implement the techniques of the present disclosure.
  • the video encoding device and its sub-configurations will be described with reference to the illustration in FIG. 1.
  • the image encoding device includes a picture division unit 110, a prediction unit 120, a subtractor 130, a transform unit 140, a quantization unit 145, a rearrangement unit 150, an entropy encoding unit 155, and an inverse quantization unit. It may be configured to include (160), an inverse transform unit (165), an adder (170), a loop filter unit (180), and a memory (190).
  • Each component of the video encoding device may be implemented as hardware or software, or may be implemented as a combination of hardware and software. Additionally, the function of each component may be implemented as software and a microprocessor may be implemented to execute the function of the software corresponding to each component.
  • One image consists of one or more sequences including a plurality of pictures. Each picture is divided into a plurality of regions and encoding is performed for each region. For example, one picture is divided into one or more tiles and/or slices. Here, one or more tiles can be defined as a tile group. Each tile or/slice is divided into one or more Coding Tree Units (CTUs). And each CTU is divided into one or more CUs (Coding Units) by a tree structure. Information applied to each CU is encoded as the syntax of the CU, and information commonly applied to CUs included in one CTU is encoded as the syntax of the CTU.
  • CTUs Coding Tree Units
  • information commonly applied to all blocks within one slice is encoded as the syntax of the slice header, and information applied to all blocks constituting one or more pictures is a picture parameter set (PPS) or picture parameter set. Encoded in the header. Furthermore, information commonly referenced by multiple pictures is encoded in a sequence parameter set (SPS). And, information commonly referenced by one or more SPSs is encoded in a video parameter set (VPS). Additionally, information commonly applied to one tile or tile group may be encoded as the syntax of a tile or tile group header. Syntax included in the SPS, PPS, slice header, tile, or tile group header may be referred to as high level syntax.
  • the picture division unit 110 determines the size of the CTU.
  • Information about the size of the CTU (CTU size) is encoded as SPS or PPS syntax and transmitted to the video decoding device.
  • the picture division unit 110 divides each picture constituting the image into a plurality of CTUs with a predetermined size and then recursively divides the CTUs using a tree structure. .
  • the leaf node in the tree structure becomes the CU, the basic unit of encoding.
  • the tree structure is QuadTree (QT), in which the parent node is divided into four child nodes (or child nodes) of the same size, or BinaryTree, in which the parent node is divided into two child nodes. , BT), or a TernaryTree (TT) in which the parent node is divided into three child nodes in a 1:2:1 ratio, or a structure that mixes two or more of these QT structures, BT structures, and TT structures.
  • QTBT QuadTree plus BinaryTree
  • QTBTTT QuadTree plus BinaryTree TernaryTree
  • BTTT may be combined and referred to as MTT (Multiple-Type Tree).
  • Figure 2 is a diagram to explain a method of dividing a block using the QTBTTT structure.
  • the CTU can first be divided into a QT structure. Quadtree splitting can be repeated until the size of the splitting block reaches the minimum block size (MinQTSize) of the leaf node allowed in QT.
  • the first flag (QT_split_flag) indicating whether each node of the QT structure is split into four nodes of the lower layer is encoded by the entropy encoder 155 and signaled to the image decoding device. If the leaf node of QT is not larger than the maximum block size (MaxBTSize) of the root node allowed in BT, it may be further divided into either the BT structure or the TT structure. In the BT structure and/or TT structure, there may be multiple division directions.
  • a second flag indicates whether the nodes have been split, and if split, an additional flag indicating the splitting direction (vertical or horizontal) and/or the splitting type (Binary). Or, a flag indicating Ternary) is encoded by the entropy encoding unit 155 and signaled to the video decoding device.
  • a CU split flag (split_cu_flag) indicating whether the node is split is encoded. It could be. If the CU split flag (split_cu_flag) value indicates that it is not split, the block of the corresponding node becomes a leaf node in the split tree structure and becomes a CU (coding unit), which is the basic unit of coding. When the CU split flag (split_cu_flag) value indicates splitting, the video encoding device starts encoding from the first flag in the above-described manner.
  • QTBT When QTBT is used as another example of a tree structure, there are two types: a type that horizontally splits the block of the node into two blocks of the same size (i.e., symmetric horizontal splitting) and a type that splits it vertically (i.e., symmetric vertical splitting). Branches may exist.
  • a split flag (split_flag) indicating whether each node of the BT structure is divided into blocks of a lower layer and split type information indicating the type of division are encoded by the entropy encoder 155 and transmitted to the video decoding device.
  • split_flag split flag
  • the asymmetric form may include dividing the block of the corresponding node into two rectangular blocks with a size ratio of 1:3, or may include dividing the block of the corresponding node diagonally.
  • a CU can have various sizes depending on the QTBT or QTBTTT division from the CTU.
  • the block corresponding to the CU i.e., leaf node of QTBTTT
  • the 'current block' the block corresponding to the CU (i.e., leaf node of QTBTTT) to be encoded or decoded
  • the shape of the current block may be rectangular as well as square.
  • the prediction unit 120 predicts the current block and generates a prediction block.
  • the prediction unit 120 includes an intra prediction unit 122 and an inter prediction unit 124.
  • each current block in a picture can be coded predictively.
  • prediction of the current block is performed using intra prediction techniques (using data from the picture containing the current block) or inter prediction techniques (using data from pictures coded before the picture containing the current block). It can be done.
  • Inter prediction includes both one-way prediction and two-way prediction.
  • the intra prediction unit 122 predicts pixels within the current block using pixels (reference pixels) located around the current block within the current picture including the current block.
  • the plurality of intra prediction modes may include two non-directional modes including a planar mode and a DC mode and 65 directional modes.
  • the surrounding pixels and calculation formulas to be used are defined differently for each prediction mode.
  • the directional modes (67 to 80, -1 to -14 intra prediction modes) shown by dotted arrows in FIG. 3B can be additionally used. These may be referred to as “wide angle intra-prediction modes”.
  • the arrows point to corresponding reference samples used for prediction and do not indicate the direction of prediction. The predicted direction is opposite to the direction indicated by the arrow.
  • Wide-angle intra prediction modes are modes that perform prediction in the opposite direction of a specific directional mode without transmitting additional bits when the current block is rectangular. At this time, among the wide-angle intra prediction modes, some wide-angle intra prediction modes available for the current block may be determined according to the ratio of the width and height of the rectangular current block.
  • intra prediction modes 67 to 80 are available when the current block is in the form of a rectangle whose height is smaller than its width
  • wide-angle intra prediction modes with angles larger than -135 degrees are available.
  • Intra prediction modes (-1 to -14 intra prediction modes) are available when the current block has a rectangular shape with a width greater than the height.
  • the intra prediction unit 122 can determine the intra prediction mode to be used to encode the current block.
  • intra prediction unit 122 may encode the current block using multiple intra prediction modes and select an appropriate intra prediction mode to use from the tested modes. For example, the intra prediction unit 122 calculates rate-distortion values using rate-distortion analysis for several tested intra-prediction modes and has the best rate-distortion characteristics among the tested modes. You can also select intra prediction mode.
  • the intra prediction unit 122 selects one intra prediction mode from a plurality of intra prediction modes and predicts the current block using surrounding pixels (reference pixels) and an operation formula determined according to the selected intra prediction mode.
  • Information about the selected intra prediction mode is encoded by the entropy encoding unit 155 and transmitted to the video decoding device.
  • the inter prediction unit 124 generates a prediction block for the current block using a motion compensation process.
  • the inter prediction unit 124 searches for a block most similar to the current block in a reference picture that has been encoded and decoded before the current picture, and generates a prediction block for the current block using the searched block. Then, a motion vector (MV) corresponding to the displacement between the current block in the current picture and the prediction block in the reference picture is generated.
  • MV motion vector
  • motion estimation is performed on the luma component, and a motion vector calculated based on the luma component is used for both the luma component and the chroma component.
  • Motion information including information about reference pictures and motion vectors used to predict the current block is encoded by the entropy encoding unit 155 and transmitted to the video decoding device.
  • the inter prediction unit 124 may perform interpolation on a reference picture or reference block to increase prediction accuracy. That is, subsamples between two consecutive integer samples are interpolated by applying filter coefficients to a plurality of consecutive integer samples including the two integer samples. If the process of searching for the block most similar to the current block is performed for the interpolated reference picture, the motion vector can be expressed with precision in decimal units rather than precision in integer samples.
  • the precision or resolution of the motion vector may be set differently for each target area to be encoded, for example, slice, tile, CTU, CU, etc.
  • AMVR adaptive motion vector resolution
  • information about the motion vector resolution to be applied to each target area must be signaled for each target area. For example, if the target area is a CU, information about the motion vector resolution applied to each CU is signaled.
  • Information about motion vector resolution may be information indicating the precision of a differential motion vector, which will be described later.
  • the inter prediction unit 124 may perform inter prediction using bi-prediction.
  • bidirectional prediction two reference pictures and two motion vectors indicating the position of the block most similar to the current block within each reference picture are used.
  • the inter prediction unit 124 selects the first reference picture and the second reference picture from reference picture list 0 (RefPicList0) and reference picture list 1 (RefPicList1), respectively, and searches for a block similar to the current block within each reference picture. Create a first reference block and a second reference block. Then, the first reference block and the second reference block are averaged or weighted to generate a prediction block for the current block.
  • reference picture list 0 may be composed of pictures before the current picture in display order among the restored pictures
  • reference picture list 1 may be composed of pictures after the current picture in display order among the restored pictures.
  • relief pictures after the current picture may be additionally included in reference picture list 0, and conversely, relief pictures before the current picture may be additionally included in reference picture list 1. may be included.
  • the motion information of the current block can be transmitted to the video decoding device by encoding information that can identify the neighboring block. This method is called ‘merge mode’.
  • the inter prediction unit 124 selects a predetermined number of merge candidate blocks (hereinafter referred to as 'merge candidates') from neighboring blocks of the current block.
  • the surrounding blocks for deriving merge candidates include the left block (A0), bottom left block (A1), top block (B0), and top right block (B1) adjacent to the current block in the current picture. ), and all or part of the upper left block (B2) can be used.
  • a block located within a reference picture (which may be the same or different from the reference picture used to predict the current block) rather than the current picture where the current block is located may be used as a merge candidate.
  • a block co-located with the current block within the reference picture or blocks adjacent to the co-located block may be additionally used as merge candidates. If the number of merge candidates selected by the method described above is less than the preset number, the 0 vector is added to the merge candidates.
  • the inter prediction unit 124 uses these neighboring blocks to construct a merge list including a predetermined number of merge candidates.
  • a merge candidate to be used as motion information of the current block is selected from among the merge candidates included in the merge list, and merge index information to identify the selected candidate is generated.
  • the generated merge index information is encoded by the entropy encoding unit 155 and transmitted to the video decoding device.
  • Merge skip mode is a special case of merge mode. After performing quantization, when all transformation coefficients for entropy encoding are close to zero, only peripheral block selection information is transmitted without transmitting residual signals. By using merge skip mode, relatively high coding efficiency can be achieved in low-motion images, still images, screen content images, etc.
  • merge mode and merge skip mode are collectively referred to as merge/skip mode.
  • AMVP Advanced Motion Vector Prediction
  • the inter prediction unit 124 uses neighboring blocks of the current block to derive predicted motion vector candidates for the motion vector of the current block.
  • the surrounding blocks used to derive predicted motion vector candidates include the left block (A0), bottom left block (A1), top block (B0), and top right block adjacent to the current block in the current picture shown in FIG. All or part of B1), and the upper left block (B2) can be used. Additionally, a block located within a reference picture (which may be the same or different from the reference picture used to predict the current block) rather than the current picture where the current block is located will be used as a surrounding block used to derive prediction motion vector candidates. It may be possible.
  • a block co-located with the current block within the reference picture or blocks adjacent to the co-located block may be used. If the number of motion vector candidates is less than the preset number by the method described above, the 0 vector is added to the motion vector candidates.
  • the inter prediction unit 124 derives predicted motion vector candidates using the motion vectors of the neighboring blocks, and determines a predicted motion vector for the motion vector of the current block using the predicted motion vector candidates. Then, the predicted motion vector is subtracted from the motion vector of the current block to calculate the differential motion vector.
  • the predicted motion vector can be obtained by applying a predefined function (eg, median, average value calculation, etc.) to the predicted motion vector candidates.
  • a predefined function eg, median, average value calculation, etc.
  • the video decoding device also knows the predefined function.
  • the neighboring blocks used to derive predicted motion vector candidates are blocks for which encoding and decoding have already been completed, the video decoding device also already knows the motion vectors of the neighboring blocks. Therefore, the video encoding device does not need to encode information to identify the predicted motion vector candidate. Therefore, in this case, information about the differential motion vector and information about the reference picture used to predict the current block are encoded.
  • the predicted motion vector may be determined by selecting one of the predicted motion vector candidates.
  • information for identifying the selected prediction motion vector candidate is additionally encoded, along with information about the differential motion vector and information about the reference picture used to predict the current block.
  • the subtractor 130 generates a residual block by subtracting the prediction block generated by the intra prediction unit 122 or the inter prediction unit 124 from the current block.
  • the converter 140 converts residual signals in a residual block containing pixel values in the spatial domain into transform coefficients in the frequency domain.
  • the conversion unit 140 may convert the residual signals in the residual block by using the entire size of the residual block as a conversion unit, or divide the residual block into a plurality of subblocks and perform conversion by using the subblocks as a conversion unit. You may.
  • the residual signals can be converted by dividing them into two subblocks, a transform area and a non-transformation region, and using only the transform region subblock as a transform unit.
  • the transformation area subblock may be one of two rectangular blocks with a size ratio of 1:1 based on the horizontal axis (or vertical axis).
  • a flag indicating that only the subblock has been converted (cu_sbt_flag), directional (vertical/horizontal) information (cu_sbt_horizontal_flag), and/or position information (cu_sbt_pos_flag) are encoded by the entropy encoding unit 155 and signaled to the video decoding device.
  • the size of the transform area subblock may have a size ratio of 1:3 based on the horizontal axis (or vertical axis), and in this case, a flag (cu_sbt_quad_flag) that distinguishes the corresponding division is additionally encoded by the entropy encoding unit 155 to encode the image. Signaled to the decryption device.
  • the transformation unit 140 can separately perform transformation on the residual block in the horizontal and vertical directions.
  • various types of transformation functions or transformation matrices can be used.
  • a pair of transformation functions for horizontal transformation and vertical transformation can be defined as MTS (Multiple Transform Set).
  • the conversion unit 140 may select a conversion function pair with the best conversion efficiency among MTSs and convert the residual blocks in the horizontal and vertical directions, respectively.
  • Information (mts_idx) about the transformation function pair selected from the MTS is encoded by the entropy encoder 155 and signaled to the video decoding device.
  • the quantization unit 145 quantizes the transform coefficients output from the transform unit 140 using a quantization parameter and outputs the quantized transform coefficients to the entropy encoding unit 155.
  • the quantization unit 145 may directly quantize a residual block related to a certain block or frame without conversion.
  • the quantization unit 145 may apply different quantization coefficients (scaling values) depending on the positions of the transform coefficients within the transform block.
  • the quantization matrix applied to the quantized transform coefficients arranged in two dimensions may be encoded and signaled to the video decoding device.
  • the rearrangement unit 150 may rearrange coefficient values for the quantized residual values.
  • the rearrangement unit 150 can change a two-dimensional coefficient array into a one-dimensional coefficient sequence using coefficient scanning.
  • the realignment unit 150 can scan from DC coefficients to coefficients in the high frequency region using zig-zag scan or diagonal scan to output a one-dimensional coefficient sequence.
  • a vertical scan that scans a two-dimensional coefficient array in the column direction or a horizontal scan that scans the two-dimensional block-type coefficients in the row direction may be used instead of the zig-zag scan. That is, the scan method to be used among zig-zag scan, diagonal scan, vertical scan, and horizontal scan may be determined depending on the size of the transformation unit and the intra prediction mode.
  • the entropy encoding unit 155 uses various encoding methods such as CABAC (Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code) and Exponential Golomb to encode the one-dimensional quantized transform coefficients output from the reordering unit 150.
  • CABAC Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code
  • Exponential Golomb Exponential Golomb to encode the one-dimensional quantized transform coefficients output from the reordering unit 150.
  • a bitstream is created by encoding the sequence.
  • the entropy encoder 155 encodes information such as CTU size, CU split flag, QT split flag, MTT split type, and MTT split direction related to block splitting, so that the video decoding device can encode blocks in the same way as the video coding device. Allow it to be divided.
  • the entropy encoding unit 155 encodes information about the prediction type indicating whether the current block is encoded by intra prediction or inter prediction, and generates intra prediction information (i.e., intra prediction) according to the prediction type.
  • Information about the mode) or inter prediction information coding mode of motion information (merge mode or AMVP mode), merge index in case of merge mode, information on reference picture index and differential motion vector in case of AMVP mode
  • the entropy encoding unit 155 encodes information related to quantization, that is, information about quantization parameters and information about the quantization matrix.
  • the inverse quantization unit 160 inversely quantizes the quantized transform coefficients output from the quantization unit 145 to generate transform coefficients.
  • the inverse transform unit 165 restores the residual block by converting the transform coefficients output from the inverse quantization unit 160 from the frequency domain to the spatial domain.
  • the adder 170 restores the current block by adding the restored residual block and the prediction block generated by the prediction unit 120. Pixels in the restored current block are used as reference pixels when intra-predicting the next block.
  • the loop filter unit 180 restores pixels to reduce blocking artifacts, ringing artifacts, blurring artifacts, etc. that occur due to block-based prediction and transformation/quantization. Perform filtering on them.
  • the loop filter unit 180 is an in-loop filter and may include all or part of a deblocking filter 182, a Sample Adaptive Offset (SAO) filter 184, and an Adaptive Loop Filter (ALF) 186. there is.
  • the deblocking filter 182 filters the boundaries between restored blocks to remove blocking artifacts caused by block-level encoding/decoding, and the SAO filter 184 and ALF 186 perform deblocking filtering. Additional filtering is performed on the image.
  • the SAO filter 184 and the ALF 186 are filters used to compensate for differences between restored pixels and original pixels caused by lossy coding.
  • the SAO filter 184 improves not only subjective image quality but also coding efficiency by applying an offset in units of CTU.
  • the ALF 186 performs filtering on a block basis, distinguishing the edge and degree of change of the block and applying different filters to compensate for distortion.
  • Information about filter coefficients to be used in ALF may be encoded and signaled to a video decoding device.
  • the restored block filtered through the deblocking filter 182, SAO filter 184, and ALF 186 is stored in the memory 190.
  • the reconstructed picture can be used as a reference picture for inter prediction of blocks in the picture to be encoded later.
  • the video encoding device can store the bitstream of encoded video data in a non-transitory recording medium or transmit it to the video decoding device using a communication network.
  • FIG. 5 is an example block diagram of a video decoding device that can implement the techniques of the present disclosure.
  • the video decoding device and its sub-configurations will be described with reference to FIG. 5.
  • the image decoding device includes an entropy decoding unit 510, a rearrangement unit 515, an inverse quantization unit 520, an inverse transform unit 530, a prediction unit 540, an adder 550, a loop filter unit 560, and a memory ( 570).
  • each component of the video decoding device may be implemented as hardware or software, or may be implemented as a combination of hardware and software. Additionally, the function of each component may be implemented as software and a microprocessor may be implemented to execute the function of the software corresponding to each component.
  • the entropy decoder 510 decodes the bitstream generated by the video encoding device, extracts information related to block division, determines the current block to be decoded, and provides prediction information and residual signals needed to restore the current block. Extract information about
  • the entropy decoder 510 extracts information about the CTU size from a Sequence Parameter Set (SPS) or Picture Parameter Set (PPS), determines the size of the CTU, and divides the picture into CTUs of the determined size. Then, the CTU is determined as the highest layer of the tree structure, that is, the root node, and the CTU is divided using the tree structure by extracting the division information for the CTU.
  • SPS Sequence Parameter Set
  • PPS Picture Parameter Set
  • the first flag (QT_split_flag) related to the division of the QT first extracts the first flag (QT_split_flag) related to the division of the QT and split each node into four nodes of the lower layer. And, for the node corresponding to the leaf node of QT, the second flag (mtt_split_flag) and split direction (vertical / horizontal) and/or split type (binary / ternary) information related to the split of MTT are extracted and the leaf node is divided into MTT.
  • each node may undergo zero or more repetitive MTT splits after zero or more repetitive QT splits. For example, MTT division may occur immediately in the CTU, or conversely, only multiple QT divisions may occur.
  • the first flag (QT_split_flag) related to the division of the QT is extracted and each node is divided into four nodes of the lower layer. And, for the node corresponding to the leaf node of QT, a split flag (split_flag) indicating whether to further split into BT and split direction information are extracted.
  • the entropy decoding unit 510 determines the current block to be decoded using division of the tree structure, it extracts information about the prediction type indicating whether the current block is intra-predicted or inter-predicted.
  • prediction type information indicates intra prediction
  • the entropy decoder 510 extracts syntax elements for intra prediction information (intra prediction mode) of the current block.
  • prediction type information indicates inter prediction
  • the entropy decoder 510 extracts syntax elements for inter prediction information, that is, information indicating a motion vector and a reference picture to which the motion vector refers.
  • the entropy decoding unit 510 extracts information about quantized transform coefficients of the current block as quantization-related information and information about residual signals.
  • the reordering unit 515 reorganizes the sequence of one-dimensional quantized transform coefficients entropy decoded in the entropy decoding unit 510 into a two-dimensional coefficient array (i.e., in the reverse order of the coefficient scanning order performed by the image encoding device). block).
  • the inverse quantization unit 520 inversely quantizes the quantized transform coefficients and inversely quantizes the quantized transform coefficients using a quantization parameter.
  • the inverse quantization unit 520 may apply different quantization coefficients (scaling values) to quantized transform coefficients arranged in two dimensions.
  • the inverse quantization unit 520 may perform inverse quantization by applying a matrix of quantization coefficients (scaling values) from the image encoding device to a two-dimensional array of quantized transform coefficients.
  • the inverse transform unit 530 inversely transforms the inverse quantized transform coefficients from the frequency domain to the spatial domain to restore the residual signals, thereby generating a residual block for the current block.
  • the inverse transformation unit 530 when the inverse transformation unit 530 inversely transforms only a partial area (subblock) of the transformation block, a flag (cu_sbt_flag) indicating that only the subblock of the transformation block has been transformed, and directionality (vertical/horizontal) information of the subblock (cu_sbt_horizontal_flag) ) and/or by extracting the position information (cu_sbt_pos_flag) of the subblock, and inversely transforming the transformation coefficients of the corresponding subblock from the frequency domain to the spatial domain to restore the residual signals, and for the area that has not been inversely transformed, the residual signals are set to “0”. By filling in the values, the final residual block for the current block is created.
  • the inverse transform unit 530 determines a transformation function or transformation matrix to be applied in the horizontal and vertical directions, respectively, using the MTS information (mts_idx) signaled from the video encoding device, and uses the determined transformation function. Inverse transformation is performed on the transformation coefficients in the transformation block in the horizontal and vertical directions.
  • the prediction unit 540 may include an intra prediction unit 542 and an inter prediction unit 544.
  • the intra prediction unit 542 is activated when the prediction type of the current block is intra prediction
  • the inter prediction unit 544 is activated when the prediction type of the current block is inter prediction.
  • the intra prediction unit 542 determines the intra prediction mode of the current block among a plurality of intra prediction modes from the syntax elements for the intra prediction mode extracted from the entropy decoder 510, and provides a reference around the current block according to the intra prediction mode. Predict the current block using pixels.
  • the inter prediction unit 544 uses the syntax elements for the inter prediction mode extracted from the entropy decoder 510 to determine the motion vector of the current block and the reference picture to which the motion vector refers, and uses the motion vector and the reference picture to determine the motion vector of the current block. Use it to predict the current block.
  • the adder 550 restores the current block by adding the residual block output from the inverse transform unit 530 and the prediction block output from the inter prediction unit 544 or intra prediction unit 542. Pixels in the restored current block are used as reference pixels when intra-predicting a block to be decoded later.
  • the loop filter unit 560 may include a deblocking filter 562, a SAO filter 564, and an ALF 566 as an in-loop filter.
  • the deblocking filter 562 performs deblocking filtering on the boundaries between restored blocks to remove blocking artifacts that occur due to block-level decoding.
  • the SAO filter 564 and the ALF 566 perform additional filtering on the reconstructed block after deblocking filtering to compensate for the difference between the reconstructed pixels and the original pixels caused by lossy coding. do.
  • the filter coefficient of ALF is determined using information about the filter coefficient decoded from the non-stream.
  • the restoration block filtered through the deblocking filter 562, SAO filter 564, and ALF 566 is stored in the memory 570.
  • the reconstructed picture is later used as a reference picture for inter prediction of blocks in the picture to be encoded.
  • This embodiment relates to encoding and decoding of images (videos) as described above. More specifically, in unidirectional prediction using one reference picture or bi-prediction in which the current picture is not temporally located in the exact center of the two reference pictures, an intra predictor or two motions generated by intra prediction of the current block Provided is a video coding method and device for correcting motion vectors at the decoder using the ratio of vector sizes.
  • the following embodiments may be performed by the prediction unit 120 in a video encoding apparatus. Additionally, it may be performed by the prediction unit 540 in a video decoding apparatus.
  • the video encoding device may generate signaling information related to this embodiment in terms of rate distortion optimization when encoding the current block.
  • the video encoding device can encode signaling information using the entropy encoding unit 155 and then transmit it to the video decoding device.
  • the video decoding device can decode signaling information related to decoding the current block from the bitstream using the entropy decoding unit 510.
  • 'target block' may be used with the same meaning as a current block or a coding unit (CU), or may mean a partial area of a coding unit.
  • the fact that the value of one flag is true indicates that the flag is set to 1. Additionally, the value of one flag being false indicates a case where the flag is set to 0.
  • bi-prediction and bi-directional prediction are used interchangeably.
  • intra predictors and intra prediction blocks are used interchangeably.
  • pictures and frames can be used interchangeably.
  • the current picture and current frame can be used interchangeably.
  • reference pictures and reference frames can be used interchangeably.
  • DMVR Motion Vector Search
  • BM Bi-lateral Matching
  • Figure 7 is a flowchart showing the operation of DMVR technology.
  • the video decoding apparatus calculates the initial distortion between the two subblocks indicated by mvL0 and mvL1, respectively, as shown in the example of FIG. 6 (S700).
  • the video decoding device compares the initial distortion with a preset threshold (S702).
  • the video decoding device performs the following steps.
  • the video decoding device searches for the correction value (i.e., MVdiff) in integer units within the preset search range [-R, +R] (S704).
  • MVdiff is expressed as a motion vector refinement offset, or correction offset.
  • the video decoding device calculates mvL0' by correcting mvL0 by MVdiff, and calculates mvL1' by correcting mvL1 by MVdiff in the opposite direction.
  • the video decoding device calculates the integer part of MVdiff that minimizes distortion between the two subblocks indicated by mvL0' and mvL1', respectively.
  • the video decoding device compares the two components of the searched MVdiff with R (S706).
  • the video decoding device searches for the correction of the motion vector in decimal units (S708).
  • the image decoding device applies the distortion values between two subblocks corresponding to MVdiff in integer units and the distortion values between blocks corresponding to neighboring positions to the error-surface parametric equation in a preset two-dimensional space. By doing so, the fractional part of MVdiff is calculated.
  • the sum of absolute differences (SAD) between two blocks can be used as the distortion value.
  • Figures 8A to 8C are illustrations showing cases where conventional DMVR technology cannot be applied.
  • the problems of the existing DMVR technology described above can be solved as follows.
  • the prediction block of the current block generated according to intra prediction can be used to correct the motion vector.
  • the video decoding device obtains intra prediction mode information, generates an intra prediction block of the current block, and then compares the generated intra prediction block with a reference block in the reference picture to generate a motion vector. It can be corrected.
  • the video decoding device may perform intra prediction of the current block using a predetermined intra prediction mode or an intra prediction mode transmitted from the video encoding device.
  • the video decoding device can selectively apply a method using a predetermined intra prediction mode or a method using a transmitted intra prediction mode.
  • the video decoding device can correct the motion vectors by appropriately scaling the correction offset using the ratio of the sizes of the L0 and L1 direction motion vectors.
  • the video decoding device determines whether to use the intra predictor of the current CU or the ratio of the size of the motion vectors in the L0 and L1 directions based on the flag values transmitted from the video encoding device. You can decide whether When using the size of the motion vectors in the L0 and L1 directions, the video decoding device can correct the positive prediction motion vectors by setting the correction values of the motion vectors differently depending on the ratio of the sizes of the two motion vectors.
  • Example 1 a method for correcting a unidirectionally predicted motion vector (Implementation Example 1) and a method for correcting bi-predicted motion vectors (Implementation Example 2) will be described in detail.
  • the video decoding device can generate motion information related to unidirectional motion vectors or bi-prediction motion vectors according to the inter prediction method.
  • the video decoding device may decode the above-described motion information from the bitstream according to the inter prediction method.
  • the video encoding device can obtain the above-described motion information from a higher level according to the inter prediction method.
  • the video encoding device may determine the above-described motion information in terms of rate distortion optimization according to the inter prediction method.
  • the video decoding device corrects the motion vector of the CU unit by minimizing the difference between the subblock obtained by dividing the intra prediction block of the current CU and the subblock in the reference picture.
  • FIG. 9 is an exemplary diagram illustrating correction of a unidirectional predicted motion vector according to an embodiment of the present disclosure.
  • the motion vector mvL0 in CU units is corrected to mvL0', which indicates the subblock Sb minDiff with the minimum difference from the subblock Sb intra .
  • Sb intra represents a subblock obtained by dividing the intra prediction block of the current CU
  • Sb minDiff represents a subblock in the reference picture.
  • implementation and application may be changed depending on the inter prediction mode to which the above-described method is applied (i.e., a mode to which the existing DMVR is not applied).
  • the explanation for each case is as follows.
  • the video decoding device can correct the unidirectional motion vector in subblock units using the method proposed in this implementation.
  • the video decoding device In the case of MMVD mode, the video decoding device generates a motion vector predictor (MVP) using the merge list and obtains the motion vector difference (MVD) transmitted from the video encoding device. At this time, the motion vector difference is expressed using a size index and a direction index.
  • the video decoding device can generate the motion vector of the current block by adding MVP and MVD. As described above, since the motion vector generated by adding MVP and MVD must be corrected, the conventional DMVR technology cannot be applied to unidirectional motion vectors. However, since there is a motion vector in CU units in MMVD mode, the video decoding device can correct the unidirectional motion vector in subblock units using the method proposed in this implementation.
  • the video decoding device In CIIP mode, the video decoding device generates the final prediction block of the current block by weighting the predictor (P intra ) generated according to Planar mode and the predictor (P inter ) generated according to one-way prediction.
  • the predictor In the case of CIIP mode, which performs unidirectional prediction referring to one picture, one motion vector must be corrected, so the conventional DMVR technology that corrects motion vectors according to BM cannot be applied.
  • the video decoding device generates intra prediction blocks in planar, vertical, horizontal, or predetermined directional modes. As shown in the example of FIG. 9, the video decoding device can compare the intra prediction block and the reference block in the picture referenced by the current CU to correct the unidirectional motion vector used when generating P inter .
  • GPM mode divides the current CU into two partitions that are asymmetrical rather than rectangular, as shown in the example of Figure 10a. Afterwards, each partition performs unidirectional prediction separately by referring to other pictures.
  • the current CU is divided into arbitrary-shaped partitions rather than regular-shaped subblocks, and each partition also refers to one picture, so the conventional DMVR technology that corrects motion vectors according to the BM cannot be applied.
  • the unidirectional motion vector of each partition can be corrected as follows. As shown in the example of FIG.
  • the video decoding device divides the predictor of the current CU generated according to the preset intra prediction mode into partitions (P intra,0 , P intra,1 ) of the same shape as the current CU.
  • the video decoding device can correct the motion vectors mvL0 and mvL1 before correction of each partition into mvL0' and mvL1'.
  • mvL0' and mvL1' represent motion vectors indicating the partition with the minimum difference from P intra,0 and P intra,1, respectively.
  • SbTMVP mode and affine merge mode are modes that perform motion compensation on a subblock basis among inter prediction modes.
  • the motion vector is calculated in subblock units, not in CU units.
  • the conventional DMVR technology that corrects motion vectors according to BM cannot be applied.
  • the unidirectional motion vector can be corrected as follows. As shown in the example of FIG. 11, the video decoding device divides the intra prediction block of the current CU generated according to the preset intra prediction mode into subblocks. The video decoding device can correct the motion vector mvL0 before correction in every subblock unit to mvL0'. In the reference picture of the current CU, mvL0' represents a motion vector indicating the subblock with the minimum difference from each subblock of the intra predictor.
  • methods for determining the intra prediction mode can be implemented in various ways as follows.
  • Examplementation Example 1-1 Using a predetermined mode as an intra prediction mode
  • the video decoding device uses a predetermined mode instead of receiving a signal for the intra prediction mode used to correct the unidirectional predicted motion vector.
  • Planar, DC, Horizontal, Vertical, or a certain directional mode may be used as the predetermined mode.
  • the video decoding device may generate an intra prediction block of the current CU according to a predetermined intra prediction mode and then use the intra prediction block to correct the unidirectional motion vector.
  • the video decoding device can receive signaling from the video encoding device the intra prediction mode value used to correct the unidirectional predicted motion vector.
  • the video encoding device may signal the intra prediction mode dmvr_intra_mode at various levels (or levels) such as VPS, SPS, PPS, CTU, CU, etc.
  • the syntax for signaling the intra prediction mode in the SPS step is shown in Table 2.
  • the video decoding device can determine the prediction mode to be used for motion vector correction by parsing sps_dmvr_intra_mode at the SPS level. According to this method, application of the present embodiment can be collectively determined for lower levels such as CTU and CU using a small amount of bits at the upper level, so compression efficiency can be increased. Similar to the SPS level, at the VPS and PPS levels where and how the syntax signaling the intra prediction mode is parsed can be defined.
  • the video decoding device can parse the syntax signaling the intra prediction mode at the CTU stage. As shown in Table 3, when modeType is MODE_TYPE_INTER, the video decoding device can parse ctu_dmvr_intra_mode to determine the prediction mode to be used for motion vector correction.
  • the video decoding device can parse general_merge_flag to determine whether to decode the current CU in merge mode or AMVP (Advanced Motion Vector Prediction) mode. If general_merge_flag is 1 (i.e., in merge mode), the video decoding device checks whether the current CU refers to one picture in the syntax of the merge_data step as shown in Table 5. If the current CU refers to one picture, the video decoding device can determine the intra prediction mode by parsing dmvr_intra_mode.
  • the video decoding device parses sh_slice_type to determine which type of slice including I, P, or B is the slice containing the current CU. If sh_slice_type is B, the video decoding device parses inter_pred_idc to check which picture the current CU refers to.
  • the picture currently referenced by the CU according to the value of inter_pred_idc is expressed as in Table 6.
  • the video decoding device can determine the intra prediction mode by parsing the dmvr_intra_mode syntax.
  • the video decoding device decodes the intra prediction mode from the bitstream.
  • the video encoding device can obtain the intra prediction mode from a higher level.
  • the video encoding device may determine the intra prediction mode in terms of rate distortion optimization.
  • the video decoding device derives the intra prediction mode value used to correct the unidirectional predicted motion vector using TIMD.
  • TIMD technology derives an intra prediction mode from a template surrounding the current block on the decoder side and then uses the derived prediction mode to generate a prediction block of the current block.
  • Intra prediction mode is derived using DIMD (Decoder side Intra Mode Derivation)
  • the video decoding device derives the intra prediction mode value used to correct the unidirectional predicted motion vector using DIMD.
  • the DIMD technology calculates the gradient of each sample with respect to adjacent samples of the current block and then uses the calculated gradients to derive an intra prediction mode for prediction of the current block.
  • the video decoding apparatus can selectively use Realization Examples 1-1 to 1-4 to determine the intra prediction mode used for correction of the unidirectional predicted motion vector.
  • the video encoding device may signal an index dmvr_intra_mode_idx indicating one of Realization Examples 1-1 to 1-4 at various stages such as VPS, SPS, PPS, CTU, CU, etc.
  • the above-described indexes at the SPS, CTU, and CU stages can be expressed as Table 7.
  • the video decoding device can determine one of Realization Examples 1-1 to 1-4 as a method for correcting the motion vector by parsing sps_dmvr_intra_mode_idx at the SPS level.
  • sps_dmvr_intra_mode_idx When sps_dmvr_intra_mode_idx is 0, the video decoding device sets the intra prediction mode to a predetermined mode as in Realization Example 1-1. If sps_dmvr_intra_mode_idx is 1, the video decoding device additionally parses sps_dmvr_intra_mode and sets the intra prediction mode to the parsed mode.
  • the video decoding device When sps_dmvr_intra_mode_idx is 2, the video decoding device derives the intra prediction mode using TIMD as in Realization Example 1-3. When sps_dmvr_intra_mode_idx is 3, the video decoding device derives the intra prediction mode using DIMD as in Realization Example 1-4.
  • application of this embodiment can be collectively determined for lower levels such as CTU and CU using a small amount of bits at the upper level, so compression efficiency can be increased.
  • the location and manner in which the index indicating one of Realizations 1-1 to 1-4 are parsed can be defined at the VPS and PPS levels.
  • the video decoding device can determine one of Realization Examples 1-1 to 1-4 at the CTU level. As shown in Table 9, when modeType is MODE_TYPE_INTER, the video decoding device parses ctu_dmvr_intra_mode_idx. When ctu_dmvr_intra_mode_idx is 0, the video decoding device sets the intra prediction mode to a predetermined mode as in Realization Example 1-1. If ctu_dmvr_intra_mode_idx is 1, the video decoding device additionally parses the syntax ctu_dmvr_intra_mode and sets the intra prediction mode to the parsed mode.
  • the video decoding device When ctu_dmvr_intra_mode_idx is 2, the video decoding device derives the intra prediction mode using TIMD as in Realization Example 1-3. When ctu_dmvr_intra_mode_idx is 3, the video decoding device derives the intra prediction mode using DIMD as in Realization Example 1-4.
  • the video decoding device can determine one of Realization Examples 1-1 to 1-4 at the CU level. As shown in Table 10, the video decoding device can parse general_merge_flag to determine whether to decode the current CU in merge mode or AMVP mode. If general_merge_flag is 1 (i.e., in merge mode), the video decoding device checks whether the current CU refers to one picture in the syntax of the merge_data step as shown in Table 11. If the current CU refers to one picture, the video decoding device parses dmvr_intra_mode_idx. When dmvr_intra_mode_idx is 0, the video decoding device sets the intra prediction mode to a predetermined mode as in Realization Example 1-1.
  • dmvr_intra_mode_idx If dmvr_intra_mode_idx is 1, the video decoding device additionally parses dmvr_intra_mode and sets the intra prediction mode to the parsed mode. When dmvr_intra_mode_idx is 2, the video decoding device derives the intra prediction mode using TIMD as in Realization Example 1-3. When dmvr_intra_mode_idx is 3, the video decoding device derives the intra prediction mode using DIMD as in Realization Example 1-4.
  • the video decoding device parses sh_slice_type to determine which type of slice including I, P, or B is the current CU. If sh_slice_type is B, the video decoding device parses inter_pred_idc to check which picture the current CU refers to. If the value of inter_pred_idc of the current CU is not 2, unidirectional prediction is performed for the current CU. Therefore, the video decoding device parses dmvr_intra_mode_idx.
  • the video decoding device sets the intra prediction mode to a predetermined mode as in Realization Example 1-1. If dmvr_intra_mode_idx is 1, the video decoding device additionally parses dmvr_intra_mode and sets the intra prediction mode to the parsed mode. When dmvr_intra_mode_idx is 2, the video decoding device derives the intra prediction mode using TIMD as in Realization Example 1-3. When dmvr_intra_mode_idx is 3, the video decoding device derives the intra prediction mode using DIMD as in Realization Example 1-4.
  • the video decoding device corrects positive prediction motion vectors using an intra prediction block according to intra prediction.
  • the video decoding device appropriately scales the correction offset of the positive prediction motion vectors based on the ratio of the sizes of the two motion vectors.
  • the video decoding device selectively uses the two methods described above to correct the positive prediction motion vectors of the current CU.
  • the video decoding device uses an intra prediction block to correct the positive prediction motion vectors of the current CU.
  • the video decoding device corrects the motion vector mvL0 before correction in CU units to mvL0'.
  • mvL0' is a motion vector indicating the subblock Sb minDiff,0 with the minimum difference from the subblock Sb intra into which the intra prediction block was divided.
  • mvL1 is also corrected to mvL1' in the same way as mvL0 is corrected.
  • the video decoding device can apply the above-described process to all subblocks to correct the motion vector in CU units on a subblock basis.
  • the video decoding device when intra-predicting the current CU, can use Planar, DC, Horizontal, Vertical, or a preset directional mode. Additionally, when calculating the difference between two subblocks, various cost functions such as MSE, SSE, SAD, SATD, etc. can be used.
  • the video decoding device can infer the intra prediction mode value in the same manner as in Realization Example 1.
  • implementation and application may be changed depending on the inter prediction mode to which the above-described method is applied (i.e., a mode to which the existing DMVR is not applied).
  • the explanation for each case is as follows.
  • the video decoding device can correct the positive prediction motion vectors in subblock units using the method proposed in this implementation.
  • the inter predictor is generated according to one-way prediction.
  • bi-prediction motion vectors in CU units may exist. Accordingly, the video decoding device can correct the positive prediction motion vectors in subblock units using the method proposed in this implementation.
  • the predictor of each partition is generated according to one-way prediction.
  • the predictor of each partition is generated according to bi-prediction, bi-prediction motion vectors for each partition unit may exist. Accordingly, the video decoding device can correct the positive prediction motion vectors in subblock units using the method proposed in this implementation.
  • positive prediction motion vectors are calculated in subblock units, not in CU units.
  • positive prediction motion vectors can be corrected as follows. As shown in the example of FIG. 12, the video decoding device divides the intra predictor of the current block into subblocks. The video decoding device can correct the motion vector mvL0 before correction in every subblock unit to mvL0'. In the reference picture of the current CU, mvL0' represents a motion vector indicating the subblock with the minimum difference from each subblock of the intra predictor. mvL1 can also be corrected to mvL1' in the same way as mvL0 is corrected.
  • the video decoding device can correct the motion vectors by scaling the correction offset of the two motion vectors according to the ratio of the sizes of the motion vectors in the L0 and L1 directions.
  • the two motion vectors mvL0 and mvL1 are located on a straight line, and the displacement of the object in two different pictures is proportional to the time difference. Therefore, as shown in the examples of FIGS. 13 and 14, the correction size from mvL0 to mvL0' is adjusted by the scaleFactor, and the adjusted size is applied to mvL1 to generate mvL1', so that the video decoding device corrects mvL1 to mvL1'. can do.
  • the size of the motion vector can be calculated according to various methods, such as the L1-norm in Equation 1, the L2-norm in Equation 2, etc.
  • the method of correcting the motion vector may vary depending on the temporal location between the current picture and the reference picture.
  • FIG. 8A a case where two reference pictures are temporally located before or after the current picture will be described.
  • two reference pictures are located temporally before the current picture, and mvL0 and mvL02 represent corresponding motion vectors, respectively.
  • scaleFactor magMVL02/magMVL0 is defined.
  • Sb col,L0 represents a subblock at the same position as the current subblock in the L0 reference picture
  • Sb Diff,L0 represents a subblock at a position moved by mvL0 + MVdiff from Sb col,L0
  • Sb col,L02 represents a subblock at the same position as the current subblock in the L02 reference picture
  • Sb Diff,L02 represents a subblock at a position moved by mvL02 + scaleFactor ⁇ MVdiff from Sb col,L02 .
  • the video decoding device searches for MVdiff that minimizes the difference between Sb Diff,L0 and Sb Diff,L02 within a predetermined search range.
  • the video decoding device uses the discovered MVdiff to correct the two motion vectors as shown in Equation 3.
  • Sb col,L0 represents a subblock at the same position as the current subblock in the L0 reference picture
  • Sb Diff,L0 represents a subblock at a position moved by mvL0 + MVdiff from Sb col,L0
  • Sb col,L1 represents a subblock at the same position as the current subblock in the L1 reference picture
  • Sb Diff,L1 represents a subblock at a position moved by mvL1 - scaleFactor ⁇ MVdiff from Sb col,L1 .
  • the video decoding device searches for MVdiff that minimizes the difference between Sb Diff,L0 and Sb Diff,L1 within a predetermined search range.
  • the video decoding device uses the discovered MVdiff to correct the two motion vectors as shown in Equation 4.
  • implementation and application may be changed depending on the inter prediction mode to which the above-described method is applied (i.e., a mode to which the existing DMVR is not applied).
  • the explanation for each case is as follows.
  • the video decoding device can correct the positive prediction motion vectors in subblock units using the method proposed in this implementation.
  • the inter predictor is generated according to one-way prediction.
  • bi-prediction motion vectors in CU units may exist. Accordingly, the video decoding device can correct the positive prediction motion vectors in subblock units using the method proposed in this implementation.
  • the predictor of each partition is generated according to one-way prediction.
  • the predictor of each partition is generated according to bi-prediction, bi-prediction motion vectors for each partition unit may exist. Accordingly, the video decoding device can correct the positive prediction motion vectors in subblock units using the method proposed in this implementation.
  • the video decoding device can correct the positive prediction motion vectors in subblock units using the method proposed in this implementation.
  • the video decoding device selectively uses Realization Example 2-1, Realization Example 2-2, or conventional DMVR technology to correct the positive prediction motion vectors.
  • the video encoding device may signal flags indicating one of Realization Example 2-1, Realization Example 2-2, and conventional DMVR technology at various stages such as VPS, SPS, PPS, CTU, CU, etc.
  • the video decoding device can parse sps_conventional_dmvr_flag at the SPS level and decide on one of the existing DMVR technology or the method of this implementation (Example 2-1 and Example 2-2) as a method for correcting the positive prediction motion vector. If sps_conventional_dmvr_flag is 1, the video decoding device uses existing DMVR technology to correct the motion vector. If sps_conventional_dmvr_flag is 0, the video decoding device additionally parses sps_dmvr_scaling_flag.
  • the video decoding device corrects the positive prediction motion vector according to the method of Realization Example 2-1. If sps_dmvr_scaling_flag is 1, the video decoding device corrects the positive prediction motion vector according to the method of Realization Example 2-2.
  • application of this embodiment can be collectively determined for lower levels such as CTU and CU using a small amount of bits at the upper level, so compression efficiency can be increased.
  • the location and manner in which the aforementioned flags are parsed may be defined at the VPS and PPS levels.
  • the video decoding device can determine how to correct the motion vector at the CTU level. As shown in Table 13, when modeType is MODE_TYPE_INTER, the video decoding device parses ctu_conventional_dmvr_flag. If ctu_conventional_dmvr_flag is 1, the video decoding device uses existing DMVR technology to correct the motion vector. If ctu_conventional_dmvr_flag is 0, the video decoding device additionally parses ctu_dmvr_scaling_flag. When ctu_dmvr_scaling_flag is 0, the video decoding device corrects the positive prediction motion vector according to the method of Realization Example 2-1. When ctu_dmvr_scaling_flag is 1, the video decoding device corrects the positive prediction motion vector according to the method of Realization Example 2-2.
  • the video decoding device can determine how to correct the motion vector at the CU level. As shown in Table 14, the video decoding device can parse general_merge_flag to determine whether to decode the current CU in merge mode or AMVP mode. When general_merge_flag is 1 (i.e., in merge mode), the video decoding device uses dmvrFlag in the syntax of the merge_data step as shown in Table 15 to check whether the conventional DMVR is applied. If all the conditions in Table 1 are satisfied, dmvrFlag is set to 1, and if any of the conditions in Table 1 are not satisfied, dmvrFlag is set to 0.
  • dmvrFlag the video decoding device uses existing DMVR technology to correct the motion vector.
  • the video decoding device additionally parses conventional_dmvr_flag. If conventional_dmvr_flag is 1, the video decoding device uses existing DMVR technology to correct the motion vector. If conventional_dmvr_flag is 0, the video decoding device additionally parses dmvr_scaling_flag. When dmvr_scaling_flag is 0, the video decoding device corrects the positive prediction motion vector according to the method of Realization Example 2-1. When dmvr_scaling_flag is 1, the video decoding device corrects the positive prediction motion vector according to the method of Realization Example 2-2.
  • the video decoding device parses sh_slice_type to determine which type of slice including I, P, or B is the slice containing the current CU. If sh_slice_type is B, the video decoding device parses inter_pred_idc to check which picture the current CU refers to. If the current CU is included in the B slice and inter_pred_idc is also 2, positive prediction is performed for the current CU. Therefore, the video decoding device parses dmvr_scaling_flag.
  • FIGS. 15 and 16 correspond to Realization Example 1 and Realization Example 2-1.
  • the L0 direction is used interchangeably with the first direction
  • the L1 direction is used interchangeably with the second direction.
  • the 'L0 direction' is simply expressed as 'L0'
  • the 'L1 direction' is simply expressed as 'L1'.
  • ‘in the first direction’ is simply expressed as ‘first’
  • ‘in the second direction’ is simply expressed as ‘second’.
  • the motion vector in the L0 direction and the L0 motion vector are used interchangeably
  • the motion vector in the L1 direction and the L1 motion vector are used interchangeably.
  • the motion vector in the first direction is used interchangeably with the first motion vector
  • the motion vector in the second direction is used interchangeably with the second motion vector.
  • Figure 15 is a flowchart showing a method for encoding a current block by an image encoding device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the video encoding device generates an intra prediction block of the current block using the intra prediction mode (S1500).
  • a video encoding device can use a preset mode as an intra prediction mode. That is, the video encoding device can obtain the intra prediction mode from a higher level.
  • the video encoding device can determine the intra prediction mode in terms of rate distortion optimization.
  • the video encoding device may encode the determined intra prediction mode and then transmit the encoded intra prediction mode to the video decoding device.
  • a video encoding device can derive an intra prediction mode using TIMD technology.
  • the image encoding device can derive the intra prediction mode using DIMD technology.
  • the video encoding device determines the motion information of the current block according to the inter prediction method (S1502).
  • the motion information is a unidirectional motion vector or a positive motion vector
  • the positive motion vectors include a first motion vector and a second motion vector.
  • Inter prediction methods may include general merge mode, AMVP mode, SbTMVP mode, affine merge mode, CIIP mode, GPM mode, and MMVD mode.
  • the video encoding device can determine the above-described motion information in terms of rate distortion optimization according to the inter prediction method. Alternatively, the video encoding device may obtain motion information from a higher level according to an inter prediction method.
  • the video encoding device divides the current block into subblocks (S1504).
  • the video encoding device checks the motion information (S1506).
  • the video encoding device performs the following steps.
  • the video encoding device searches the search range for a subblock that has the minimum difference from the intra-predicted subblock of each subblock of the current block (S1508).
  • the search range exists within the reference picture including the reference block indicated by the unidirectional motion vector.
  • the video encoding device corrects the unidirectional motion vector for each subblock to a motion vector indicating the subblock with the minimum difference (S1510).
  • the video encoding device generates a prediction block of the current block using the corrected unidirectional motion vector of each subblock.
  • the image encoding device generates a residual block by subtracting the prediction block from the original block of the current block and encodes the generated residual block.
  • the motion information is positive prediction motion vectors (No in S1506), and the current picture including the current block is a first reference picture including the first reference block indicated by the first motion vector and the second picture indicated by the second motion vector. If it is not located in the center of the second reference picture including the reference block, the image encoding device performs the following steps.
  • the video encoding device searches the first search range for the first subblock that has the minimum difference from the subblock that intra-predicted each subblock of the current block (S1520).
  • the first search range exists within the first reference picture.
  • the video encoding device corrects the first motion vector for each subblock to a motion vector indicating the first subblock (S1522).
  • the video encoding device searches the second search range for a second subblock that has the minimum difference from the subblock that intra-predicted each subblock (S1524).
  • the second search range exists within the second reference picture.
  • the video encoding device corrects the second motion vector for each subblock to a motion vector indicating the second subblock (S1526).
  • the video encoding device generates a prediction block of the current block using the corrected positive prediction motion vectors of each subblock.
  • the image encoding device generates a residual block by subtracting the prediction block from the original block of the current block and encodes the generated residual block.
  • the motion information is positive prediction motion vectors (No in S1506)
  • the current picture including the current block is the first reference picture including the first reference block indicated by the first motion vector and the second motion vector indicated. A case where it is located in the center of a second reference picture including a second reference block is described.
  • a video encoding device searches for a correction offset using BM.
  • the video encoding device corrects the first and second motion vectors using the searched correction offset.
  • the video encoding device generates a prediction block of the current block using the corrected positive prediction motion vectors.
  • the image encoding device generates a residual block by subtracting the prediction block from the original block of the current block and encodes the generated residual block.
  • FIG. 16 is a flowchart showing a method by which an image decoding device restores a current block, according to an embodiment of the present disclosure.
  • the video decoding device generates an intra prediction block of the current block using the intra prediction mode (S1600).
  • a video decoding device can use a preset mode as an intra prediction mode.
  • a video decoding device can decode intra prediction mode from a bitstream.
  • a video encoding device can derive an intra prediction mode using TIMD technology.
  • the image encoding device can derive the intra prediction mode using DIMD technology.
  • the video decoding device decodes the motion information of the current block from the bitstream according to the inter prediction method (S1602).
  • the motion information is a unidirectional motion vector or a positive motion vector
  • the positive motion vectors include a first motion vector and a second motion vector.
  • Inter prediction methods may include general merge mode, AMVP mode, SbTMVP mode, affine merge mode, CIIP mode, GPM mode, and MMVD mode.
  • the video decoding device divides the current block into subblocks (S1604).
  • the video decoding device checks the motion information (S1606).
  • the video decoding device performs the following steps.
  • the video decoding device searches the search range for a subblock that has the minimum difference from the intra-predicted subblock of each subblock of the current block (S1608).
  • the search range exists within the reference picture including the reference block indicated by the unidirectional motion vector.
  • the video decoding apparatus corrects the unidirectional motion vector for each subblock to a motion vector indicating the subblock with the minimum difference (S1610).
  • the video decoding device After decoding the residual block of the current block from the bitstream, the video decoding device adds the residual block and the prediction block to generate a restored block of the current block.
  • the motion information is positive prediction motion vectors (No in S1606), and the current picture including the current block is the first reference picture including the first reference block indicated by the first motion vector and the second picture indicated by the second motion vector. If it is not located in the center of the second reference picture including the reference block, the video decoding apparatus performs the following steps.
  • the video decoding apparatus searches the first search range for the first subblock that has the minimum difference from the subblock that intra-predicted each subblock of the current block (S1620).
  • the first search range exists within the first reference picture.
  • the video decoding apparatus corrects the first motion vector for each subblock to a motion vector indicating the first subblock (S1622).
  • the video decoding apparatus searches the second search range for a second subblock that has the minimum difference from the subblock that intra-predicted each subblock (S1624).
  • the second search range exists within the second reference picture.
  • the video decoding device corrects the second motion vector for each subblock to a motion vector indicating the second subblock (S1626).
  • the video decoding device After decoding the residual block of the current block from the bitstream, the video decoding device adds the residual block and the prediction block to generate a restored block of the current block.
  • the motion information is positive prediction motion vectors (No in S1506)
  • the current picture including the current block is the first reference picture including the first reference block indicated by the first motion vector and the second motion vector indicated. A case where it is located in the center of a second reference picture including a second reference block is described.
  • the video encoding device searches for the correction offset using BM.
  • the video encoding device corrects the first and second motion vectors using the searched correction offset.
  • the video decoding device generates a prediction block of the current block using the corrected positive prediction motion vectors.
  • the video decoding device adds the residual block and the prediction block to generate a restored block of the current block.
  • Non-transitory recording media include, for example, all types of recording devices that store data in a form readable by a computer system.
  • non-transitory recording media include storage media such as erasable programmable read only memory (EPROM), flash drives, optical drives, magnetic hard drives, and solid state drives (SSD).
  • EPROM erasable programmable read only memory
  • SSD solid state drives

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Abstract

본 실시예는 단방향 및 양예측에 적용 가능한 디코더 측 움직임벡터 보정을 이용하는 비디오 코딩방법 및 장치를 개시한다. 본 실시예에 따른 비디오 코딩방법 및 장치는, 하나의 참조 픽처를 이용하는 단방향 예측 또는 현재 픽처가 시간적으로 두 참조 픽처의 정중앙에 위치하지 않는 양예측(Bi-Prediction)에서, 현재블록을 인트라 예측하여 생성한 인트라 예측자 또는 두 움직임벡터의 크기의 비율을 사용하여 디코더 측에서 움직임벡터를 보정한다.

Description

단방향 및 양예측에 적용 가능한 디코더 측 움직임벡터 보정을 위한 방법 및 장치
본 개시는 단방향 및 양예측에 적용 가능한 디코더 측 움직임벡터 보정을 이용하는 비디오 코딩방법 및 장치에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명과 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
비디오 데이터는 음성 데이터나 정지 영상 데이터 등에 비하여 많은 데이터량을 가지기 때문에, 압축을 위한 처리 없이 그 자체를 저장하거나 전송하기 위해서는 메모리를 포함하여 많은 하드웨어 자원을 필요로 한다.
따라서, 통상적으로 비디오 데이터를 저장하거나 전송할 때에는 부호화기를 사용하여 비디오 데이터를 압축하여 저장하거나 전송하며, 복호화기에서는 압축된 비디오 데이터를 수신하여 압축을 해제하고 재생한다. 이러한 비디오 압축 기술로는 H.264/AVC, HEVC(High Efficiency Video Coding) 등을 비롯하여, HEVC에 비해 약 30% 이상의 부호화 효율을 향상시킨 VVC(Versatile Video Coding)가 존재한다.
그러나, 영상의 크기 및 해상도, 프레임률이 점차 증가하고 있고, 이에 따라 부호화해야 하는 데이터량도 증가하고 있으므로 기존의 압축 기술보다 더 부호화 효율이 좋고 화질 개선 효과도 높은 새로운 압축 기술이 요구된다.
DMVR(Decoder-side Motion Vector Refinement) 기술은, 복호화기에서 양방향 매칭(Bilateral Matching, BM) 기반의 움직임 탐색에 기초하여 정규(regular) 머지/스킵 모드로 예측된 CU(Coding Unit) 단위의 양방향 움직임벡터를 서브블록(subblock) 단위로 보정한다. 복호화기는 초기 CU의 움직임벡터들을 기준으로 참조 블록의 주변을 탐색하여, BM을 기반으로 두 참조 블록들의 왜곡(distortion) 정도를 최소화하는 움직임벡터들을 탐색한다.
도 6은 기존의 DMVR 기술을 나타낸다. 도 6의 예시에서, mvL0와 mvL1은 각각 정규(regular) 머지/스킵 모드에 따라 유도된 CU 단위의 L0 및 L1 방향의 움직임벡터를 나타낸다. 또한, mvL0', mvL1'은, 각각 mvL0를 MVdiff만큼 보정한 서브블록 단위의 움직임벡터, 및 mvL1를 -MVdiff만큼 보정한 서브블록 단위의 움직임벡터를 나타낸다. BM 기반 움직임벡터 보정은, 두 움직임벡터 mvL0와 mvL1을 대칭적으로 이용하여, L0 참조 픽처로부터 획득한 예측 신호와 L1 참조 픽처로부터 획득한 예측 신호 간의 왜곡을 최소화하는 mvL0' 및 mvL1'을 최종 움직임벡터들로 유도한다. 즉, L0 참조 픽처에서 mvL0'이 지시하는 블록과 L1 참조 픽처에서 mvL1'이 지시하는 블록 간의 왜곡을 최소화하는 mvL0' 및 mvL1'이 최종 움직임벡터들로 결정된다. 여기서, 두 블록들 간의 왜곡은 MSE(Mean Square Error), SSE(Sum of Square Error), SAD(Sum of Absolute Difference), SATD(Sum of Absolute Transform Difference) 등과 같은 비용함수(cost function)에 기초하여 산정될 수 있다.
한편, 전술한 종래의 DMVR 기술은 현재 픽처가 시간적으로 두 참조 픽처들의 정중앙에 위치하는 경우에 적용될 수 있다. 하지만, 하나의 움직임벡터가 존재하는 단방향 예측(uni-directional prediction), 현재 픽처가 시간적으로 두 참조 픽처의 정중앙에 위치하지 않은 양예측(bi-prediction) 등에서 종래의 DMVR 기술은 움직임벡터를 보정할 수 없다. 따라서, 비디오 부호화 효율을 향상시키고 비디오 화질을 개선하기 위해, DMVR 기술의 활용도를 더욱 확장하는 방안이 고려될 필요가 있다.
본 개시는, 하나의 참조 픽처를 이용하는 단방향 예측 또는 현재 픽처가 시간적으로 두 참조 픽처의 정중앙에 위치하지 않는 양예측(Bi-Prediction)에서, 현재블록을 인트라 예측하여 생성한 인트라 예측자 또는 두 움직임벡터의 크기의 비율을 사용하여 디코더 측에서 움직임벡터를 보정하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 영상 복호화 장치가 수행하는, 현재블록을 복원하는 방법에 있어서, 인트라 예측모드를 이용하여 상기 현재블록의 인트라 예측블록을 생성하는 단계; 인터 예측 방식에 따라 상기 현재블록의 움직임 정보를 비트스트림으로부터 복호화하는 단계, 여기서, 상기 움직임 정보는 단방향 움직임벡터 또는 양예측 움직임벡터들이고, 상기 양예측 움직임벡터들은 제1 움직임벡터 및 제2 움직임벡터를 포함함; 상기 현재블록을 서브블록들로 분할하는 단계; 및 상기 움직임 정보를 확인하는 단계를 포함하되, 상기 움직임 정보가 상기 단방향 움직임벡터인 경우, 상기 현재블록의 각 서브블록을 인트라 예측한 서브블록과 최소의 차이를 갖는 서브블록을 탐색 범위에서 검색하는 단계, 여기서, 상기 탐색 범위는 상기 단방향 움직임벡터가 지시하는 참조 블록을 포함하는 참조 픽처 내에 존재함; 및 상기 각 서브블록에 대해 상기 단방향 움직임벡터를 상기 최소의 차이를 갖는 서브블록을 지시하는 움직임벡터로 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 영상 부호화 장치가 수행하는, 현재블록을 부호화하는 방법에 있어서, 인트라 예측모드를 이용하여 상기 현재블록의 인트라 예측블록을 생성하는 단계; 인터 예측 방식에 따라 상기 현재블록의 움직임 정보를 결정하는 단계, 여기서, 상기 움직임 정보는 단방향 움직임벡터 또는 양예측 움직임벡터들이고, 상기 양예측 움직임벡터들은 제1 움직임벡터 및 제2 움직임벡터를 포함함; 상기 현재블록을 서브블록들로 분할하는 단계; 및 상기 움직임 정보를 확인하는 단계를 포함하되, 상기 움직임 정보가 상기 단방향 움직임벡터인 경우, 상기 현재블록의 각 서브블록을 인트라 예측한 서브블록과 최소의 차이를 갖는 서브블록을 탐색 범위에서 검색하는 단계, 여기서, 상기 탐색 범위는 상기 단방향 움직임벡터가 지시하는 참조 블록을 포함하는 참조 픽처 내에 존재함; 및 상기 각 서브블록에 대해 상기 단방향 움직임벡터를 상기 최소의 차이를 갖는 서브블록을 지시하는 움직임벡터로 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기 영상 부호화 방법은, 인트라 예측모드를 이용하여 현재블록의 인트라 예측블록을 생성하는 단계; 인터 예측 방식에 따라 상기 현재블록의 움직임 정보를 결정하는 단계, 여기서, 상기 움직임 정보는 단방향 움직임벡터 또는 양예측 움직임벡터들임; 상기 현재블록을 서브블록들로 분할하는 단계; 및 상기 움직임 정보를 확인하는 단계를 포함하되, 상기 움직임 정보가 상기 단방향 움직임벡터인 경우, 상기 현재블록의 각 서브블록을 인트라 예측한 서브블록과 최소의 차이를 갖는 서브블록을 탐색 범위에서 검색하는 단계, 여기서, 상기 탐색 범위는 상기 단방향 움직임벡터가 지시하는 참조 블록을 포함하는 참조 픽처 내에 존재함; 및 상기 각 서브블록에 대해 상기 단방향 움직임벡터를 상기 최소의 차이를 갖는 서브블록을 지시하는 움직임벡터로 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기록매체를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 하나의 참조 픽처를 이용하는 단방향 예측 또는 현재 픽처가 시간적으로 두 참조 픽처의 정중앙에 위치하지 않는 양예측(Bi-Prediction)에서, 현재블록을 인트라 예측하여 생성한 인트라 예측자 또는 두 움직임벡터의 크기의 비율을 사용하여 디코더 측에서 움직임벡터를 보정하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공함으로써, 비디오 부호화 효율을 향상시키고 비디오 화질을 개선하는 것이 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다.
도 2는 QTBTTT(QuadTree plus BinaryTree TernaryTree) 구조를 이용하여 블록을 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 광각 인트라 예측모드들을 포함한 복수의 인트라 예측모드들을 나타낸 도면이다.
도 4는 현재블록의 주변블록에 대한 예시도이다.
도 5는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 블록도이다.
도 6은 DMVR(Decoder-side Motion Vector Refinement) 기술을 나타내는 예시도이다
도 7은 DMVR 기술의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 8a 내지 도 8c는 종래의 DMVR 기술이 적용될 수 없는 경우들을 나타내는 예시도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른, 단방향 예측된 움직임벡터의 보정을 나타내는 예시도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 개시의 일 실시예에 따른, GPM(Geometric Partitioning Mode)에 따라 단방향 예측된 움직임벡터의 보정을 나타내는 예시도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른, 서브블록별로 단방향 예측된 움직임벡터의 보정을 나타내는 예시도이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른, 양방향 예측된 움직임벡터의 보정을 나타내는 예시도이다.
도 13은 본 개시의 다른 실시예에 따른, 양방향 예측된 움직임벡터의 보정을 나타내는 예시도이다.
도 14는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 양방향 예측된 움직임벡터의 보정을 나타내는 예시도이다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 부호화 장치가 현재블록을 부호화하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 복호화 장치가 현재블록을 복원하는 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다. 이하에서는 도 1의 도시를 참조하여 영상 부호화 장치와 이 장치의 하위 구성들에 대하여 설명하도록 한다.
영상 부호화 장치는 픽처 분할부(110), 예측부(120), 감산기(130), 변환부(140), 양자화부(145), 재정렬부(150), 엔트로피 부호화부(155), 역양자화부(160), 역변환부(165), 가산기(170), 루프 필터부(180) 및 메모리(190)를 포함하여 구성될 수 있다.
영상 부호화 장치의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.
하나의 영상(비디오)은 복수의 픽처들을 포함하는 하나 이상의 시퀀스로 구성된다. 각 픽처들은 복수의 영역으로 분할되고 각 영역마다 부호화가 수행된다. 예를 들어, 하나의 픽처는 하나 이상의 타일(Tile) 및/또는 슬라이스(Slice)로 분할된다. 여기서, 하나 이상의 타일을 타일 그룹(Tile Group)으로 정의할 수 있다. 각 타일 또는/슬라이스는 하나 이상의 CTU(Coding Tree Unit)로 분할된다. 그리고 각 CTU는 트리 구조에 의해 하나 이상의 CU(Coding Unit)들로 분할된다. 각 CU에 적용되는 정보들은 CU의 신택스로서 부호화되고, 하나의 CTU에 포함된 CU들에 공통적으로 적용되는 정보는 CTU의 신택스로서 부호화된다. 또한, 하나의 슬라이스 내의 모든 블록들에 공통적으로 적용되는 정보는 슬라이스 헤더의 신택스로서 부호화되며, 하나 이상의 픽처들을 구성하는 모든 블록들에 적용되는 정보는 픽처 파라미터 셋(PPS, Picture Parameter Set) 혹은 픽처 헤더에 부호화된다. 나아가, 복수의 픽처가 공통으로 참조하는 정보들은 시퀀스 파라미터 셋(SPS, Sequence Parameter Set)에 부호화된다. 그리고, 하나 이상의 SPS가 공통으로 참조하는 정보들은 비디오 파라미터 셋(VPS, Video Parameter Set)에 부호화된다. 또한, 하나의 타일 또는 타일 그룹에 공통으로 적용되는 정보는 타일 또는 타일 그룹 헤더의 신택스로서 부호화될 수도 있다. SPS, PPS, 슬라이스 헤더, 타일 또는 타일 그룹 헤더에 포함되는 신택스들은 상위수준(high level) 신택스로 칭할 수 있다.
픽처 분할부(110)는 CTU의 크기를 결정한다. CTU의 크기에 대한 정보(CTU size)는 SPS 또는 PPS의 신택스로서 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
픽처 분할부(110)는 영상을 구성하는 각 픽처(picture)를 미리 결정된 크기를 가지는 복수의 CTU들로 분할한 이후에, 트리 구조(tree structure)를 이용하여 CTU를 반복적으로(recursively) 분할한다. 트리 구조에서의 리프 노드(leaf node)가 부호화의 기본 단위인 CU가 된다.
트리 구조로는 상위 노드(혹은 부모 노드)가 동일한 크기의 네 개의 하위 노드(혹은 자식 노드)로 분할되는 쿼드트리(QuadTree, QT), 또는 상위 노드가 두 개의 하위 노드로 분할되는 바이너리트리(BinaryTree, BT), 또는 상위 노드가 1:2:1 비율로 세 개의 하위 노드로 분할되는 터너리트리(TernaryTree, TT), 또는 이러한 QT 구조, BT 구조 및 TT 구조 중 둘 이상을 혼용한 구조일 수 있다. 예컨대, QTBT(QuadTree plus BinaryTree) 구조가 사용될 수 있고, 또는 QTBTTT(QuadTree plus BinaryTree TernaryTree) 구조가 사용될 수 있다. 여기서, BTTT를 합쳐서 MTT(Multiple-Type Tree)라 지칭될 수 있다.
도 2는 QTBTTT 구조를 이용하여 블록을 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, CTU는 먼저 QT 구조로 분할될 수 있다. 쿼드트리 분할은 분할 블록(splitting block)의 크기가 QT에서 허용되는 리프 노드의 최소 블록 크기(MinQTSize)에 도달할 때까지 반복될 수 있다. QT 구조의 각 노드가 하위 레이어의 4 개의 노드들로 분할되는지 여부를 지시하는 제1 플래그(QT_split_flag)는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. QT의 리프 노드가 BT에서 허용되는 루트 노드의 최대 블록 크기(MaxBTSize)보다 크지 않은 경우, BT 구조 또는 TT 구조 중 어느 하나 이상으로 더 분할될 수 있다. BT 구조 및/또는 TT 구조에서는 복수의 분할 방향이 존재할 수 있다. 예컨대, 해당 노드의 블록이 가로로 분할되는 방향과 세로로 분할되는 방향 두 가지가 존재할 수 있다. 도 2의 도시와 같이, MTT 분할이 시작되면, 노드들이 분할되었는지 여부를 지시하는 제2 플래그(mtt_split_flag)와, 분할이 되었다면 추가적으로 분할 방향(vertical 혹은 horizontal)을 나타내는 플래그 및/또는 분할 타입(Binary 혹은 Ternary)을 나타내는 플래그가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.
대안적으로, 각 노드가 하위 레이어의 4 개의 노드들로 분할되는지 여부를 지시하는 제1 플래그(QT_split_flag)를 부호화하기에 앞서, 그 노드가 분할되는지 여부를 지시하는 CU 분할 플래그(split_cu_flag)가 부호화될 수도 있다. CU 분할 플래그(split_cu_flag) 값이 분할되지 않았음을 지시하는 경우, 해당 노드의 블록이 분할 트리 구조에서의 리프 노드(leaf node)가 되어 부호화의 기본 단위인 CU(coding unit)가 된다. CU 분할 플래그(split_cu_flag) 값이 분할됨을 지시하는 경우, 영상 부호화 장치는 전술한 방식으로 제1 플래그부터 부호화를 시작한다.
트리 구조의 다른 예시로서 QTBT가 사용되는 경우, 해당 노드의 블록을 동일 크기의 두 개 블록으로 가로로 분할하는 타입(즉, symmetric horizontal splitting)과 세로로 분할하는 타입(즉, symmetric vertical splitting) 두 가지가 존재할 수 있다. BT 구조의 각 노드가 하위 레이어의 블록으로 분할되는지 여부를 지시하는 분할 플래그(split_flag) 및 분할되는 타입을 지시하는 분할 타입 정보가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다. 한편, 해당 노드의 블록을 서로 비대칭 형태의 두 개의 블록으로 분할하는 타입이 추가로 더 존재할 수도 있다. 비대칭 형태에는 해당 노드의 블록을 1:3의 크기 비율을 가지는 두 개의 직사각형 블록으로 분할하는 형태가 포함될 수 있고, 혹은 해당 노드의 블록을 대각선 방향으로 분할하는 형태가 포함될 수도 있다.
CU는 CTU로부터의 QTBT 또는 QTBTTT 분할에 따라 다양한 크기를 가질 수 있다. 이하에서는, 부호화 또는 복호화하고자 하는 CU(즉, QTBTTT의 리프 노드)에 해당하는 블록을 '현재블록'이라 칭한다. QTBTTT 분할의 채용에 따라, 현재블록의 모양은 정사각형뿐만 아니라 직사각형일 수도 있다.
예측부(120)는 현재블록을 예측하여 예측블록을 생성한다. 예측부(120)는 인트라 예측부(122)와 인터 예측부(124)를 포함한다.
일반적으로, 픽처 내 현재블록들은 각각 예측적으로 코딩될 수 있다. 일반적으로 현재블록의 예측은 (현재블록을 포함하는 픽처로부터의 데이터를 사용하는) 인트라 예측 기술 또는 (현재블록을 포함하는 픽처 이전에 코딩된 픽처로부터의 데이터를 사용하는) 인터 예측 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 인터 예측은 단방향 예측과 양방향 예측 모두를 포함한다.
인트라 예측부(122)는 현재블록이 포함된 현재 픽처 내에서 현재블록의 주변에 위치한 픽셀(참조 픽셀)들을 이용하여 현재블록 내의 픽셀들을 예측한다. 예측 방향에 따라 복수의 인트라 예측모드가 존재한다. 예컨대, 도 3a에서 보는 바와 같이, 복수의 인트라 예측모드는 Planar 모드와 DC 모드를 포함하는 2 개의 비방향성 모드와 65 개의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 각 예측모드에 따라 사용할 주변 픽셀과 연산식이 다르게 정의된다.
직사각형 모양의 현재블록에 대한 효율적인 방향성 예측을 위해, 도 3b에 점선 화살표로 도시된 방향성 모드들(67 ~ 80번, -1 ~ -14 번 인트라 예측모드들)이 추가로 사용될 수 있다. 이들은 "광각 인트라 예측모드들(wide angle intra-prediction modes)"로 지칭될 수 있다. 도 3b에서 화살표들은 예측에 사용되는 대응하는 참조샘플들을 가리키는 것이며, 예측 방향을 나타내는 것이 아니다. 예측 방향은 화살표가 가리키는 방향과 반대이다. 광각 인트라 예측모드들은 현재블록이 직사각형일 때 추가적인 비트 전송 없이 특정 방향성 모드를 반대방향으로 예측을 수행하는 모드이다. 이때 광각 인트라 예측모드들 중에서, 직사각형의 현재블록의 너비와 높이의 비율에 의해, 현재블록에 이용 가능한 일부 광각 인트라 예측모드들이 결정될 수 있다. 예컨대, 45도보다 작은 각도를 갖는 광각 인트라 예측모드들(67 ~ 80번 인트라 예측모드들)은 현재블록이 높이가 너비보다 작은 직사각형 형태일 때 이용 가능하고, -135도보다 큰 각도를 갖는 광각 인트라 예측모드들(-1 ~ -14 번 인트라 예측모드들)은 현재블록이 너비가 높이보다 큰 직사각형 형태일 때 이용 가능하다.
인트라 예측부(122)는 현재블록을 부호화하는데 사용할 인트라 예측모드를 결정할 수 있다. 일부 예들에서, 인트라 예측부(122)는 여러 인트라 예측모드들을 사용하여 현재블록을 인코딩하고, 테스트된 모드들로부터 사용할 적절한 인트라 예측모드를 선택할 수도 있다. 예를 들어, 인트라 예측부(122)는 여러 테스트된 인트라 예측모드들에 대한 비트율 왜곡(rate-distortion) 분석을 사용하여 비트율 왜곡 값들을 계산하고, 테스트된 모드들 중 최선의 비트율 왜곡 특징들을 갖는 인트라 예측모드를 선택할 수도 있다.
인트라 예측부(122)는 복수의 인트라 예측모드 중에서 하나의 인트라 예측모드를 선택하고, 선택된 인트라 예측모드에 따라 결정되는 주변 픽셀(참조 픽셀)과 연산식을 사용하여 현재블록을 예측한다. 선택된 인트라 예측모드에 대한 정보는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
인터 예측부(124)는 움직임 보상 과정을 이용하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 인터 예측부(124)는 현재 픽처보다 먼저 부호화 및 복호화된 참조픽처 내에서 현재블록과 가장 유사한 블록을 탐색하고, 그 탐색된 블록을 이용하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 그리고, 현재 픽처 내의 현재블록과 참조픽처 내의 예측블록 간의 변위(displacement)에 해당하는 움직임벡터(Motion Vector: MV)를 생성한다. 일반적으로, 움직임 추정은 루마(luma) 성분에 대해 수행되고, 루마 성분에 기초하여 계산된 움직임벡터는 루마 성분 및 크로마 성분 모두에 대해 사용된다. 현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처에 대한 정보 및 움직임벡터에 대한 정보를 포함하는 움직임 정보는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
인터 예측부(124)는, 예측의 정확성을 높이기 위해, 참조픽처 또는 참조 블록에 대한 보간을 수행할 수도 있다. 즉, 연속한 두 정수 샘플 사이의 서브 샘플들은 그 두 정수 샘플을 포함한 연속된 복수의 정수 샘플들에 필터 계수들을 적용하여 보간된다. 보간된 참조픽처에 대해서 현재블록과 가장 유사한 블록을 탐색하는 과정을 수행하면, 움직임벡터는 정수 샘플 단위의 정밀도(precision)가 아닌 소수 단위의 정밀도까지 표현될 수 있다. 움직임벡터의 정밀도 또는 해상도(resolution)는 부호화하고자 하는 대상 영역, 예컨대, 슬라이스, 타일, CTU, CU 등의 단위마다 다르게 설정될 수 있다. 이와 같은 적응적 움직임벡터 해상도(Adaptive Motion Vector Resolution: AMVR)가 적용되는 경우 각 대상 영역에 적용할 움직임벡터 해상도에 대한 정보는 대상 영역마다 시그널링되어야 한다. 예컨대, 대상 영역이 CU인 경우, 각 CU마다 적용된 움직임벡터 해상도에 대한 정보가 시그널링된다. 움직임벡터 해상도에 대한 정보는 후술할 차분 움직임벡터의 정밀도를 나타내는 정보일 수 있다.
한편, 인터 예측부(124)는 양방향 예측(bi-prediction)을 이용하여 인터 예측을 수행할 수 있다. 양방향 예측의 경우, 두 개의 참조픽처와 각 참조픽처 내에서 현재블록과 가장 유사한 블록 위치를 나타내는 두 개의 움직임벡터가 이용된다. 인터 예측부(124)는 참조픽처 리스트 0(RefPicList0) 및 참조픽처 리스트 1(RefPicList1)으로부터 각각 제1 참조픽처 및 제2 참조픽처를 선택하고, 각 참조픽처 내에서 현재블록과 유사한 블록을 탐색하여 제1 참조블록과 제2 참조블록을 생성한다. 그리고, 제1 참조블록과 제2 참조블록을 평균 또는 가중 평균하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 그리고 현재블록을 예측하기 위해 사용한 두 개의 참조픽처에 대한 정보 및 두 개의 움직임벡터에 대한 정보를 포함하는 움직임 정보를 엔트로피 부호화부(155)로 전달한다. 여기서, 참조픽처 리스트 0은 기복원된 픽처들 중 디스플레이 순서에서 현재 픽처 이전의 픽처들로 구성되고, 참조픽처 리스트 1은 기복원된 픽처들 중 디스플레이 순서에서 현재 픽처 이후의 픽처들로 구성될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 디스플레이 순서 상으로 현재 픽처 이후의 기복원 픽처들이 참조픽처 리스트 0에 추가로 더 포함될 수 있고, 역으로 현재 픽처 이전의 기복원 픽처들이 참조픽처 리스트 1에 추가로 더 포함될 수도 있다.
움직임 정보를 부호화하는 데에 소요되는 비트량을 최소화하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다.
예컨대, 현재블록의 참조픽처와 움직임벡터가 주변블록의 참조픽처 및 움직임벡터와 동일한 경우에는 그 주변블록을 식별할 수 있는 정보를 부호화함으로써, 현재블록의 움직임 정보를 영상 복호화 장치로 전달할 수 있다. 이러한 방법을 '머지 모드(merge mode)'라 한다.
머지 모드에서, 인터 예측부(124)는 현재블록의 주변블록들로부터 기 결정된 개수의 머지 후보블록(이하, '머지 후보'라 함)들을 선택한다.
머지 후보를 유도하기 위한 주변블록으로는, 도 4에 도시된 바와 같이, 현재 픽처 내에서 현재블록에 인접한 좌측블록(A0), 좌하단블록(A1), 상단블록(B0), 우상단블록(B1), 및 좌상단블록(B2) 중에서 전부 또는 일부가 사용될 수 있다. 또한, 현재블록이 위치한 현재 픽처가 아닌 참조픽처(현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처와 동일할 수도 있고 다를 수도 있음) 내에 위치한 블록이 머지 후보로서 사용될 수도 있다. 예컨대, 참조픽처 내에서 현재블록과 동일 위치에 있는 블록(co-located block) 또는 그 동일 위치의 블록에 인접한 블록들이 머지 후보로서 추가로 더 사용될 수 있다. 이상에서 기술된 방법에 의해 선정된 머지 후보의 개수가 기설정된 개수보다 작으면, 0 벡터를 머지 후보에 추가한다.
인터 예측부(124)는 이러한 주변블록들을 이용하여 기결정된 개수의 머지 후보를 포함하는 머지 리스트를 구성한다. 머지 리스트에 포함된 머지 후보들 중에서 현재블록의 움직임정보로서 사용할 머지 후보를 선택하고 선택된 후보를 식별하기 위한 머지 인덱스 정보를 생성한다. 생성된 머지 인덱스 정보는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
머지 스킵(merge skip) 모드는 머지 모드의 특별한 경우로서, 양자화를 수행한 후, 엔트로피 부호화를 위한 변환 계수가 모두 영(zero)에 가까울 때, 잔차신호들의 전송 없이 주변블록 선택 정보만을 전송한다. 머지 스킵 모드를 이용함으로써, 움직임이 적은 영상, 정지 영상, 스크린 콘텐츠 영상 등에서 상대적으로 높은 부호화 효율을 달성할 수 있다.
이하, 머지 모드와 머지 스킵 모드를 통칭하여, 머지/스킵 모드로 나타낸다.
움직임 정보를 부호화하기 위한 또 다른 방법은 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드이다.
AMVP 모드에서, 인터 예측부(124)는 현재블록의 주변블록들을 이용하여 현재블록의 움직임벡터에 대한 예측 움직임벡터 후보들을 유도한다. 예측 움직임벡터 후보들을 유도하기 위해 사용되는 주변블록으로는, 도 4에 도시된 현재 픽처 내에서 현재블록에 인접한 좌측블록(A0), 좌하단블록(A1), 상단블록(B0), 우상단블록(B1), 및 좌상단블록(B2) 중에서 전부 또는 일부가 사용될 수 있다. 또한, 현재블록이 위치한 현재 픽처가 아닌 참조픽처(현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처와 동일할 수도 있고 다를 수도 있음) 내에 위치한 블록이 예측 움직임벡터 후보들을 유도하기 위해 사용되는 주변블록으로서 사용될 수도 있다. 예컨대, 참조픽처 내에서 현재블록과 동일 위치에 있는 블록(co-located block) 또는 그 동일 위치의 블록에 인접한 블록들이 사용될 수 있다. 이상에서 기술된 방법에 의해 움직임벡터 후보의 개수가 기설정된 개수보다 작으면, 0 벡터를 움직임벡터 후보에 추가한다.
인터 예측부(124)는 이 주변블록들의 움직임벡터를 이용하여 예측 움직임벡터 후보들을 유도하고, 예측 움직임벡터 후보들을 이용하여 현재블록의 움직임벡터에 대한 예측 움직임벡터를 결정한다. 그리고, 현재블록의 움직임벡터로부터 예측 움직임벡터를 감산하여 차분 움직임벡터를 산출한다.
예측 움직임벡터는 예측 움직임벡터 후보들에 기정의된 함수(예컨대, 중앙값, 평균값 연산 등)를 적용하여 구할 수 있다. 이 경우, 영상 복호화 장치도 기정의된 함수를 알고 있다. 또한, 예측 움직임벡터 후보를 유도하기 위해 사용하는 주변블록은 이미 부호화 및 복호화가 완료된 블록이므로 영상 복호화 장치도 그 주변블록의 움직임벡터도 이미 알고 있다. 그러므로 영상 부호화 장치는 예측 움직임벡터 후보를 식별하기 위한 정보를 부호화할 필요가 없다. 따라서, 이 경우에는 차분 움직임벡터에 대한 정보와 현재블록을 예측하기 위해 사용한 참조픽처에 대한 정보가 부호화된다.
한편, 예측 움직임벡터는 예측 움직임벡터 후보들 중 어느 하나를 선택하는 방식으로 결정될 수도 있다. 이 경우에는 차분 움직임벡터에 대한 정보 및 현재블록을 예측하기 위해 사용한 참조픽처에 대한 정보와 함께, 선택된 예측 움직임벡터 후보를 식별하기 위한 정보가 추가로 부호화된다.
감산기(130)는 현재블록으로부터 인트라 예측부(122) 또는 인터 예측부(124)에 의해 생성된 예측블록을 감산하여 잔차블록을 생성한다.
변환부(140)는 공간 영역의 픽셀 값들을 가지는 잔차블록 내의 잔차신호들을 주파수 도메인의 변환 계수로 변환한다. 변환부(140)는 잔차블록의 전체 크기를 변환 단위로 사용하여 잔차블록 내의 잔차신호들을 변환할 수 있으며, 또는 잔차블록을 복수 개의 서브블록으로 분할하고 그 서브블록을 변환 단위로 사용하여 변환을 할 수도 있다. 또는, 변환 영역 및 비변환 영역인 두 개의 서브블록으로 구분하여, 변환 영역 서브블록만 변환 단위로 사용하여 잔차신호들을 변환할 수 있다. 여기서, 변환 영역 서브블록은 가로축 (혹은 세로축) 기준 1:1의 크기 비율을 가지는 두 개의 직사각형 블록 중 하나일 수 있다. 이런 경우, 서브블록 만을 변환하였음을 지시하는 플래그(cu_sbt_flag), 방향성(vertical/horizontal) 정보(cu_sbt_horizontal_flag) 및/또는 위치 정보(cu_sbt_pos_flag)가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. 또한, 변환 영역 서브블록의 크기는 가로축 (혹은 세로축) 기준 1:3의 크기 비율을 가질 수 있으며, 이런 경우 해당 분할을 구분하는 플래그(cu_sbt_quad_flag)가 추가적으로 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.
한편, 변환부(140)는 잔차블록에 대해 가로 방향과 세로 방향으로 개별적으로 변환을 수행할 수 있다. 변환을 위해, 다양한 타입의 변환 함수 또는 변환 행렬이 사용될 수 있다. 예컨대, 가로 방향 변환과 세로 방향 변환을 위한 변환 함수의 쌍을 MTS(Multiple Transform Set)로 정의할 수 있다. 변환부(140)는 MTS 중 변환 효율이 가장 좋은 하나의 변환 함수 쌍을 선택하고 가로 및 세로 방향으로 각각 잔차블록을 변환할 수 있다. MTS 중에서 선택된 변환 함수 쌍에 대한 정보(mts_idx)는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.
양자화부(145)는 변환부(140)로부터 출력되는 변환 계수들을 양자화 파라미터를 이용하여 양자화하고, 양자화된 변환 계수들을 엔트로피 부호화부(155)로 출력한다. 양자화부(145)는, 어떤 블록 혹은 프레임에 대해, 변환 없이, 관련된 잔차 블록을 곧바로 양자화할 수도 있다. 양자화부(145)는 변환블록 내의 변환 계수들의 위치에 따라 서로 다른 양자화 계수(스케일링 값)을 적용할 수도 있다. 2차원으로 배열된 양자화된 변환 계수들에 적용되는 양자화 행렬은 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다.
재정렬부(150)는 양자화된 잔차값에 대해 계수값의 재정렬을 수행할 수 있다.
재정렬부(150)는 계수 스캐닝(coefficient scanning)을 이용하여 2차원의 계수 어레이를 1차원의 계수 시퀀스로 변경할 수 있다. 예를 들어, 재정렬부(150)에서는 지그-재그 스캔(zig-zag scan) 또는 대각선 스캔(diagonal scan)을 이용하여 DC 계수부터 고주파수 영역의 계수까지 스캔하여 1차원의 계수 시퀀스를 출력할 수 있다. 변환 단위의 크기 및 인트라 예측모드에 따라 지그-재그 스캔 대신 2차원의 계수 어레이를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 단위의 크기 및 인트라 예측모드에 따라 지그-재그 스캔, 대각선 스캔, 수직 방향 스캔 및 수평 방향 스캔 중에서 사용될 스캔 방법이 결정될 수도 있다.
엔트로피 부호화부(155)는, CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code), 지수 골롬(Exponential Golomb) 등의 다양한 부호화 방식을 사용하여, 재정렬부(150)로부터 출력된 1차원의 양자화된 변환 계수들의 시퀀스를 부호화함으로써 비트스트림을 생성한다.
또한, 엔트로피 부호화부(155)는 블록 분할과 관련된 CTU size, CU 분할 플래그, QT 분할 플래그, MTT 분할 타입, MTT 분할 방향 등의 정보를 부호화하여, 영상 복호화 장치가 영상 부호화 장치와 동일하게 블록을 분할할 수 있도록 한다. 또한, 엔트로피 부호화부(155)는 현재블록이 인트라 예측에 의해 부호화되었는지 아니면 인터 예측에 의해 부호화되었는지 여부를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 부호화하고, 예측 타입에 따라 인트라 예측정보(즉, 인트라 예측모드에 대한 정보) 또는 인터 예측정보(움직임 정보의 부호화 모드(머지 모드 또는 AMVP 모드), 머지 모드의 경우 머지 인덱스, AMVP 모드의 경우 참조픽처 인덱스 및 차분 움직임벡터에 대한 정보)를 부호화한다. 또한, 엔트로피 부호화부(155)는 양자화와 관련된 정보, 즉, 양자화 파라미터에 대한 정보 및 양자화 행렬에 대한 정보를 부호화한다.
역양자화부(160)는 양자화부(145)로부터 출력되는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 생성한다. 역변환부(165)는 역양자화부(160)로부터 출력되는 변환 계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 변환하여 잔차블록을 복원한다.
가산기(170)는 복원된 잔차블록과 예측부(120)에 의해 생성된 예측블록을 가산하여 현재블록을 복원한다. 복원된 현재블록 내의 픽셀들은 다음 순서의 블록을 인트라 예측할 때 참조 픽셀들로서 사용된다.
루프(loop) 필터부(180)는 블록 기반의 예측 및 변환/양자화로 인해 발생하는 블록킹 아티팩트(blocking artifacts), 링잉 아티팩트(ringing artifacts), 블러링 아티팩트(blurring artifacts) 등을 줄이기 위해 복원된 픽셀들에 대한 필터링을 수행한다. 루프 필터부(180)는 인루프(in-loop) 필터로서 디블록킹 필터(182), SAO(Sample Adaptive Offset) 필터(184) 및 ALF(Adaptive Loop Filter, 186)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.
디블록킹 필터(182)는 블록 단위의 부호화/복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)을 제거하기 위해 복원된 블록 간의 경계를 필터링하고, SAO 필터(184) 및 ALF(186)는 디블록킹 필터링된 영상에 대해 추가적인 필터링을 수행한다. SAO 필터(184) 및 ALF(186)는 손실 부호화(lossy coding)로 인해 발생하는 복원된 픽셀들과 원본 픽셀들 간의 차이를 보상하기 위해 사용되는 필터이다. SAO 필터(184)는 CTU 단위로 오프셋을 적용함으로써 주관적 화질뿐만 아니라 부호화 효율도 향상시킨다. 이에 비하여 ALF(186)는 블록 단위의 필터링을 수행하는데, 해당 블록의 에지 및 변화량의 정도를 구분하여 상이한 필터를 적용하여 왜곡을 보상한다. ALF에 사용될 필터 계수들에 대한 정보는 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다.
디블록킹 필터(182), SAO 필터(184) 및 ALF(186)를 통해 필터링된 복원블록은 메모리(190)에 저장된다. 한 픽처 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽처는 이후에 부호화하고자 하는 픽처 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조픽처로 사용될 수 있다.
영상 부호화 장치는 부호화된 비디오 데이터의 비트스트림을 비일시적인 기록매체에 저장하거나 통신 네트워크를 이용하여 영상 복호화 장치에게 전송할 수 있다.
도 5는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 블록도이다. 이하에서는 도 5를 참조하여 영상 복호화 장치와 이 장치의 하위 구성들에 대하여 설명하도록 한다.
영상 복호화 장치는 엔트로피 복호화부(510), 재정렬부(515), 역양자화부(520), 역변환부(530), 예측부(540), 가산기(550), 루프 필터부(560) 및 메모리(570)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1의 영상 부호화 장치와 마찬가지로, 영상 복호화 장치의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.
엔트로피 복호화부(510)는 영상 부호화 장치에 의해 생성된 비트스트림을 복호화하여 블록 분할과 관련된 정보를 추출함으로써 복호화하고자 하는 현재블록을 결정하고, 현재블록을 복원하기 위해 필요한 예측정보, 잔차신호들에 대한 정보 등을 추출한다.
엔트로피 복호화부(510)는 SPS(Sequence Parameter Set) 또는 PPS(Picture Parameter Set)로부터 CTU size에 대한 정보를 추출하여 CTU의 크기를 결정하고, 픽처를 결정된 크기의 CTU로 분할한다. 그리고, CTU를 트리 구조의 최상위 레이어, 즉, 루트 노드로 결정하고, CTU에 대한 분할정보를 추출함으로써 트리 구조를 이용하여 CTU를 분할한다.
예컨대, QTBTTT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, 먼저 QT의 분할과 관련된 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출하여 각 노드를 하위 레이어의 네 개의 노드로 분할한다. 그리고, QT의 리프 노드에 해당하는 노드에 대해서는 MTT의 분할과 관련된 제2 플래그(mtt_split_flag) 및 분할 방향(vertical / horizontal) 및/또는 분할 타입(binary / ternary) 정보를 추출하여 해당 리프 노드를 MTT 구조로 분할한다. 이에 따라 QT의 리프 노드 이하의 각 노드들을 BT 또는 TT 구조로 반복적으로(recursively) 분할한다.
또 다른 예로서, QTBTTT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, 먼저 CU의 분할 여부를 지시하는 CU 분할 플래그(split_cu_flag)를 추출하고, 해당 블록이 분할된 경우, 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출할 수도 있다. 분할 과정에서 각 노드는 0번 이상의 반복적인 QT 분할 후에 0번 이상의 반복적인 MTT 분할이 발생할 수 있다. 예컨대, CTU는 바로 MTT 분할이 발생하거나, 반대로 다수 번의 QT 분할만 발생할 수도 있다.
다른 예로서, QTBT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, QT의 분할과 관련된 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출하여 각 노드를 하위 레이어의 네 개의 노드로 분할한다. 그리고, QT의 리프 노드에 해당하는 노드에 대해서는 BT로 더 분할되는지 여부를 지시하는 분할 플래그(split_flag) 및 분할 방향 정보를 추출한다.
한편, 엔트로피 복호화부(510)는 트리 구조의 분할을 이용하여 복호화하고자 하는 현재블록을 결정하게 되면, 현재블록이 인트라 예측되었는지 아니면 인터 예측되었는지를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 추출한다. 예측 타입 정보가 인트라 예측을 지시하는 경우, 엔트로피 복호화부(510)는 현재블록의 인트라 예측정보(인트라 예측모드)에 대한 신택스 요소를 추출한다. 예측 타입 정보가 인터 예측을 지시하는 경우, 엔트로피 복호화부(510)는 인터 예측정보에 대한 신택스 요소, 즉, 움직임벡터 및 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽처를 나타내는 정보를 추출한다.
또한, 엔트로피 복호화부(510)는 양자화 관련된 정보, 및 잔차신호들에 대한 정보로서 현재블록의 양자화된 변환계수들에 대한 정보를 추출한다.
재정렬부(515)는, 영상 부호화 장치에 의해 수행된 계수 스캐닝 순서의 역순으로, 엔트로피 복호화부(510)에서 엔트로피 복호화된 1차원의 양자화된 변환계수들의 시퀀스를 다시 2차원의 계수 어레이(즉, 블록)로 변경할 수 있다.
역양자화부(520)는 양자화된 변환계수들을 역양자화하고, 양자화 파라미터를 이용하여 양자화된 변환계수들을 역양자화한다. 역양자화부(520)는 2차원으로 배열된 양자화된 변환계수들에 대해 서로 다른 양자화 계수(스케일링 값)을 적용할 수도 있다. 역양자화부(520)는 영상 부호화 장치로부터 양자화 계수(스케일링 값)들의 행렬을 양자화된 변환계수들의 2차원 어레이에 적용하여 역양자화를 수행할 수 있다.
역변환부(530)는 역양자화된 변환계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 역변환하여 잔차신호들을 복원함으로써 현재블록에 대한 잔차블록을 생성한다.
또한, 역변환부(530)는 변환블록의 일부 영역(서브블록)만 역변환하는 경우, 변환블록의 서브블록만을 변환하였음을 지시하는 플래그(cu_sbt_flag), 서브블록의 방향성(vertical/horizontal) 정보(cu_sbt_horizontal_flag) 및/또는 서브블록의 위치 정보(cu_sbt_pos_flag)를 추출하여, 해당 서브블록의 변환계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 역변환함으로써 잔차신호들을 복원하고, 역변환되지 않은 영역에 대해서는 잔차신호들로 “0”값을 채움으로써 현재블록에 대한 최종 잔차블록을 생성한다.
또한, MTS가 적용된 경우, 역변환부(530)는 영상 부호화 장치로부터 시그널링된 MTS 정보(mts_idx)를 이용하여 가로 및 세로 방향으로 각각 적용할 변환 함수 또는 변환 행렬을 결정하고, 결정된 변환 함수를 이용하여 가로 및 세로 방향으로 변환블록 내의 변환계수들에 대해 역변환을 수행한다.
예측부(540)는 인트라 예측부(542) 및 인터 예측부(544)를 포함할 수 있다. 인트라 예측부(542)는 현재블록의 예측 타입이 인트라 예측일 때 활성화되고, 인터 예측부(544)는 현재블록의 예측 타입이 인터 예측일 때 활성화된다.
인트라 예측부(542)는 엔트로피 복호화부(510)로부터 추출된 인트라 예측모드에 대한 신택스 요소로부터 복수의 인트라 예측모드 중 현재블록의 인트라 예측모드를 결정하고, 인트라 예측모드에 따라 현재블록 주변의 참조 픽셀들을 이용하여 현재블록을 예측한다.
인터 예측부(544)는 엔트로피 복호화부(510)로부터 추출된 인터 예측모드에 대한 신택스 요소를 이용하여 현재블록의 움직임벡터와 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽처를 결정하고, 움직임벡터와 참조픽처를 이용하여 현재블록을 예측한다.
가산기(550)는 역변환부(530)로부터 출력되는 잔차블록과 인터 예측부(544) 또는 인트라 예측부(542)로부터 출력되는 예측블록을 가산하여 현재블록을 복원한다. 복원된 현재블록 내의 픽셀들은 이후에 복호화할 블록을 인트라 예측할 때의 참조픽셀들로서 활용된다.
루프 필터부(560)는 인루프 필터로서 디블록킹 필터(562), SAO 필터(564) 및 ALF(566)를 포함할 수 있다. 디블록킹 필터(562)는 블록 단위의 복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)을 제거하기 위해, 복원된 블록 간의 경계를 디블록킹 필터링한다. SAO 필터(564) 및 ALF(566)는 손실 부호화(lossy coding)로 인해 발생하는 복원된 픽셀들과 원본 픽셀들 간의 차이를 보상하기 위해, 디블록킹 필터링 이후의 복원된 블록에 대해 추가적인 필터링을 수행한다. ALF의 필터 계수는 비스트림으로부터 복호한 필터 계수에 대한 정보를 이용하여 결정된다.
디블록킹 필터(562), SAO 필터(564) 및 ALF(566)를 통해 필터링된 복원블록은 메모리(570)에 저장된다. 한 픽처 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽처는 이후에 부호화하고자 하는 픽처 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조픽처로 사용된다.
본 실시예는 이상에서 설명한 바와 같은 영상(비디오)의 부호화 및 복호화에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 하나의 참조 픽처를 이용하는 단방향 예측 또는 현재 픽처가 시간적으로 두 참조 픽처의 정중앙에 위치하지 않는 양예측(Bi-Prediction)에서, 현재블록을 인트라 예측하여 생성한 인트라 예측자 또는 두 움직임벡터의 크기의 비율을 사용하여 디코더 측에서 움직임벡터를 보정하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공한다.
이하의 실시예들은 영상 부호화 장치(video encoding apparatus) 내 예측부(120)에 의해 수행될 수 있다. 또한, 영상 복호화 장치(video decoding apparatus) 내 예측부(540)에 의해 수행될 수 있다.
영상 부호화 장치는, 현재블록의 부호화에 있어서, 율왜곡 최적화 측면에서 본 실시예와 관련된 시그널링 정보를 생성할 수 있다. 영상 부호화 장치는 엔트로피 부호화부(155)를 이용하여 시그널링 정보를 부호화한 후, 영상 복호화 장치로 전송할 수 있다. 영상 복호화 장치는 엔트로피 복호화부(510)를 이용하여 비트스트림으로부터 현재블록의 복호화와 관련된 시그널링 정보를 복호화할 수 있다.
이하의 설명에서, '대상 블록'이라는 용어는 현재블록 또는 코딩유닛(CU, Coding Unit)과 동일한 의미로 사용될 수 있고, 또는 코딩유닛의 일부 영역을 의미할 수도 있다.
또한, 하나의 플래그의 값이 참이라는 것은 플래그가 1로 설정되는 경우를 나타낸다. 또한, 하나의 플래그의 값이 거짓이라는 것은 플래그가 0으로 설정되는 경우를 나타낸다.
이하, 양예측과 양방향 예측(bi-directional prediction)은 호환적으로 사용된다. 또한, 인트라 예측자와 인트라 예측블록은 호환적으로 사용된다.
이하, 픽처와 프레임은 호환적으로 사용될 수 있다. 예컨대, 현재 픽처와 현재 프레임은 호환적으로 사용될 수 있다. 또한, 참조 픽처와 참조 프레임은 호환적으로 사용될 수 있다.
이하의 실시예들은, 영상 복호화 장치를 중심으로 기술되나, 영상 부호화 장치에서도 동일하거나 유사하게 구현될 수 있다.
I. DMVR(Decoder-side Motion Vector Refinement) 및 인터 예측 기술들
인터 예측 시 디코더에서 유도된 움직임벡터를 기반으로, 추가적임 움직임벡터 탐색 또는 움직임벡터 계산 과정을 이용하여 예측신호의 정확도를 높이는 기술들이 존재한다. DMVR 기술은 전술한 기술들 중의 하나로서, 현재블록(또는, 현재 CU)을 동일한 크기의 작은 블록들인 서브블록들로 분할한 후, BM(Bi-lateral Matching) 기반의 움직임 탐색을 이용하여 CU 단위의 움직임벡터를 서브블록 단위로 보정한다. DMVR은 모든 양방향 움직임벡터에 적용될 수 없고, 표 1에 나타낸 조건들을 모두 만족하는 경우에 대해 적용될 수 있다.
Figure PCTKR2023018550-appb-img-000001
이하, 도 6 및 도 7의 도시를 이용하여 종래의 DMVR 기술을 자세히 기술한다.
도 7은 DMVR 기술의 동작을 나타내는 순서도이다.
영상 복호화 장치는, 도 6의 예시와 같이 mvL0와 mvL1가 각각 지시하는 두 서브블록들 간의 초기 왜곡을 산정한다(S700).
영상 복호화 장치는 초기 왜곡을 기설정된 임계치와 비교한다(S702).
두 서브블록들 간의 왜곡이 기설정된 임계치보다 작은 경우(S702의 No), 현재 서브블록에 대해 움직임벡터를 보정하는 과정이 생략된다.
반면, 두 서브블록들 간의 왜곡이 기설정된 임계치보다 크거나 같은 경우(S702의 Yes), 영상 복호화 장치는 다음의 단계들을 수행한다.
영상 복호화 장치는 기설정된 탐색 범위 [-R, +R] 내에서 보정 값(즉, MVdiff)을 정수 단위로 탐색한다(S704). 이하, MVdiff를 움직임벡터 보정 오프셋(refinement offset), 또는 보정 오프셋으로 표현한다.
영상 복호화 장치는 mvL0을 MVdiff만큼 보정하여 mvL0'을 산정하고, mvL1을 반대 방향으로 MVdiff만큼 보정하여 mvL1'을 산정한다. 영상 복호화 장치는 mvL0'과 mvL1'이 각각 지시하는 두 서브블록들 간의 왜곡을 최소로 하는 MVdiff의 정수 부분을 산정한다.
영상 복호화 장치는 탐색된 MVdiff의 두 성분들을 각각 R과 비교한다(S706).
정수 단위로 탐색한 MVdiff의 어느 하나의 성분이 R과 같은 경우(S706의 No), 추가적인 탐색 과정이 생략될 수 있다.
반면, MVdiff의 두 성분의 정수 부분이 모두 R보다 작은 경우(S706의 Yes), 영상 복호화 장치는 움직임벡터의 보정분을 소수 단위로 탐색한다(S708).
영상 복호화 장치는, 정수 단위의 MVdiff에 대응하는 두 서브블록 간의 왜곡 값, 및 주변 위치에 대응하는 블록들 간의 왜곡값들을 기설정된 2차원 공간 상의 에러-표면 매개 방정식(parametric error surface equation)에 적용함으로써, MVdiff의 소수 부분을 산정한다. 여기서, 왜곡 값으로는 두 블록들 간의 SAD(Sum of Absolute Differences)가 이용될 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 종래의 DMVR 기술이 적용될 수 없는 경우들을 나타내는 예시도이다.
종래의 DMVR 기술은, 양방향 예측의 수행 시 두 참조 픽처가 현재 픽처를 기준으로 시간적으로 간격이 동일하고, 하나의 참조 픽처는 현재 픽처보다 앞에 위치하고, 나머지 참조 픽처는 현재 픽처보다 뒤에 위치하는 경우에 적용될 수 있다. 따라서, 현재 픽처가 시간적으로 두 참조 픽처들의 정중앙에 위치하지 않는 경우, 디코더 측에서 움직임벡터들이 보정될 수 없다. 종래의 DMVR 기술은 BM 기반 탐색에 기초하여 움직임벡터들을 보정하므로, 현재블록을 단방향 예측에 따라 예측하는 경우에 적용될 수 없다. 도 8a 내지 도 8c의 예시들은, 종래의 DMVR 기술을 적용할 수 없는 경우들을 나타낸다. 도8a 내지 도 8c의 예시에서, M 및 N은 현재 픽처와 참조 픽처 간의 시간적인 간격을 나타낸다. 종래의 DMVR 기술은 정규 머지/스킵 모드에 적용되므로, SbTMVP(Subblock Temporal Motion Vector Prediction), 아핀 머지(affine merge), CIIP(Combined Inter and Intra Prediction), GPM(Geometric Partitioning Mode), MMVD(Merged with Motion Vector Difference) 등과 같은 다른 인터 예측에 적용될 수 없다.
전술한 기존 DMVR 기술의 문제는 다음과 같이 해결될 수 있다. 단방향 예측의 경우, 인트라 예측에 따라 생성한 현재블록의 예측블록이 움직임벡터의 보정에 이용될 수 있다. 예컨대, 단방향 움직임벡터가 존재하는 경우, 영상 복호화 장치는 인트라 예측모드 정보를 획득하여 현재블록의의 인트라 예측블록을 생성한 후, 생성된 인트라 예측블록을 참조 픽처 내 참조 블록과 비교하여 움직임벡터를 보정할 수 있다. 여기서, 영상 복호화 장치는 기지정된 인트라 예측모드를 사용하거나, 영상 부호화 장치로부터 전송된 인트라 예측모드를 사용하여 현재블록의 인트라 예측을 수행할 수 있다. 또는, 영상 부호화 장치가 전송한 정보에 따라, 영상 복호화 장치는 기지정된 인트라 예측모드를 사용하는 방법 또는 전송된 인트라 예측모드를 사용하는 방법을 선택적으로 적용할 수 있다.
한편, 현재 픽처가 시간적으로 두 참조 픽처들의 정중앙에 위치하지 않는 경우, 영상 복호화 장치는 L0, L1 방향 움직임벡터들의 크기의 비율을 이용하여 보정 오프셋을 적절히 스케일링함으로써, 움직임벡터들을 보정할 수 있다. 또한, 양예측에 대해 움직임벡터들을 보정 시, 영상 부호화 장치로부터 전송된 플래그 값들에 기초하여 영상 복호화 장치는 현재 CU의 인트라 예측자를 활용할지, 또는 L0 및 L1 방향의 움직임벡터의 크기의 비율을 활용할지를 결정할 수 있다. L0 및 L1 방향의 움직임벡터의 크기를 활용하는 경우, 영상 복호화 장치는 두 움직임벡터의 크기의 비율에 따라 움직임벡터의 보정값을 다르게 설정함으로써, 양예측 움직임벡터들을 보정할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실현예로서, 단방향 예측된 움직임벡터를 보정하는 방법(실현예 1) 및 양예측 움직임벡터들을 보정하는 방법(실현예 2)을 자세히 기술한다.
영상 복호화 장치는 단방향 움직임벡터 또는 양예측 움직임벡터들과 관련된 움직임 정보를 인터 예측 방식에 따라 생성할 수 있다. 또는 영상 복호화 장치는 인터 예측 방식에 따라 전술한 움직임 정보를 비트스트림으로부터 복호화할 수 있다. 영상 부호화 장치는 인터 예측 방식에 따라 상위 레벨로부터 전술한 움직임 정보를 획득할 수 있다. 또는, 영상 부호화 장치는 인터 예측 방식에 따라 율왜곡 최적화 측면에서 전술한 움직임 정보를 결정할 수 있다.
<실현예 1> 단방향 예측된 움직임벡터를 보정하는 방법
본 실현예에서, 영상 복호화 장치는 현재 CU의 인트라 예측블록을 분할하여 획득한 서브블록과 참조 픽처에서의 서브블록 간의 차이를 최소화함으로써, CU 단위의 움직임벡터를 서브블록 단위로 보정한다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른, 단방향 예측된 움직임벡터의 보정을 나타내는 예시도이다.
도 9의 예시와 같이, CU 단위의 움직임벡터 mvL0는, 서브블록 Sbintra와 최소의 차이를 갖는 서브블록 SbminDiff를 지시하는 mvL0'으로 보정된다. 여기서, Sbintra는 현재 CU의 인트라 예측블록을 분할한 서브블록을 나타내고, SbminDiff는 참조 픽처에서의 서브블록을 나타낸다. 전술한 과정을 모든 서브블록에 대해 수행하여, 영상 복호화 장치는 CU 단위의 움직임벡터를 서브블록 단위로 보정할 수 있다. 현재 CU의 인트라 예측을 수행 시, 영상 복호화 장치는 Planar, DC, Horizontal(수평), Vertical(수직), 또는 기설정된 방향성 모드(angular mode)를 사용할 수 있다. 여기서, 도 3a의 예시에서 Horizontal 모드는 예측모드 18번을 나타내고, Vertical 모드는 예측모드 50번을 나타낸다. 또한, 두 서브블록들 간의 차이를 계산 시, MSE, SSE, SAD, SATD 등과 같은 다양한 비용함수가 사용될 수 있다.
본 실현예는, 전술한 방법이 적용되는 인터 예측모드(즉, 기존 DMVR이 적용되지 않는 모드)에 따라 구현 및 적용이 변경될 수 있다. 각 경우에 대한 설명은 다음과 같다.
정규 머지 모드에서 단방향 예측을 수행하는 경우 하나의 참조 픽처가 존재하므로, BM에 따라 움직임벡터들을 보정하는 종래의 DMVR 기술이 적용될 수 없다. 하지만, 정규 머지 모드에서 CU 단위의 움직임벡터가 존재하므로, 영상 복호화 장치는 본 실현예에서 제안하는 방법을 이용하여 단방향 움직임벡터를 서브블록 단위로 보정할 수 있다.
MMVD 모드의 경우, 영상 복호화 장치는 머지 리스트를 이용하여 움직임벡터 예측자(Motion Vector Predictor, MVP)를 생성하고, 영상 부호화 장치로부터 전달된 움직임벡터 차분(Motion Vector Difference, MVD)을 획득한다. 이때, 움직임벡터 차분은 크기 인덱스(distance index) 및 방향 인덱스(direction index)를 이용하여 표현된다. 영상 복호화 장치는 MVP와 MVD를 가산하여 현재블록의 움직임벡터를 생성할 수 있다. 전술한 바와 같이, MVP와 MVD를 가산하여 생성된 움직임벡터가 보정되어야 하므로, 단방향 움직임벡터에 대해 종래의 DMVR 기술이 적용될 수 없다. 하지만, MMVD 모드에서 CU 단위의 움직임벡터가 존재하므로, 영상 복호화 장치는 본 실현예에서 제안하는 방법을 이용하여 단방향 움직임벡터를 서브블록 단위로 보정할 수 있다.
CIIP 모드인 경우, 영상 복호화 장치는 Planar 모드에 따라 생성한 예측자(Pintra)와 단방향 예측에 따라 생성한 예측자(Pinter)를 가중합하여 현재블록의 최종 예측블록을 생성한다. 하나의 픽처를 참조하는 단방향 예측을 수행하는 CIIP 모드인 경우 하나의 움직임벡터가 보정되야 하므로, BM에 따라 움직임벡터들을 보정하는 종래의 DMVR 기술이 적용될 수 없다. 하지만, 영상 복호화 장치는 Planar, Vertical, Horizontal 또는 기결정된 방향성 모드로 인트라 예측블록을 생성한다. 영상 복호화 장치는 도 9의 예시와 같이, 인트라 예측블록과 현재 CU가 참조하는 픽처 내 참조 블록을 비교하여, Pinter를 생성 시 사용되는 단방향 움직임벡터를 보정할 수 있다.
GPM 모드는 도 10a의 예시와 같이 현재 CU를 직사각형이 아닌 비대칭적인 모양의 두 파티션으로 분할한다. 이후, 각 파티션은 다른 픽처를 참조하여 별도로(separately) 단방향 예측을 수행한다. GPM 모드에서는 현재 CU가 일정한 모양의 서브블록이 아닌 임의 모양의 파티션으로 분할되고, 각 파티션도 하나의 픽처를 참조하므로, BM에 따라 움직임벡터들을 보정하는 종래의 DMVR 기술이 적용될 수 없다. 하지만, GPM 모드에서 각 파티션의 단방향 움직임벡터는 다음과 같이 보정될 수 있다. 영상 복호화 장치는 도 10b의 예시와 같이, 기설정된 인트라 예측모드에 따라 생성된 현재 CU의 예측자를 현재 CU와 동일한 모양의 파티션들(Pintra,0, Pintra,1)로 분할한다. 영상 복호화 장치는, 각 파티션의 보정 전 움직임벡터 mvL0 및 mvL1을 mvL0' 및 mvL1'으로 보정할 수 있다. 현재 CU의 각 파티션의 참조 픽처들에서, mvL0' 및 mvL1'은 Pintra,0 및 Pintra,1과 최소의 차이를 갖는 파티션을 지시하는 움직임벡터들을 각각 나타낸다.
SbTMVP 모드 및 아핀 머지 모드는 인터 예측모드 중 서브블록 단위로 움직임 보상을 수행하는 모드이다. SbTMVP 모드 및 아핀 머지 모드에서는, 움직임벡터가 CU 단위가 아닌 서브블록 단위로 산정된다. SbTMVP 모드 및 아핀 머지 모드에서 단방향 예측을 수행할 경우, BM에 따라 움직임벡터들을 보정하는 종래의 DMVR 기술이 적용될 수 없다. 하지만, SbTMVP 모드 및 아핀 머지 모드에서 단방향 움직임벡터는 다음과 같이 보정될 수 있다. 영상 복호화 장치는 도 11의 예시와 같이, 기설정된 인트라 예측모드에 따라 생성된 현재 CU의 인트라 예측블록을 서브블록들로 분할한다. 영상 복호화 장치는 모든 서브블록 단위의 보정 전 움직임벡터 mvL0를 mvL0'로 보정할 수 있다. 현재 CU의 참조 픽처에서, mvL0'는 인트라 예측자의 각 서브블록과 최소의 차이를 갖는 서브블록을 지시하는 움직임벡터를 나타낸다.
한편, 본 실현예와 같은 단방향 예측된 움직임벡터의 보정에 사용하는 인트라 예측자를 생성하기 위해, 인트라 예측모드를 결정하는 방법은 다음과 같이 다양하게 구현될 수 있다.
<실현예 1-1> 인트라 예측모드로서 기지정된 모드를 사용
본 실현예에서, 영상 복호화 장치는 단방향 예측된 움직임벡터의 보정에 사용하는 인트라 예측모드를 신호받는 대신, 기지정된 모드를 사용한다. 이때, 기지정된 모드로서 Planar, DC, Horizontal, Vertical, 또는 소정의 방향성 모드가 사용될 수 있다. 영상 복호화 장치는 기지정된 인트라 예측모드에 따라 현재 CU의 인트라 예측블록을 생성한 후, 단방향 움직임벡터를 보정하기 위해 인트라 예측블록을 활용할 수 있다.
<실현예 1-2> 신호받은 인트라 예측모드를 사용
본 실현예에서, 영상 복호화 장치는 단방향 예측된 움직임벡터의 보정에 사용하는 인트라 예측모드 값을 영상 부호화 장치로부터 시그널링받을 수 있다. 이때, 영상 부호화 장치는 VPS, SPS, PPS, CTU, CU 등과 같은 다양한 레벨(level, 또는 수준)에서 인트라 예측모드 dmvr_intra_mode를 신호할 수 있다. SPS 단계에서 인트라 예측모드를 신호하는 신택스는 표 2와 같다.
Figure PCTKR2023018550-appb-img-000002
영상 복호화 장치는 SPS 레벨에서 sps_dmvr_intra_mode를 파싱하여 움직임벡터 보정에 사용할 예측모드를 결정할 수 있다. 이러한 방법에 따라 상위 레벨에서 적은 양의 비트(bits)를 이용하여 CTU, CU 등의 하위 레벨에 대해 일괄적으로 본 실현예의 적용 여부가 결정될 수 있으므로, 압축 효율이 증가될 수 있다. SPS 레벨에서와 유사하게, VPS 및 PPS 레벨에서 인트라 예측모드를 신호하는 신택스가 파싱되는 위치 및 방식이 정의될 수 있다.
CTU 레벨에서 인트라 예측모드를 신호하는 신택스는 표 3과 같다.
Figure PCTKR2023018550-appb-img-000003
영상 복호화 장치는 CTU 단계에서 인트라 예측모드를 신호하는 신택스를 파싱할 수 있다. 표 3과 같이, modeType이 MODE_TYPE_INTER인 경우, 영상 복호화 장치는 ctu_dmvr_intra_mode를 파싱하여, 움직임벡터 보정에 사용할 예측모드를 결정할 수 있다.
또한, CU 레벨에서 인트라 예측모드를 신호하는 신택스는 표 4 및 표 5와 같다.
Figure PCTKR2023018550-appb-img-000004
Figure PCTKR2023018550-appb-img-000005
표 4에서, 영상 복호화 장치는 general_merge_flag를 파싱하여 현재 CU를 머지 모드로 복호화할지 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드로 복호화할지를 결정할 수 있다. general_merge_flag가 1인 경우(즉, 머지 모드인 경우), 영상 복호화 장치는, 표 5와 같은 merge_data 단계의 신택스에서 현재 CU가 하나의 픽처를 참조하는지 여부를 확인한다. 현재 CU가 하나의 픽처를 참조하는 경우, 영상 복호화 장치는 dmvr_intra_mode를 파싱하여 인트라 예측모드를 결정할 수 있다. 반면, 표 4에서 general_merge_flag가 0인 경우(즉, AMVP 모드인 경우), 영상 복호화 장치는 sh_slice_type를 파싱하여 현재 CU를 포함하는 슬라이스가 I, P, B 중 어느 타입인지를 확인한다. sh_slice_type가 B인 경우, 영상 복호화 장치는 inter_pred_idc를 파싱하여 현재 CU가 어느 픽처를 참조하는지를 확인한다. inter_pred_idc의 값에 따라 현재 CU가 참조하는 픽처는 표 6과 같이 표현된다.
Figure PCTKR2023018550-appb-img-000006
현재 CU의 inter_pred_idc의 값이 2가 아닌 경우, 현재 CU에 대해 단방향 예측이 수행된다. 따라서, 영상 복호화 장치는 dmvr_intra_mode 신택스를 파싱하여 인트라 예측모드를 결정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 인트라 예측모드를 복호화한다. 영상 부호화 장치는 상위 레벨로부터 인트라 예측모드를 획득할 수 있다. 또는, 영상 부호화 장치는 율왜곡 최적화 측면에서 인트라 예측모드를 결정할 수 있다.
<실현예 1-3> TIMD(Template-based Intra Mode Derivation)로 인트라 예측모드를 유도
본 실현예에서, 영상 복호화 장치는 단방향 예측된 움직임벡터의 보정에 사용하는 인트라 예측모드 값을 TIMD를 이용하여 유도한다. TIMD 기술은, 디코더 측에서 현재블록 주변 템플릿으로부터 인트라 예측모드를 유도한 후, 유도된 예측모드를 이용하여 현재블록의 예측블록을 생성한다.
<실현예 1-4> DIMD(Decoder side Intra Mode Derivation)로 인트라 예측모드를 유도
본 실현예에서, 영상 복호화 장치는 단방향 예측된 움직임벡터의 보정에 사용하는 인트라 예측모드 값을 DIMD를 이용하여 유도한다. DIMD 기술은, 현재블록의 인접 샘플들에 대해 각 샘플의 그래디언트를 산정한 후, 산정된 그래디언트들을 이용하여 현재블록의 예측을 위한 인트라 예측모드를 유도한다.
<실현예 1-5> 실현예 1-1 내지 실현예 1-4를 선택적으로 사용
본 실현예에서, 단방향 예측된 움직임벡터의 보정에 사용하는 인트라 예측모드를 결정하기 위해 영상 복호화 장치는 실현예 1-1 내지 실현에 1-4를 선택적으로 사용할 수 있다. 이때, 영상 부호화 장치는 VPS, SPS, PPS, CTU, CU 등과 같은 다양한 단계에서 실현예 1-1 내지 실현에 1-4 중 하나를 지시하는 인덱스 dmvr_intra_mode_idx를 신호할 수 있다. SPS, CTU, CU 단계에서 전술한 인덱스는 표 7과 같이 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2023018550-appb-img-000007
한편, SPS 단계에서 전술한 인덱스를 신호하는 신택스는 표 8과 같다.
Figure PCTKR2023018550-appb-img-000008
영상 복호화 장치는 SPS 레벨에서 sps_dmvr_intra_mode_idx를 파싱하여 움직임벡터를 보정하기 위한 방법으로서 실현예 1-1 내지 실현예 1-4 중 하나를 결정할 수 있다. sps_dmvr_intra_mode_idx가 0인 경우, 영상 복호화 장치는 실현예 1-1과 같이 인트라 예측모드를 기지정된 모드로 설정한다. sps_dmvr_intra_mode_idx가 1인 경우, 영상 복호화 장치는 sps_dmvr_intra_mode를 추가적으로 파싱하여, 인트라 예측모드를 파싱된 모드로 설정한다. sps_dmvr_intra_mode_idx가 2인 경우, 영상 복호화 장치는 실현예 1-3과 같이 TIMD를 이용하여 인트라 예측모드를 유도한다. sps_dmvr_intra_mode_idx가 3인 경우, 영상 복호화 장치는 실현예 1-4와 같이 DIMD를 이용하여 인트라 예측모드를 유도한다.
이러한 방법에 따라 상위 레벨에서 적은 양의 비트를 이용하여 CTU, CU 등의 하위 레벨에 대해 일괄적으로 본 실현예의 적용 여부가 결정될 수 있으므로, 압축 효율이 증가될 수 있다. SPS 레벨에서와 유사하게, VPS 및 PPS 레벨에서 실현예 1-1 내지 실현에 1-4 중 하나를 지시하는 인덱스가 파싱되는 위치 및 방식이 정의될 수 있다.
CTU 레벨에서 전술한 인덱스를 신호하는 신택스는 표 9와 같다.
Figure PCTKR2023018550-appb-img-000009
영상 복호화 장치는 CTU 레벨에서 실현예 1-1 내지 실현예 1-4 중 하나를 결정할 수 있다. 표 9와 같이, modeType이 MODE_TYPE_INTER인 경우, 영상 복호화 장치는 ctu_dmvr_intra_mode_idx를 파싱한다. ctu_dmvr_intra_mode_idx가 0인 경우, 영상 복호화 장치는 실현예 1-1과 같이 인트라 예측모드를 기지정된 모드로 설정한다. ctu_dmvr_intra_mode_idx가 1인 경우, 영상 복호화 장치는 신택스 ctu_dmvr_intra_mode를 추가로 파싱하여, 인트라 예측모드를 파싱된 모드로 설정한다. ctu_dmvr_intra_mode_idx가 2인 경우, 영상 복호화 장치는 실현예 1-3과 같이 TIMD를 이용하여 인트라 예측모드를 유도한다. ctu_dmvr_intra_mode_idx가 3인 경우, 영상 복호화 장치는 실현예 1-4와 같이 DIMD를 이용하여 인트라 예측모드를 유도한다.
또한, CU 레벨에서 전술한 인덱스를 신호하는 신택스는 표 10 및 표 11과 같다.
Figure PCTKR2023018550-appb-img-000010
Figure PCTKR2023018550-appb-img-000011
영상 복호화 장치는 CU 레벨에서 실현예 1-1 내지 실현예 1-4 중 하나를 결정할 수 있다. 표 10과 같이, 영상 복호화 장치는 general_merge_flag를 파싱하여 현재 CU를 머지 모드로 복호화할지 AMVP 모드로 복호화할지를 결정할 수 있다. general_merge_flag가 1인 경우(즉, 머지 모드인 경우), 영상 복호화 장치는, 표 11과 같은 merge_data 단계의 신택스에서 현재 CU가 하나의 픽처를 참조하는지 여부를 확인한다. 현재 CU가 하나의 픽처를 참조하는 경우, 영상 복호화 장치는 dmvr_intra_mode_idx를 파싱한다. dmvr_intra_mode_idx가 0인 경우, 영상 복호화 장치는 실현예 1-1과 같이 인트라 예측모드를 기지정된 모드로 설정한다. dmvr_intra_mode_idx가 1인 경우 영상 복호화 장치는 dmvr_intra_mode를 추가로 파싱하여, 인트라 예측모드를 파싱된 모드로 설정한다. dmvr_intra_mode_idx가 2인 경우, 영상 복호화 장치는 실현예 1-3과 같이 TIMD를 이용하여 인트라 예측모드를 유도한다. dmvr_intra_mode_idx가 3인 경우, 영상 복호화 장치는 실현예 1-4와 같이 DIMD를 이용하여 인트라 예측모드를 유도한다.
반면, 표 10에서 general_merge_flag가 0인 경우(즉, AMVP 모드인 경우), 영상 복호화 장치는 sh_slice_type를 파싱하여 현재 CU를 포함하는 슬라이스가 I, P, B 중 어느 타입인지를 확인한다. sh_slice_type가 B인 경우, 영상 복호화 장치는 inter_pred_idc를 파싱하여 현재 CU가 어느 픽처를 참조하는지를 확인한다. 만약 현재 CU의 inter_pred_idc의 값이 2가 아닌 경우, 현재 CU에 대해 단방향 예측이 수행된다. 따라서, 영상 복호화 장치는 dmvr_intra_mode_idx를 파싱한다. dmvr_intra_mode_idx가 0인 경우, 영상 복호화 장치는 실현예 1-1과 같이 인트라 예측모드를 기지정된 모드로 설정한다. dmvr_intra_mode_idx가 1인 경우, 영상 복호화 장치는 dmvr_intra_mode를 추가로 파싱하여, 인트라 예측모드를 파싱된 모드로 설정한다. dmvr_intra_mode_idx가 2인 경우, 영상 복호화 장치는 실현예 1-3과 같이 TIMD를 이용하여 인트라 예측모드를 유도한다. dmvr_intra_mode_idx가 3인 경우, 영상 복호화 장치는 실현예 1-4와 같이 DIMD를 이용하여 인트라 예측모드를 유도한다.
<실현예 2> 양예측 움직임벡터들을 보정하는 방법
본 실현예에서, 영상 복호화 장치는 인트라 예측에 따른 인트라 예측블록을 활용하여 양예측 움직임벡터들을 보정한다. 영상 복호화 장치는 두 움직임벡터의 크기의 비율에 기초하여 양예측 움직임벡터들의 보정 오프셋을 적절히 스케일링한다. 또는, 영상 복호화 장치는 전술한 두 방법을 선택적으로 사용하여 현재 CU의 양예측 움직임벡터들을 보정한다. 이하, 본 실현예에 따른 구체적인 예시들을 기술한다.
<실현예 2-1> 인트라 예측블록을 활용하여 양예측 움직임벡터를 보정
본 실현예에서, 영상 복호화 장치는 인트라 예측블록을 활용하여 현재 CU의 양예측 움직임벡터들을 보정한다. 도 12의 예시와 같이, 영상 복호화 장치는 CU 단위의 보정 전 움직임벡터 mvL0를 mvL0'으로 보정한다. L0 참조 픽처에서, mvL0'는 인트라 예측블록을 분할한 서브블록 Sbintra와 최소의 차이를 갖는 서브블록 SbminDiff,0를 지시하는 움직임벡터이다. mvL0를 보정하는 것과 동일한 방식에 따라 mvL1도 mvL1'으로 보정된다. 영상 복호화 장치는 전술한 과정을 모든 서브블록들에 적용하여 CU 단위의 움직임벡터를 서브블록 단위로 보정할 수 있다. 본 실현예에서, 현재 CU를 인트라 예측 시, 영상 복호화 장치는 Planar, DC, Horizontal, Vertical 또는 기설정된 방향성 모드를 사용할 수 있다. 또한, 두 서브블록들 간의 차이를 계산 시, MSE, SSE, SAD, SATD 등과 같은 다양한 비용함수가 사용될 수 있다.
또한, 영상 복호화 장치는 실현예 1와 같은 방식으로 인트라 예측모드 값을 유추할 수 있다.
본 실현예는, 전술한 방법이 적용되는 인터 예측모드(즉, 기존 DMVR이 적용되지 않는 모드)에 따라 구현 및 적용이 변경될 수 있다. 각 경우에 대한 설명은 다음과 같다.
정규 머지 모드와 MMVD 모드의 경우, CU 단위의 양예측 움직임벡터들이 존재하므로, 영상 복호화 장치는 본 실현예에서 제안하는 방법을 이용하여 양예측 움직임벡터들을 서브블록 단위로 보정할 수 있다.
종래의 CIIP 모드에서 인터 예측자는 단방향 예측에 따라 생성된다. 반면, 양방향 예측에 따라 인터 예측자가 생성되는 경우, CU 단위의 양예측 움직임벡터들이 존재할 수 있다. 따라서, 영상 복호화 장치는 본 실현예에서 제안하는 방법을 이용하여 양예측 움직임벡터들을 서브블록 단위로 보정할 수 있다.
종래의 GPM 모드에서 각 파티션의 예측자는 단방향 예측에 따라 생성된다. 반면, 양방향 예측에 따라 각 파티션의 예측자가 생성되는 경우, 각 파티션 단위의 양예측 움직임벡터들이 존재할 수 있다. 따라서, 영상 복호화 장치는 본 실현예에서 제안하는 방법을 이용하여 양예측 움직임벡터들을 서브블록 단위로 보정할 수 있다.
SbTMVP 모드 및 아핀 머지 모드인 경우, 양예측 움직임벡터들이 CU 단위가 아닌 서브블록 단위로 산정된다. SbTMVP 모드 및 아핀 머지 모드에서 양예측 움직임벡터들은 다음과 같이 보정될 수 있다. 영상 복호화 장치는 도 12의 예시와 같이, 현재블록의 인트라 예측자를 서브블록으로 분할한다. 영상 복호화 장치는 모든 서브블록 단위의 보정 전 움직임벡터 mvL0를 mvL0'로 보정할 수 있다. 현재 CU의 참조 픽처에서, mvL0'는 인트라 예측자의 각 서브블록과 최소의 차이를 갖는 서브블록을 지시하는 움직임벡터를 나타낸다. mvL0를 보정하는 것과 동일한 방식에 따라 mvL1도 mvL1'으로 보정될 수 있다.
<실현예 2-2> 양예측 움직임벡터들의 크기의 비율을 활용하여 움직임벡터들의 보정 오프셋을 스케일링
본 실현예에서, 영상 복호화 장치는 L0 및 L1 방향의 움직임벡터들의 크기의 비율에 따라 두 움직임벡터의 보정 오프셋을 스케일링함으로써, 움직임벡터들을 보정할 수 있다. 물체가 일정한 속도로 움직이는 경우, 두 움직임벡터 mvL0와 mvL1은 일직선 상에 위치하고, 상이한 두 픽처에서 물체의 변위는 시간 차이에 비례한다. 따라서, 도 13 및 도 14의 예시와 같이, mvL0로부터 mvL0’로 보정하는 크기를 scaleFactor만큼 조정하고, 조정된 크기를 mvL1에 적용하여 mvL1'을 생성함으로써, 영상 복호화 장치는 mvL1을 mvL1’으로 보정할 수 있다. 여기서, scaleFactor는 mvL0와 mvL1 각각의 크기인 magMVL0와 magMVL1 간의 비율을 나타내는 스케일 인자로서, scaleFactor = magMVL1/magMVL0으로 정의된다. 움직임벡터의 크기는 수학식 1의 L1-norm, 수학식 2의 L2-norm 등과 같이 다양한 방법에 따라 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2023018550-appb-img-000012
Figure PCTKR2023018550-appb-img-000013
세부적으로, 현재 픽처와 참조 픽처들 간의 시간적 위치에 따라 움직임벡터를 보정하는 방법이 달라질 수 있다. 이하, 도 8a의 예시와 같이 두 참조 픽처가 현재 픽처보다 시간적으로 앞 또는 뒤에 위치하는 경우를 기술한다. 도 13의 예시에서, 두 참조 픽처가 현재 픽처보다 시간적으로 앞에 위치하고, mvL0 및 mvL02는 해당되는 움직임벡터들을 각각 나타낸다. 이때, scaleFactor = magMVL02/magMVL0으로 정의된다.
도 13의 예시에서, Sbcol,L0는 L0 참조 픽처에서 현재 서브블록의 동일 위치의 서브블록을 나타내고, SbDiff,L0는 Sbcol,L0로부터 mvL0 + MVdiff만큼 이동한 위치의 서브블록을 나타낸다. 또한, Sbcol,L02는 L02 참조 픽처에서 현재 서브블록의 동일 위치의 서브블록을 나타내고, SbDiff,L02는 Sbcol,L02로부터 mvL02 + scaleFactor×MVdiff만큼 이동한 위치의 서브블록을 나타낸다.
영상 복호화 장치는, 소정의 탐색 범위 내에서 SbDiff,L0과 SbDiff,L02 간의 차이를 최소로 하는 MVdiff를 탐색한다. 영상 복호화 장치는 탐색된 MVdiff를 이용하여 수학식 3과 같이 두 움직임벡터들을 보정한다.
Figure PCTKR2023018550-appb-img-000014
이하, 도 8b의 예시와 같이 현재 픽처가 시간적으로 두 참조 픽처들의 사이에 위치하는 경우를 기술한다. 도 14의 예시에서, Sbcol,L0는 L0 참조 픽처에서 현재 서브블록의 동일 위치의 서브블록을 나타내고, SbDiff,L0는 Sbcol,L0로부터 mvL0 + MVdiff만큼 이동한 위치의 서브블록을 나타낸다. 또한, Sbcol,L1는 L1 참조 픽처에서 현재 서브블록의 동일 위치의 서브블록을 나타내고, SbDiff,L1는 Sbcol,L1으로부터 mvL1 - scaleFactor×MVdiff만큼 이동한 위치의 서브블록을 나타낸다.
영상 복호화 장치는, 소정의 탐색 범위 내에서 SbDiff,L0과 SbDiff,L1 간의 차이를 최소로 하는 MVdiff를 탐색한다. 영상 복호화 장치는 탐색된 MVdiff를 이용하여 수학식 4와 같이 두 움직임벡터를 보정한다.
Figure PCTKR2023018550-appb-img-000015
본 실현예는, 전술한 방법이 적용되는 인터 예측모드(즉, 기존 DMVR이 적용되지 않는 모드)에 따라 구현 및 적용이 변경될 수 있다. 각 경우에 대한 설명은 다음과 같다.
정규 머지 모드와 MMVD 모드의 경우, CU 단위의 양예측 움직임벡터들이 존재하므로, 영상 복호화 장치는 본 실현예에서 제안하는 방법을 이용하여 양예측 움직임벡터들을 서브블록 단위로 보정할 수 있다.
종래의 CIIP 모드에서 인터 예측자는 단방향 예측에 따라 생성된다. 반면, 양방향 예측에 따라 인터 예측자가 생성되는 경우, CU 단위의 양예측 움직임벡터들이 존재할 수 있다. 따라서, 영상 복호화 장치는 본 실현예에서 제안하는 방법을 이용하여 양예측 움직임벡터들을 서브블록 단위로 보정할 수 있다.
종래의 GPM 모드에서 각 파티션의 예측자는 단방향 예측에 따라 생성된다. 반면, 양방향 예측에 따라 각 파티션의 예측자가 생성되는 경우, 각 파티션 단위의 양예측 움직임벡터들이 존재할 수 있다. 따라서, 영상 복호화 장치는 본 실현예에서 제안하는 방법을 이용하여 양예측 움직임벡터들을 서브블록 단위로 보정할 수 있다.
SbTMVP 모드 및 아핀 머지 모드인 경우, 양예측 움직임벡터들이 CU 단위가 아닌 서브블록 단위로 산정된다. 따라서, 영상 복호화 장치는 본 실현예에서 제안하는 방법을 이용하여 양예측 움직임벡터들을 서브블록 단위로 보정할 수 있다.
<실현예 2-3> 실현예 2-1, 실현예 2-2 또는 종래 DMVR 기술을 선택적으로 사용
본 실현예에서, 영상 복호화 장치는 양예측 움직임벡터들을 보정하기 위해 실현예 2-1, 실현예 2-2 또는 종래 DMVR 기술을 선택적으로 사용한다. 이때, 영상 부호화 장치는 VPS, SPS, PPS, CTU, CU 등과 같은 다양한 단계에서 실현예 2-1, 실현예 2-2, 및 종래 DMVR 기술 중 하나를 지시하는 플래그들을 신호할 수 있다.
SPS 단계에서 전술한 플래그들을 신호하는 신택스는 표 12과 같다.
Figure PCTKR2023018550-appb-img-000016
영상 복호화 장치는 SPS 레벨에서 sps_conventional_dmvr_flag를 파싱하여 양예측 움직임벡터를 보정하는 방법으로서 기존 DMVR 기술 또는 본 실현예의 방법(실현예 2-1 및 실현예 2-2) 중 하나를 결정할 수 있다. sps_conventional_dmvr_flag가 1인 경우, 영상 복호화 장치는 움직임벡터를 보정하기 위해 기존 DMVR 기술을 이용한다. sps_conventional_dmvr_flag가 0인 경우, 영상 복호화 장치는 sps_dmvr_scaling_flag를 추가적으로 파싱한다. sps_dmvr_scaling_flag가 0인 경우, 영상 복호화 장치는 실현예 2-1의 방법에 따라 양예측 움직임벡터를 보정한다. sps_dmvr_scaling_flag가 1인 경우, 영상 복호화 장치는 실현예 2-2의 방법에 따라 양예측 움직임벡터를 보정한다.
이러한 방법에 따라 상위 레벨에서 적은 양의 비트를 이용하여 CTU, CU 등의 하위 레벨에 대해 일괄적으로 본 실현예의 적용 여부가 결정될 수 있으므로, 압축 효율이 증가될 수 있다. SPS 레벨에서와 유사하게, VPS 및 PPS 레벨에서 전술한 플래그들이 파싱되는 위치 및 방식이 정의될 수 있다.
CTU 레벨에서 전술한 플래그들을 신호하는 신택스는 표 13와 같다.
Figure PCTKR2023018550-appb-img-000017
영상 복호화 장치는 CTU 레벨에서 움직임벡터를 보정하는 방법을 결정할 수 있다. 표 13과 같이, modeType이 MODE_TYPE_INTER인 경우, 영상 복호화 장치는 ctu_conventional_dmvr_flag를 파싱한다. ctu_conventional_dmvr_flag가 1인 경우, 영상 복호화 장치는 움직임벡터를 보정하기 위해 기존 DMVR 기술을 이용한다. ctu_conventional_dmvr_flag가 0인 경우, 영상 복호화 장치는 ctu_dmvr_scaling_flag를 추가적으로 파싱한다. ctu_dmvr_scaling_flag가 0인 경우, 영상 복호화 장치는 실현예 2-1의 방법에 따라 양예측 움직임벡터를 보정한다. ctu_dmvr_scaling_flag가 1인 경우, 영상 복호화 장치는 실현예 2-2의 방법에 따라 양예측 움직임벡터를 보정한다.
또한, CU 레벨에서 전술한 플래그들을 신호하는 신택스는 표 14 및 표 15과 같다.
Figure PCTKR2023018550-appb-img-000018
Figure PCTKR2023018550-appb-img-000019
영상 복호화 장치는 CU 레벨에서 움직임벡터를 보정하는 방법을 결정할 수 있다. 표 14와 같이, 영상 복호화 장치는 general_merge_flag를 파싱하여 현재 CU를 머지 모드로 복호화할지 AMVP 모드로 복호화할지를 결정할 수 있다. general_merge_flag가 1인 경우(즉, 머지 모드인 경우), 영상 복호화 장치는, 표 15와 같은 merge_data 단계의 신택스에서 dmvrFlag를 이용하여 종래의 DMVR의 적용여부를 확인한다. 표 1의 조건들을 모두 만족하는 경우, dmvrFlag는 1로 설정되고, 표 1의 조건들 중 하나라도 만족되지 않는 경우, dmvrFlag는 0으로 설정된다.
dmvrFlag가 1인 경우, 영상 복호화 장치는 움직임벡터를 보정하기 위해 기존 DMVR 기술을 이용한다. 반면, dmvrFlag이 0인 경우(즉, 기존 DMVR 기술을 사용하지 않는 경우), 영상 복호화 장치는 conventional_dmvr_flag를 추가로 파싱한다. conventional_dmvr_flag가 1인 경우, 영상 복호화 장치는 움직임벡터를 보정하기 위해 기존 DMVR 기술을 이용한다. conventional_dmvr_flag가 0인 경우, 영상 복호화 장치는 dmvr_scaling_flag를 추가적으로 파싱한다. dmvr_scaling_flag가 0인 경우, 영상 복호화 장치는 실현예 2-1의 방법에 따라 양예측 움직임벡터를 보정한다. dmvr_scaling_flag가 1인 경우, 영상 복호화 장치는 실현예 2-2의 방법에 따라 양예측 움직임벡터를 보정한다.
반면, 표 14에서 general_merge_flag가 0인 경우(즉, AMVP 모드인 경우), 영상 복호화 장치는 sh_slice_type를 파싱하여 현재 CU를 포함하는 슬라이스가 I, P, B 중 어느 타입인지를 확인한다. sh_slice_type가 B인 경우, 영상 복호화 장치는 inter_pred_idc를 파싱하여 현재 CU가 어느 픽처를 참조하는지를 확인한다. 만약 현재 CU가 B 슬라이스에 포함되고, inter_pred_idc도 2인 경우, 현재 CU에 대해 양예측이 수행된다. 따라서, 영상 복호화 장치는 dmvr_scaling_flag를 파싱한다.
이하, 도 15 및 도 16의 도시를 이용하여 인트라 예측을 이용하여 움직임벡터를 보정하는 방법을 기술한다. 도 15 및 도 16의 도시는 실현예 1 및 실현예 2-1에 대응한다.
이하, L0 방향을 제1 방향과 호환적으로 사용하고, L1 방향을 제2 방향과 호환적으로 사용한다. 'L0 방향'을 간단하게 'L0'로 표현하고, 'L1 방향'을 간단하게 'L1'로 표현한다. 또한, '제1 방향의'를 간단하게 '제1'로 표현하고, '제2 방향의'를 간단하게 '제2'로 표현한다. 예컨대, L0 방향의 움직임벡터와 L0 움직임벡터를 호환적으로 사용하고, L1 방향의 움직임벡터와 L1 움직임벡터를 호환적으로 사용한다. 또한, 제1 방향의 움직임벡터와 제1 움직임벡터를 호환적으로 사용하고, 제2 방향의 움직임벡터와 제2 움직임벡터를 호환적으로 사용한다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 부호화 장치가 현재블록을 부호화하는 방법을 나타내는 순서도이다.
영상 부호화 장치는 인트라 예측모드를 이용하여 현재블록의 인트라 예측블록을 생성한다(S1500).
영상 부호화 장치는 기설정된 모드를 인트라 예측모드로 사용할 수 있다. 즉, 영상 부호화 장치는 상위 레벨로부터 인트라 예측모드를 획득할 수 있다.
영상 부호화 장치는 율왜곡 최적화 측면에서 인트라 예측모드를 결정할 수 있다. 영상 부호화 장치는 결정된 인트라 예측모드를 부호화한 후, 부호화된 인트라 예측모드를 영상 복호화 장치로 전달할 수 있다.
영상 부호화 장치는 TIMD 기술을 이용하여 인트라 예측모드를 유도할 수 있다. 또는, 영상 부호화 장치는 DIMD 기술을 이용하여 인트라 예측모드를 유도할 수 있다.
영상 부호화 장치는 인터 예측 방식에 따라 현재블록의 움직임 정보를 결정한다(S1502).
여기서, 움직임 정보는 단방향 움직임벡터 또는 양예측 움직임벡터들이고, 양예측 움직임벡터들은 제1 움직임벡터 및 제2 움직임벡터를 포함한다. 인터 예측 방식은 일반 머지 모드, AMVP 모드, SbTMVP 모드, 아핀 머지 모드, CIIP 모드, GPM 모드 및 MMVD 모드를 포함할 수 있다.
영상 부호화 장치는 인터 예측 방식에 따라 율왜곡 최적화 측면에서 전술한 움직임 정보를 결정할 수 있다. 또는, 영상 부호화 장치는 인터 예측 방식에 따라 상위 레벨로부터 움직임 정보를 획득할 수 있다.
영상 부호화 장치는 현재블록을 서브블록들로 분할한다(S1504).
영상 부호화 장치는 움직임 정보를 확인한다(S1506).
움직임 정보가 단방향 움직임벡터인 경우(S1506의 Yes), 영상 부호화 장치는 다음의 단계들을 수행한다.
영상 부호화 장치는 현재블록의 각 서브블록을 인트라 예측한 서브블록과 최소의 차이를 갖는 서브블록을 탐색 범위에서 검색한다(S1508). 여기서, 탐색 범위는 단방향 움직임벡터가 지시하는 참조 블록을 포함하는 참조 픽처 내에 존재한다.
영상 부호화 장치는 각 서브블록에 대해 단방향 움직임벡터를 최소의 차이를 갖는 서브블록을 지시하는 움직임벡터로 보정한다(S1510).
이후, 영상 부호화 장치는 각 서브블록의 보정된 단방향 움직임벡터를 이용하여 현재블록의 예측블록을 생성한다. 영상 부호화 장치는 현재블록의 원본 블록으로부터 예측블록을 감산하여 잔차블록을 생성하고, 생성된 잔차블록을 부호화한다.
움직임 정보가 양예측 움직임벡터들이고(S1506의 No), 현재블록을 포함하는 현재 픽처가 제1 움직임벡터가 지시하는 제1 참조 블록을 포함하는 제1 참조 픽처와 제2 움직임벡터가 지시하는 제2 참조 블록을 포함하는 제2 참조 픽처의 중앙에 위치하지 않는 경우, 영상 부호화 장치는 다음의 단계들을 수행한다.
영상 부호화 장치는 현재블록의 각 서브블록을 인트라 예측한 서브블록과 최소의 차이를 갖는 제1 서브블록을 제1 탐색 범위에서 검색한다(S1520). 여기서, 제1 탐색 범위는 제1 참조 픽처 내에 존재한다.
영상 부호화 장치는 각 서브블록에 대해 제1 움직임벡터를 제1 서브블록을 지시하는 움직임벡터로 보정한다(S1522).
영상 부호화 장치는 각 서브블록을 인트라 예측한 서브블록과 최소의 차이를 갖는 제2 서브블록을 제2 탐색 범위에서 검색한다(S1524). 여기서, 제2 탐색 범위는 제2 참조 픽처 내에 존재한다.
영상 부호화 장치는 각 서브블록에 대해 제2 움직임벡터를 제2 서브블록을 지시하는 움직임벡터로 보정한다(S1526).
이후, 영상 부호화 장치는 각 서브블록의 보정된 양예측 움직임벡터들을 이용하여 현재블록의 예측블록을 생성한다. 영상 부호화 장치는 현재블록의 원본 블록으로부터 예측블록을 감산하여 잔차블록을 생성하고, 생성된 잔차블록을 부호화한다.
한편, 움직임 정보가 양예측 움직임벡터들이고(S1506의 No), 현재블록을 포함하는 현재 픽처가 제1 움직임벡터가 지시하는 제1 참조 블록을 포함하는 제1 참조 픽처와 제2 움직임벡터가 지시하는 제2 참조 블록을 포함하는 제2 참조 픽처의 중앙에 위치하는 경우를 기술한다.
기존의 DMVR 기술에 따라, 영상 부호화 장치는 BM을 이용하여 보정 오프셋을 탐색한다. 영상 부호화 장치는 탐색된 보정 오프셋을 이용하여 제1 움직임벡터와 제2 움직임벡터를 보정한다. 영상 부호화 장치는 보정된 양예측 움직임벡터들을 이용하여 현재블록의 예측블록을 생성한다. 영상 부호화 장치는 현재블록의 원본 블록으로부터 예측블록을 감산하여 잔차블록을 생성하고, 생성된 잔차블록을 부호화한다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 복호화 장치가 현재블록을 복원하는 방법을 나타내는 순서도이다.
영상 복호화 장치는 인트라 예측모드를 이용하여 현재블록의 인트라 예측블록을 생성한다(S1600).
영상 복호화 장치는 기설정된 모드를 인트라 예측모드로 사용할 수 있다. 영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 인트라 예측모드를 복호화할 수 있다. 영상 부호화 장치는 TIMD 기술을 이용하여 인트라 예측모드를 유도할 수 있다. 또는, 영상 부호화 장치는 DIMD 기술을 이용하여 인트라 예측모드를 유도할 수 있다.
영상 복호화 장치는 인터 예측 방식에 따라 현재블록의 움직임 정보를 비트스트림으로부터 복호화한다(S1602).
여기서, 움직임 정보는 단방향 움직임벡터 또는 양예측 움직임벡터들이고, 양예측 움직임벡터들은 제1 움직임벡터 및 제2 움직임벡터를 포함한다. 인터 예측 방식은 일반 머지 모드, AMVP 모드, SbTMVP 모드, 아핀 머지 모드, CIIP 모드, GPM 모드 및 MMVD 모드를 포함할 수 있다.
영상 복호화 장치는 현재블록을 서브블록들로 분할한다(S1604).
영상 복호화 장치는 움직임 정보를 확인한다(S1606).
움직임 정보가 단방향 움직임벡터인 경우(S1606의 Yes), 영상 복호화 장치는 다음의 단계들을 수행한다.
영상 복호화 장치는 현재블록의 각 서브블록을 인트라 예측한 서브블록과 최소의 차이를 갖는 서브블록을 탐색 범위에서 검색한다(S1608). 여기서, 탐색 범위는 단방향 움직임벡터가 지시하는 참조 블록을 포함하는 참조 픽처 내에 존재한다.
영상 복호화 장치는 각 서브블록에 대해 단방향 움직임벡터를 최소의 차이를 갖는 서브블록을 지시하는 움직임벡터로 보정한다(S1610).
이후, 영상 복호화 장치는 각 서브블록의 보정된 단방향 움직임벡터를 이용하여 현재블록의 예측블록을 생성한다. 비트스트림으로부터 현재블록의 잔차블록을 복호화한 후, 영상 복호화 장치는 잔자블록과 예측블록을 가산하여 현재블록의 복원 블록을 생성한다.
움직임 정보가 양예측 움직임벡터들이고(S1606의 No), 현재블록을 포함하는 현재 픽처가 제1 움직임벡터가 지시하는 제1 참조 블록을 포함하는 제1 참조 픽처와 제2 움직임벡터가 지시하는 제2 참조 블록을 포함하는 제2 참조 픽처의 중앙에 위치하지 않는 경우, 영상 복호화 장치는 다음의 단계들을 수행한다.
영상 복호화 장치는 현재블록의 각 서브블록을 인트라 예측한 서브블록과 최소의 차이를 갖는 제1 서브블록을 제1 탐색 범위에서 검색한다(S1620). 여기서, 제1 탐색 범위는 제1 참조 픽처 내에 존재한다.
영상 복호화 장치는 각 서브블록에 대해 제1 움직임벡터를 제1 서브블록을 지시하는 움직임벡터로 보정한다(S1622).
영상 복호화 장치는 각 서브블록을 인트라 예측한 서브블록과 최소의 차이를 갖는 제2 서브블록을 제2 탐색 범위에서 검색한다(S1624). 여기서, 제2 탐색 범위는 제2 참조 픽처 내에 존재한다.
영상 복호화 장치는 각 서브블록에 대해 제2 움직임벡터를 제2 서브블록을 지시하는 움직임벡터로 보정한다(S1626).
이후, 영상 복호화 장치는 각 서브블록의 보정된 양예측 움직임벡터들을 이용하여 현재블록의 예측블록을 생성한다. 비트스트림으로부터 현재블록의 잔차블록을 복호화한 후, 영상 복호화 장치는 잔자블록과 예측블록을 가산하여 현재블록의 복원 블록을 생성한다.
한편, 움직임 정보가 양예측 움직임벡터들이고(S1506의 No), 현재블록을 포함하는 현재 픽처가 제1 움직임벡터가 지시하는 제1 참조 블록을 포함하는 제1 참조 픽처와 제2 움직임벡터가 지시하는 제2 참조 블록을 포함하는 제2 참조 픽처의 중앙에 위치하는 경우를 기술한다.
기존의 DMVR 기술에 따라, 영상 부호화 장치는 BM을 이용하여 보정 오프셋을 탐색한다. 영상 부호화 장치는 탐색된 보정 오프셋을 이용하여 제1 움직임벡터와 제2 움직임벡터를 보정한다. 영상 복호화 장치는 보정된 양예측 움직임벡터들을 이용하여 현재블록의 예측블록을 생성한다. 비트스트림으로부터 현재블록의 잔차블록을 복호화한 후, 영상 복호화 장치는 잔자블록과 예측블록을 가산하여 현재블록의 복원 블록을 생성한다.
본 명세서의 흐름도/타이밍도에서는 각 과정들을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 개시의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 개시의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 흐름도/타이밍도에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정들 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 흐름도/타이밍도는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
이상의 설명에서 예시적인 실시예들은 많은 다른 방식으로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 하나 이상의 예시들에서 설명된 기능들 혹은 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 기능적 컴포넌트들은 그들의 구현 독립성을 특히 더 강조하기 위해 "...부(unit)" 로 라벨링되었음을 이해해야 한다.
한편, 본 실시예에서 설명된 다양한 기능들 혹은 방법들은 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있는 비일시적 기록매체에 저장된 명령어들로 구현될 수도 있다. 비일시적 기록매체는, 예를 들어, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독가능한 형태로 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 예를 들어, 비일시적 기록매체는 EPROM(erasable programmable read only memory), 플래시 드라이브, 광학 드라이브, 자기 하드 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)와 같은 저장매체를 포함한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
(부호의 설명)
120: 예측부
155: 엔트로피 부호화부
510: 엔트로피 복호화부
540: 예측부
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본 특허출원은 2022년 12월 20일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2022-0179525 호, 2023년 11월 14일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2023-0157303 호에 대해 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.

Claims (15)

  1. 영상 복호화 장치가 수행하는, 현재블록을 복원하는 방법에 있어서,
    인트라 예측모드를 이용하여 상기 현재블록의 인트라 예측블록을 생성하는 단계;
    인터 예측 방식에 따라 상기 현재블록의 움직임 정보를 비트스트림으로부터 복호화하는 단계, 여기서, 상기 움직임 정보는 단방향 움직임벡터 또는 양예측 움직임벡터들이고, 상기 양예측 움직임벡터들은 제1 움직임벡터 및 제2 움직임벡터를 포함함;
    상기 현재블록을 서브블록들로 분할하는 단계; 및
    상기 움직임 정보를 확인하는 단계
    를 포함하되,
    상기 움직임 정보가 상기 단방향 움직임벡터인 경우,
    상기 현재블록의 각 서브블록을 인트라 예측한 서브블록과 최소의 차이를 갖는 서브블록을 탐색 범위에서 검색하는 단계, 여기서, 상기 탐색 범위는 상기 단방향 움직임벡터가 지시하는 참조 블록을 포함하는 참조 픽처 내에 존재함; 및
    상기 각 서브블록에 대해 상기 단방향 움직임벡터를 상기 최소의 차이를 갖는 서브블록을 지시하는 움직임벡터로 보정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인트라 예측블록을 생성하는 단계는,
    기지정된 모드를 상기 인트라 예측모드로 사용하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인트라 예측블록을 생성하는 단계는,
    상기 비트스트림으로부터 상기 인트라 예측모드를 복호화하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인트라 예측블록을 생성하는 단계는,
    상기 인트라 예측모드를 TIMD(Template-based Intra Mode Derivation) 방식에 따라 유도하되,
    상기 TIMD 기술은, 상기 현재블록의 주변 템플릿을 이용하여 상기 인트라 예측모드를 유도하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인트라 예측블록을 생성하는 단계는,
    상기 인트라 예측모드를 DIMD(Decoder side Intra Mode Derivation) 방식에 따라 유도하되,
    상기 DIMD 기술은, 상기 현재블록의 인접 샘플들에 대해 각 샘플의 그래디언트를 산정한 후, 산정된 그래디언트들을 이용하여 상기 인트라 예측모드를 유도하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인터 예측 방식은,
    일반 머지 모드(general merge mode), AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드, SbTMVP(Subblock Temporal Motion Vector Prediction) 모드, 아핀 머지(affine merge) 모드, CIIP(Combined Inter and Intra Prediction) 모드, GPM(Geometric Partitioning Mode) 모드, 및 MMVD(Merged with Motion Vector Difference) 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 움직임 정보가 상기 양예측 움직임벡터들이고, 상기 현재블록을 포함하는 현재 픽처가 상기 제1 움직임벡터가 지시하는 제1 참조 블록을 포함하는 제1 참조 픽처와 상기 제2 움직임벡터가 지시하는 제2 참조 블록을 포함하는 제2 참조 픽처의 중앙에 위치하지 않는 경우,
    상기 현재블록의 각 서브블록을 인트라 예측한 서브블록과 최소의 차이를 갖는 제1 서브블록을 제1 탐색 범위에서 검색하는 단계, 여기서, 상기 제1 탐색 범위는 상기 제1 참조 픽처 내에 존재함; 및
    상기 각 서브블록에 대해 상기 제1 움직임벡터를 상기 제1 서브블록을 지시하는 움직임벡터로 보정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 각 서브블록을 인트라 예측한 서브블록과 최소의 차이를 갖는 제2 서브블록을 제2 탐색 범위에서 검색하는 단계, 여기서, 상기 제2 탐색 범위는 상기 제2 참조 픽처 내에 존재함; 및
    상기 각 서브블록에 대해 상기 제2 움직임벡터를 상기 제2 서브블록을 지시하는 움직임벡터로 보정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 움직임 정보가 상기 양예측 움직임벡터들이고, 상기 현재블록을 포함하는 현재 픽처가 상기 제1 움직임벡터가 지시하는 제1 참조 블록을 포함하는 제1 참조 픽처와 상기 제2 움직임벡터가 지시하는 제2 참조 블록을 포함하는 제2 참조 픽처의 중앙에 위치하는 경우,
    BM(Bilateral Matching)을 이용하여 보정 오프셋(refinement offset)을 탐색하는 단계; 및
    상기 보정 오프셋을 이용하여 상기 제1 움직임벡터와 상기 제2 움직임벡터를 보정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 영상 부호화 장치가 수행하는, 현재블록을 부호화하는 방법에 있어서,
    인트라 예측모드를 이용하여 상기 현재블록의 인트라 예측블록을 생성하는 단계;
    인터 예측 방식에 따라 상기 현재블록의 움직임 정보를 결정하는 단계, 여기서, 상기 움직임 정보는 단방향 움직임벡터 또는 양예측 움직임벡터들이고, 상기 양예측 움직임벡터들은 제1 움직임벡터 및 제2 움직임벡터를 포함함;
    상기 현재블록을 서브블록들로 분할하는 단계; 및
    상기 움직임 정보를 확인하는 단계
    를 포함하되,
    상기 움직임 정보가 상기 단방향 움직임벡터인 경우,
    상기 현재블록의 각 서브블록을 인트라 예측한 서브블록과 최소의 차이를 갖는 서브블록을 탐색 범위에서 검색하는 단계, 여기서, 상기 탐색 범위는 상기 단방향 움직임벡터가 지시하는 참조 블록을 포함하는 참조 픽처 내에 존재함; 및
    상기 각 서브블록에 대해 상기 단방향 움직임벡터를 상기 최소의 차이를 갖는 서브블록을 지시하는 움직임벡터로 보정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 인트라 예측블록을 생성하는 단계는,
    상기 상위 레벨로부터 상기 인트라 예측모드를 획득하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 인트라 예측모드를 부호화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 움직임 정보가 상기 양예측 움직임벡터들이고, 상기 현재블록을 포함하는 현재 픽처가 상기 제1 움직임벡터가 지시하는 제1 참조 블록을 포함하는 제1 참조 픽처와 상기 제2 움직임벡터가 지시하는 제2 참조 블록을 포함하는 제2 참조 픽처의 중앙에 위치하지 않는 경우,
    상기 현재블록의 각 서브블록을 인트라 예측한 서브블록과 최소의 차이를 갖는 제1 서브블록을 제1 탐색 범위에서 검색하는 단계, 여기서, 상기 제1 탐색 범위는 상기 제1 참조 픽처 내에 존재함; 및
    상기 각 서브블록에 대해 상기 제1 움직임벡터를 상기 제1 서브블록을 지시하는 움직임벡터로 보정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 각 서브블록을 인트라 예측한 서브블록과 최소의 차이를 갖는 제2 서브블록을 제2 탐색 범위에서 검색하는 단계, 여기서, 상기 제2 탐색 범위는 상기 제2 참조 픽처 내에 존재함; 및
    상기 각 서브블록에 대해 상기 제2 움직임벡터를 상기 제2 서브블록을 지시하는 움직임벡터로 보정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기 영상 부호화 방법은,
    인트라 예측모드를 이용하여 현재블록의 인트라 예측블록을 생성하는 단계;
    인터 예측 방식에 따라 상기 현재블록의 움직임 정보를 결정하는 단계, 여기서, 상기 움직임 정보는 단방향 움직임벡터 또는 양예측 움직임벡터들임;
    상기 현재블록을 서브블록들로 분할하는 단계; 및
    상기 움직임 정보를 확인하는 단계
    를 포함하되,
    상기 움직임 정보가 상기 단방향 움직임벡터인 경우,
    상기 현재블록의 각 서브블록을 인트라 예측한 서브블록과 최소의 차이를 갖는 서브블록을 탐색 범위에서 검색하는 단계, 여기서, 상기 탐색 범위는 상기 단방향 움직임벡터가 지시하는 참조 블록을 포함하는 참조 픽처 내에 존재함; 및
    상기 각 서브블록에 대해 상기 단방향 움직임벡터를 상기 최소의 차이를 갖는 서브블록을 지시하는 움직임벡터로 보정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기록매체.
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